JP7232043B2 - 蒸気弁、及び発電システム - Google Patents

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Description

本発明は、蒸気弁、及び発電システムに関する。
発電システムは、蒸気タービンと、負荷変化に応じて蒸気量を調節したり、異常時に蒸気の供給を遮断したりするための蒸気弁と、を備える。
特許文献1には、加減弁と、止め弁と、加減弁及び止め弁を収容する弁本体と、を有する蒸気弁が開示されている。
加減弁は、蒸気タービンに流入する蒸気の流量を制御する。
止め弁は、加減弁を囲う筒状とされており、蒸気弁の軸線方向に移動可能な構成とされている。止め弁の先端は、弁本体を構成する弁座の内面に当接されることで、蒸気タービンに供給する蒸気を遮断する。
止め弁の基端部は、基端部の内周面及び外周面と基端部の基端面とが直交するリング形状とされている。基端部は、弁本体に形成されたリング状の収容空間に収容されている。
弁本体は、弁座の内面を露出するとともに、蒸気が流れる蒸気流路を区画している。
特許第6162335号公報
しかしながら、特許文献1に開示された蒸気弁では、収容空間内における基端部の位置が規制されていない構成とされている。このため、蒸気の力により、弁本体に対して止め弁がガタついたり、弁本体内を止め弁が回転したりすることで、弁本体と止め弁とが接触して、止め弁が摩耗する可能性があった。
特許文献1に開示された蒸気弁は、止め弁の開閉状態を検知する機構を備えていない。そのため、止め弁の開閉状態を検知することが困難であった。
そこで、本発明は、止め弁の摩耗を抑制可能な蒸気弁、及び発電システムを提供することを目的とする。
本発明は、止め弁の開閉状態を検知することの可能な蒸気弁、及び発電システムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る蒸気弁によれば、開弁時に軸線方向の上方側に移動し、閉弁時に前記軸線方向の下方側に移動する筒状の止め弁と、前記止め弁を収容する弁本体と、を備え、前記止め弁の前記軸線方向の上側の端部を含む基端部は、前記弁本体に設けられた第1の収容空間に収容され、前記基端部は、前記基端部の外周に配置され、前記軸線方向の上方側に向かうにつれて軸線からの距離が短くなるように傾斜した複数の傾斜面を有し、前記第1の収容空間には、前記止め弁が前記軸線方向の上方側に移動した際に、前記複数の傾斜面に対してそれぞれ当接される当接面が形成されている。
本発明によれば、基端部の外周に配置され、軸線方向の上方側に向かうにつれて軸線からの距離が短くなるように傾斜した複数の傾斜面と、第1の収容空間に形成され、止め弁が軸線方向の上方側に移動した際に、複数の傾斜面に対してそれぞれ当接される当接面と、を有することで、複数の傾斜面に当接面が当接された状態において、第1の収容空間内における基端部の位置を規制することが可能となる。
これにより、弁本体内で止め弁がガタついたり、弁本体内で止め弁が回転したりすることを抑制可能となるので、弁本体内における止め弁のガタつきや、弁本体内での止め弁の回転に起因する止め弁の摩耗を抑制できる。
また、上記本発明の一態様に係る蒸気弁において、前記軸線に対する前記複数の傾斜面のそれぞれの傾斜角度は、10°以上60°以下の範囲内で設定されていてもよい。
例えば、軸線に対する複数の傾斜面のそれぞれの傾斜角度が10°よりも小さいと、第1の収容空間の軸線方向の長さが長くなり、弁本体が大型化する可能性があるため好ましくない。
一方、軸線に対する複数の傾斜面のそれぞれの傾斜角度が60°よりも大きいと、軸線方向における押し付け力が大きくなるとともに、傾斜面と当接面との間の摩擦力が増加してしまう。これにより、傾斜面と当接面とが接触した状態から軸線方向に止め弁が移動しにくくなる可能性があるため好ましくない。
したがって、軸線に対する複数の傾斜面のそれぞれの傾斜角度を10°以上60°以下の範囲内で設定することで、弁本体の大型化を抑制し、かつ軸線方向に止め弁を移動させやすくした上で、止め弁の摩耗を抑制することができる。
また、上記本発明の一態様に係る蒸気弁において、前記止め弁は、前記基端部を含む第1の部分と、前記弁本体の弁座に当接される先端部を含む第2の部分と、前記第1の部分と前記第2の部分との間に配置され、前記第1の部分及び前記第2の部分の外周面から径方向外側に突出したリング状の拡径部と、を有し、前記弁本体は、前記軸線方向の上下に前記拡径部を移動可能な状態で収容する第2の収容空間を有し、前記軸線方向の上側への前記止め弁の移動が完了した状態において、前記基端部と前記弁本体との間には前記軸線方向に配置された第1の隙間が形成され、前記第1の部分側に配置された前記拡径部の面と前記弁本体との間には前記軸線方向に配置された第2の隙間が形成されていてもよい。
このように、軸線方向の上側への止め弁の移動が完了した状態において、基端部と弁本体との間に軸線方向に配置された第1の隙間を形成するとともに、第1の部分側に配置された拡径部の面と弁本体との間に、軸線方向に配置された第2の隙間を形成することで、軸線方向の上側において基端部及び拡径部が弁本体と衝突することを抑制可能となる。
これにより、弁本体と基端部及び拡径部との衝突に起因する基端部及び拡径部の摩耗を抑制できる。
また、上記本発明の一態様に係る蒸気弁において、 前記第1の収容空間には、前記基端部に対して前記軸線方向に対向する検出面が形成されており、前記前記検出面から前記止め弁までの距離を検知する検知機構を備えてもよい。
このように、検出面から止め弁までの距離を検知する検知機構を備えることで、例えば、予め、止め弁までの距離と止め弁の開度との対応表を作成しておくことで、止め弁の開度を認識することができる。
また、上記本発明の一態様に係る蒸気弁において、前記止め弁の開閉状態を検知する検知機構を備えてもよい。
このような構成とされた検知機構を備えることで、止め弁の開閉状態を検知することができる。
また、上記本発明の一態様に係る蒸気弁において、前記検知機構は、前記弁本体のうち、前記基端部の基端面と対向する部分を貫通し、一端が前記基端部の基端面に当接された棒状部材と、前記棒状部材の一端が前記基端面に当接された状態を維持可能なように、前記棒状部材に弾性力を付与する弾性力付与部と、前記軸線方向において、前記棒状部材の他端と対向しており、前記棒状部材の他端が当接されることで、前記止め弁の全開を検知する検知部と、有してもよい。
このように、上述した棒状部材、弾性力付与部、及び検知部を有することで、止め弁が全開状態になったか否かを検知することができる。
また、上記本発明の一態様に係る蒸気弁において、前記検知機構は、前記軸線方向において前記基端部の基端面と対向するように前記弁本体に設けられたセンサを含み、前記センサは、前記軸線方向における前記センサから前記基端面までの距離を検知してもよい。
このような構成とされたセンサを有することで、軸線方向に移動する止め弁の基端面と弁本体に位置が固定されたセンサとの間の軸線方向の距離を検知することで、止め弁の開閉状態を推定することができる。
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る発電システムは、上記蒸気弁と、蒸気を生成するボイラと、前記蒸気によって駆動される蒸気タービンと、前記ボイラと前記蒸気タービンとを接続し、前記蒸気タービンに前記蒸気を供給する蒸気供給配管と、を備え、前記蒸気弁は、前記蒸気供給配管に設けられている。
本発明によれば、発電システムが止め弁の摩耗を抑制可能な蒸気弁を備えることで、蒸気弁のメンテナンス頻度を低減することが可能となるため、発電システムの可動効率を向上させることができる。
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る発電システムは、上記蒸気弁と、蒸気を生成するボイラと、前記蒸気によって駆動される蒸気タービンと、前記ボイラと前記蒸気タービンとを接続し、前記蒸気タービンに前記蒸気を供給する蒸気供給配管と、前記センサから前記基端面までの距離に基づいて前記止め弁の開度を得るとともに、前記止め弁の開度を表示画面に表示させる表示装置と、を備え、前記蒸気弁は、前記蒸気供給配管に設けられている。
本発明によれば、センサから基端面までの距離に基づいて止め弁の開度を得るとともに、止め弁の開度を表示画面に表示させる表示装置を有することで、作業者が止め弁の開度を認識することができる。
本発明によれば、止め弁の摩耗を抑制できる。
本発明によれば、止め弁の開閉状態を検知できる。
本発明の第1の実施形態に係る発電システムの概略構成を示す系統図である。 図1に示す蒸気弁の断面図であり、止め弁及び加減弁の両方が全開とされた状態を模式的に示す図である。 図2に示す蒸気弁のうち、領域Aで囲まれた部分を拡大した断面図である。 図1に示す蒸気弁の断面図であり、止め弁及び加減弁の両方が全閉とされた状態を模式的に示す図である。 図2に示す止め弁の斜視図である。 図5に示す止め弁の側面図である。 図5に示す止め弁の上面図である。 本発明の第1の実施形態の変形例に係る蒸気弁の主要部を拡大した断面図である。 本発明の第1の実施形態の第1変形例に係る止め弁の側面図である。 本発明の第1の実施形態の第1変形例に係る止め弁の上面図である。 本発明の第1の実施形態の第2変形例に係る止め弁の側面図である。 本発明の第1の実施形態の第2変形例に係る止め弁の上面図である。 本発明の第1の実施形態の第3変形例に係る止め弁の側面図である。 本発明の第1の実施形態の第3変形例に係る止め弁の上面図である。 本発明の第2の実施形態に係る発電システムの一部を拡大した図であり、蒸気弁を断面で示した図である。 本発明の第3の実施形態に係る発電システムの主要部を拡大した断面図であり、止め弁及び加減弁が全開とされた状態を模式的に示す図である。 図16に示す蒸気弁のうち、領域Bで囲まれた部分を拡大した断面図である。 本発明の第3の実施形態に係る発電システムの主要部を拡大した断面図であり、止め弁及び加減弁が全閉とされた状態を模式的に示す図である。 本発明の第4の実施形態に係る発電システムの主要部を拡大した断面図であり、止め弁及び加減弁が全開とされた状態を模式的に示す図である。 本発明の第5の実施形態に係る発電システムの主要部を拡大した断面図であり、止め弁及び加減弁が全開とされた状態を模式的に示す図である。
以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1を参照して、本発明の第1の実施形態に係る蒸気タービン10が適用された発電システム1について説明する。
発電システム1は、蒸気タービン10と、ボイラ11と、第1の蒸気供給配管12(蒸気供給配管)と、加減弁43及び止め弁45を含む蒸気弁14と、第2の蒸気供給配管16と、再熱器18と、止め弁21と、加減弁22と、第3の蒸気供給配管25と、発電機26と、を有する。
蒸気タービン10は、高圧蒸気タービン31と、中圧蒸気タービン32と、低圧蒸気タービン33と、を有する。中圧蒸気タービン32は、高圧蒸気タービン31と低圧蒸気タービン33との間に配置されている。
高圧蒸気タービン31、中圧蒸気タービン32、及び低圧蒸気タービン33は、一方向に延びる回転軸35を有する。回転軸35は、回転軸本体と、複数の動翼(図示せず)と、が形成されている。
高圧蒸気タービン31、中圧蒸気タービン32、及び低圧蒸気タービン33に供給された蒸気により、回転軸35が回転させられることで発電される。
ボイラ11は、第1の蒸気供給配管12の一端と接続されている。ボイラ11は、高圧の蒸気(以下、「高圧蒸気」という)を生成する。ボイラ11で生成された高圧蒸気は、第1の蒸気供給配管12内に供給される。
第1の蒸気供給配管12は、他端が高圧蒸気タービン31の入口と接続されている。第1の蒸気供給配管12は、ボイラ11が生成した高圧蒸気を高圧蒸気タービン31に導くための配管である。
次に、図1~図7を参照して、蒸気弁14について説明する。図2において、Aは領域(以下、「領域A」という)、Oは蒸気弁14の軸線(以下、「軸線O」という)をそれぞれ示している。
図4において、θは軸線Oに対する当接面58dの傾斜角度(以下、「傾斜角度θ」という)、θは軸線Oに対する傾斜面75bの傾斜角度(以下、「傾斜角度θ」という)をそれぞれ示している。
蒸気弁14は、第1の蒸気供給配管12に設けられている。蒸気弁14は、弁本体41と、加減弁43と、止め弁45と、を有する。
弁本体41は、弁座48と、弁収容部材51と、蒸気流路52と、を有する。
弁座48は、加減弁43及び止め弁45の先端が当接される内面48aを有する。内面48aは、湾曲面とされている。内面48aは、蒸気流路52の一部を区画している。
弁収容部材51は、蒸気流路52を区画可能な状態で、弁座48に設けられている。
弁収容部材51は、加減弁収容空間55と、止め弁収容空間56と、貫通部57と、を有する。
加減弁収容空間55は、弁収容部材51の中央部に形成された円柱状の空間である。加減弁収容空間55は、軸線O方向に延びている。加減弁収容空間55は、弁収容部材51の内周面51aにより径方向が区画されている。
止め弁収容空間56は、加減弁収容空間55の外側に配置されたリング状の空間である。止め弁収容空間56は、蒸気流路52の上方に配置されている。
止め弁収容空間56は、第1の収容空間58と、第2の収容空間59と、を有する。第1及び第2の収容空間58,59は、軸線O方向に配置されている。
第1の収容空間58は、弁本体41に形成された内周面58aの上部、第1の対向面58b、外周面58c、及び複数の当接面58dにより区画されており、止め弁45の基端部75を軸線O方向に移動可能な状態で収容している。
内周面58aは、加減弁収容空間55の外側に配置されている。内周面58aは、軸線O方向に延びるとともに、軸線Oの径方向に対して直交する面である。
第1の対向面58bは、止め弁45の基端面75aと対向する面である。第1の対向面58bは、軸線Oに対して直交するリング状の面である。第1の対向面58bは、内周面58a及び複数の当接面58dと接続されている。
外周面58cは、内周面58aの上部を囲むように、内周面58aの外側に配置されている。外周面58cの周方向において、外周面58cと内周面58aとの間隔は、一定の間隔とされている。
外周面58cと内周面58aとの間隔は、軸線O方向に止め弁45の基端部75を移動させることが可能大きさとされている。外周面58c及び内周面58aは、軸線O方向に基端部75を案内する際のガイド面として機能する。
複数の当接面58dは、それぞれ第1の対向面58bと外周面58cとを接続している。複数の当接面58dは、軸線Oに対して傾斜した面である。複数の当接面58dは、止め弁収容空間56の周方向に配置されている。
止め弁45が蒸気流路52を全開にした状態において、当接面58dには、止め弁45の基端部75に形成された傾斜面75bが当接される。
軸線Oに対する各当接面58dの傾斜角度θは、止め弁45の傾斜面75bの傾斜角度θと等しくなるように構成されている。
このように、軸線Oに対する当接面58dの傾斜角度θと、止め弁45の傾斜面75bの傾斜角度θと、を等しくすることで、当接面58dに止め弁45の傾斜面75bを当接させることが可能となる。
第1の収容空間58を区画する弁本体41と止め弁45の基端部75との間には、低圧空間58Aが形成されている。低圧空間58Aは、第1の収容空間58の一部が低圧とされた空間である。
低圧空間58Aの体積は、止め弁45が蒸気流路52を全閉にしたときに最も大きくなり、止め弁45の開度が大きくなるにつれて徐々に小さくなる。そして、低圧空間58Aの体積は、止め弁45が蒸気流路52を全開にした状態(軸線O方向の上方側への止め弁45の移動が完了した状態)においても最も小さくなる(図2参照)。
この状態において、軸線O方向に配置された第1の対向面58bと基端部75の基端面75aとの間に配置された低圧空間58Aは、第1の隙間58Bとなる。
このように、軸線O方向の上方側への止め弁45の移動が完了した状態において、第1の収容空間58に収容された基端部75と弁本体41との間に第1の隙間58Bを形成することで、軸線O方向において基端部75及び拡径部73が弁本体41と衝突することを抑制可能となる。
これにより、軸線O方向における弁本体41と基端部75及び拡径部73との衝突に起因する基端部75及び拡径部73の摩耗を抑制することができる。
第2の収容空間59は、軸線O方向において第1の収容空間58と蒸気流路52との間に配置されている。
第2の収容空間59は、弁本体41に形成された内周面58aの下部、第2の対向面59a、底面59b、及び外周面59cにより区画されており、軸線O方向に止め弁45の拡径部73を移動させることが可能な状態で収容している。
第1及び第2の収容空間59は、止め弁45の基端部75及び拡径部73を収容することで分離された空間となる。
第2の対向面59aは、止め弁45の拡径部73の面73aと対向する面である。第2の対向面59aは、軸線Oに対して直交する面であり、リング形状とされている。
第2の対向面59aは、外周面58c,59cと接続されている。
底面59bは、止め弁45の拡径部73の面73aと対向する面である。底面59bは、軸線Oに対して直交する面であり、リング形状とされている。底面59bは、外周面59cと接続されている。
外周面59cは、内周面58aの下部を囲むように、内周面58aの外側に配置されている。外周面59cは、外周面58cよりも外側に配置されている。これにより、第2の収容空間59は、弁本体41の径方向において、第1の収容空間58よりも幅広形状とされている。
第2の収容空間59を区画する弁本体41と止め弁45との間には、高圧空間59Aと、圧力空間59Bと、が形成されている。
高圧空間59Aは、止め弁45の基端部75側に配置された空間である。高圧空間59Aは、止め弁45に形成された流路45Bを介して、蒸気流路52と連通している。
高圧空間59Aは、低圧空間58Aの圧力よりも高圧とされている。高圧空間59Aは、第2の収容空間59の一部が高圧とされた空間である。
高圧空間59Aの体積は、止め弁45が蒸気流路52を全閉にしたときに最も大きくなり、止め弁45の開度が大きくなるにつれて徐々に小さくなる。
そして、高圧空間59Aの体積は、止め弁45が蒸気流路52を全開にした状態(軸線O方向の上方側への止め弁45の移動が完了した状態)においても最も小さくなる(図2参照)。
この状態において、軸線O方向に配置された拡径部73の面73a(基端部75側に配置された面)と基端部75の第2の対向面59aとの間に配置された高圧空間59Aは、第2の隙間59Cとなる。
このように、軸線O方向の下方側への止め弁45の移動が完了した状態において、第2の収容空間59に収容された止め弁45と弁本体41との間に第2の隙間59Cを形成することで、軸線O方向の上方側において拡径部73と弁本体41とが衝突することを抑制可能となる。
これにより、軸線O方向の上方側における弁本体41と止め弁45との衝突に起因する止め弁45の摩耗を抑制することができる。
圧力空間59Bは、止め弁45の基端部75側に配置された空間である。圧力空間59Bは、圧力空間59Bの圧力を低圧または高圧に変更する圧力調整機構(図示せず)と接続されている。
圧力空間59Bの圧力を低圧にすると、高圧空間59Aの圧力により止め弁45が軸線O方向の下方側に押されるため、止め弁45が弁座48に向かう下方側に移動する。
一方、圧力空間59Bの圧力を高圧にすると、圧力空間59Bの圧力により止め弁45が軸線O方向の上方側に押されるため、止め弁45が弁座48から離れる上方側に移動する。
上述した圧力空間59Bは、止め弁45の開閉状態及び開度を調節するための空間である。
貫通部57は、弁収容部材51のうち、底面59bに対応する板状部分51Aを貫通するように形成されている。貫通部57は、内周面58aに沿うように、軸線O方向に延びている。貫通部57は、リング状の貫通部である。
貫通部57は、止め弁45の第2の部分72が挿入されている。第2の部分72を構成する止め弁45の先端66Aは、蒸気流路52に配置されている。第2の部分72は、軸線O方向に貫通部57を移動させることが可能な構成とされている。
蒸気流路52は、弁座48と弁収容部材51との間に形成されている。蒸気流路52は、弁座48の内面48aを露出している。
蒸気流路52は、入口52Aと、出口52Bと、を有する。蒸気流路52の入口52Aは、第1の蒸気供給配管12の一方側を介して、ボイラ11と接続されている。蒸気流路52の入口52Aには、ボイラ11で生成された高圧蒸気が導入される。
蒸気流路52の出口52Bは、第1の蒸気供給配管12の他方側を介して、高圧蒸気タービン31と接続されている。
止め弁45が開いた状態において、高圧蒸気タービン31には、加減弁43により流量が調節された高圧蒸気が供給される。
加減弁43は、蒸気の流れ方向において、止め弁45が配置された位置よりも下流側に配置されている。
加減弁43は、軸部63と、加減弁本体64と、を有する。
軸部63は、軸線O方向に延びている。軸部63の一端63A側は、加減弁収容空間55内に配置されている。軸部63の軸線は、軸線Oと一致している。
軸部63は、軸線O方向に移動可能な構成とされている。
加減弁本体64は、軸部63の一端63Aに設けられている。加減弁本体64は、蒸気流路52の出口52B側が開放端とされた筒状とされている。加減弁本体64は、蒸気流路52と対向する先端部66を有する。
先端部66は、リング状とされている。先端部66は、加減弁本体64の内周面64aから外周面64Bに向かう方向に傾斜する傾斜面66aを有する。先端部66は、軸線O方向において弁座48の内面48aと対向する先端66Aを有する。
図2に示す状態から先端66Aが弁座48に近づく方向(軸線O方向の下方側)に加減弁43が移動させられると、高圧蒸気タービン31に供給される高圧蒸気の流量が絞られる。
そして、図4に示すように、先端66Aが弁座48の内面48aに当接させられると、止め弁45が開いている状態であっても、高圧蒸気タービン31への高圧蒸気の供給が停止される。
上記構成とされた加減弁43は、蒸気タービン10の負荷に応じて、高圧蒸気タービン31に供給する高圧蒸気の流量を制御する。
止め弁45は、加減弁43の外側に配置されている。止め弁45は、開弁時に軸線O方向の上方側に移動し、閉弁時に軸線O方向の下方側に移動する。止め弁45は、加減弁43を囲う筒状とされており、軸線O方向に延びる円柱状の中空部45Aが形成されている。止め弁45には、高圧空間59Aと蒸気流路52とを連通させる流路45Bが形成されている。
止め弁45は、第1の部分71と、第2の部分72と、拡径部73と、を有する。
第1の部分71は、内周面71aと、外周面71bと、基端部75と、を有する。
軸線O方向の下方側に止め弁45が移動した際、内周面71aは、弁本体41に形成された内周面58aに沿って軸線O方向に移動する。
軸線O方向の下方側に止め弁45が移動した際、外周面71bの上部は、弁本体41に形成された外周面58cと接触した状態を維持する。
これにより、異なる圧力とされた低圧空間58Aと高圧空間59Aとは、常に分離された状態を維持している。
なお、上述した内周面71a及び外周面71bの上部は、基端部75の内周面及び外周面を構成している。
基端部75は、軸線O方向の上方側への止め弁45の移動が完了した状態において、第1の収容空間58内に収容される部分である。
基端部75は、内周面71aと、外周面71bと、基端面75aと、複数の傾斜面75b(第1の実施形態では、一例として、4つ)と、を有する。
基端面75aは、弁本体41に形成された第1の対向面58bと対向する面である。基端面75aは、軸線Oに対して直交している。上面視した状態において、基端面75aの外形は、四角形とされている。
複数の傾斜面75bは、基端部75の周方向に配置されている。複数の傾斜面75bは、軸線O方向の上方側に向かうにつれて(第1の部分71から基端面75aに向かうにつれて)、軸線Oからの距離が短くなるように傾斜している。
軸線O方向の下方側への止め弁45の移動が完了して、第1の収容空間58内に基端部75が収容された状態において、複数の傾斜面75bは、それぞれ1つの当接面58dに当接される。
このように、基端部75の周方向に配置され、軸線O方向の上方側に向かうにつれて軸線Oからの距離が短くなるように傾斜が薄くなるように傾斜した複数の傾斜面75bと、弁本体41のうち、第1の収容空間58を区画する部分に形成され、止め弁45が軸線O方向の上方側に移動した際に、複数の傾斜面75bのそれぞれに対して当接される傾斜した当接面58dと、を有することで、複数の傾斜面75bのそれぞれに対して傾斜した当接面58dが当接された状態において、第1の収容空間58内における基端部75の位置を規制することが可能となる。
これにより、弁本体41内で止め弁45がガタついたり、弁本体41内で止め弁45が回転したりすることを抑制可能となるため、弁本体41内における止め弁45のガタつきや、弁本体41内での止め弁45の回転に起因する止め弁45の摩耗を抑制できる。
軸線Oに対する複数の傾斜面75bのそれぞれの傾斜角度θは、例えば、10°以上60°以下の範囲内で設定してもよい。
例えば、軸線Oに対する複数の傾斜面75bの傾斜角度θが10°よりも小さいと、第1の収容空間58の軸線O方向の長さが長くなり、弁本体41が大型化する可能性があるため好ましくない。
一方、軸線Oに対する複数の傾斜面75bのそれぞれの傾斜角度が60°よりも大きいと、軸線O方向における押し付け力が大きくなるとともに、傾斜面75bと当接面58dとの間の摩擦力が増加するため、傾斜面75bと当接面58dとが接触した状態から弁座48に向かう軸線O方向の下方側に止め弁45が移動しにくくなる可能性があるため、好ましくない。
したがって、軸線Oに対する複数の傾斜面75bのそれぞれの傾斜角度を10°以上60°以下の範囲内で設定することで、弁本体41の大型化を抑制し、かつ軸線O方向に止め弁45を移動させやすくした上で、止め弁45の摩耗を抑制することができる。
第2の部分72は、拡径部73を介して、第1の部分71と接続されている。第2の部分72は、筒状とされており、拡径部73から弁座48に向かう軸線O方向に延びている。第2の部分72は、貫通部57に挿入されている。
第2の部分72は、蒸気流路52に配置された先端部81を有する。先端部81は、先に説明した傾斜面66aとは反対側に傾斜した傾斜面81aと、弁座48の内面48aに当接される先端81Aと、を有する。
先端部81を除いた第2の部分72の径方向の厚さは、基端部75を除いた第1の部分71の径方向の厚さよりも薄くなるように構成されている。
拡径部73は、第1の部分71と第2の部分72との間に設けられており、リング形状とされている。拡径部73は、軸線O方向に配置された第1の部分71と第2の部分72とを連結している。拡径部73は、第2の収容空間59に収容されている。
拡径部73は、第1の部分71の外周面71b及び第2の部分72の外周面72aよりも径方向外側に突出している。
拡径部73は、面73a,73bと、外周面73cと、を有する。
面73aは、軸線Oに対して直交するリング状の面である。面73aは、軸線O方向において第2の対向面59aと対向している。面73aは、第2の対向面59aとともに、高圧空間59Aを区画している。
面73bは、軸線Oに対して直交するリング状の面であり、面73aの反対側に配置されている。面73bは、軸線O方向において底面59bと対向している。面73bは、底面59bとともに、圧力空間59Bを区画している。外周面73cは、弁本体41に形成された外周面59cと接触している。
軸線O方向に止め弁45が移動した際、拡径部73は、第2の収容空間59内を軸線O方向に移動する。
第2の蒸気供給配管16は、一端が高圧蒸気タービン31の出口と接続されており、他端が中圧蒸気タービン32の入口と接続されている。第2の蒸気供給配管16には、高圧蒸気タービン31内で使用された蒸気が導出される。
第2の蒸気供給配管16は、高圧蒸気タービン31内で使用された蒸気を中圧蒸気タービン32に供給するための配管である。
再熱器18は、第2の蒸気供給配管16に設けられている。再熱器18は、高圧蒸気タービン31から排出された蒸気を加熱することで、中圧の蒸気(以下、「中圧蒸気」という)を生成する。生成された中圧蒸気は、再熱器18の下流側に供給される。
止め弁21は、第2の蒸気供給配管16のうち、再熱器18の下流側に位置する部分に設けられている。止め弁21は、先に説明した止め弁45と同様な機能を有する。
加減弁22は、第2の蒸気供給配管16のうち、止め弁21の下流側に位置する部分に設けられている。加減弁22は、先に説明した加減弁43と同様な機能を有する。
第3の蒸気供給配管25は、一端が中圧蒸気タービン32の出口と接続されており、他端が低圧蒸気タービン33の入口と接続されている。第3の蒸気供給配管25には、中圧蒸気タービン32内で使用されることで低圧とされた蒸気(以下、「低圧蒸気」という)が導出される。
第3の蒸気供給配管25に導出された低圧蒸気は、低圧蒸気タービン33内に供給される。
発電機26は、回転軸35の一方の端部と接続されている。発電機26は、回転軸35を介して伝えられる蒸気タービン10の回転駆動力により駆動される。
第1の実施形態の蒸気弁14によれば、基端部75の周方向に配置され、軸線O方向の上方側に向かうにつれて軸線Oからの距離が短くなるように傾斜が薄くなるように傾斜した複数の傾斜面75bと、弁本体41のうち、第1の収容空間58を区画する部分に形成され、止め弁45が軸線O方向の上方側に移動した際に、複数の傾斜面75bのそれぞれに対して当接される傾斜した当接面58dと、を有することで、複数の傾斜面75bに当接面58dが当接された状態において、第1の収容空間58内における基端部75の位置を規制することが可能となる。
これにより、弁本体41内で止め弁45がガタついたり、弁本体41内で止め弁45が回転したりすることを抑制可能となる。したがって、弁本体41内における止め弁45のガタつきや、弁本体41内での止め弁の回転に起因する止め弁45の摩耗を抑制することができる。
また、第1の実施形態の発電システム1によれば、蒸気弁14、ボイラ11、蒸気タービン10、及びボイラ11と蒸気タービン10とを接続するとともに、蒸気弁14が設けられた第1の蒸気供給配管12を備えることで、蒸気弁14のメンテナンス頻度を低減することが可能となるので、発電システム1の稼働効率を向上させることができる。
次に、図8を参照して、第1の実施形態の変形例に係る蒸気弁85について説明する。図8において、図3に示す第1の実施形態の蒸気弁14と同一構成部分には、同一符号を付す。
蒸気弁85は、第1の実施形態の蒸気弁14を構成する止め弁45に替えて、止め弁86を有すること以外は、蒸気弁14と同様に構成されている。
止め弁86は、第1の実施形態で説明した止め弁45の基端面75aと傾斜面75bとの間に形成される角部を面取り加工することで湾曲面88を形成したこと以外は、止め弁45と同様に構成されている。
第1の実施形態の変形例に係る蒸気弁85によれば、止め弁45の基端面75aと傾斜面75bとの間に湾曲面88を形成することで、当接面58dと傾斜面75bとの間に発生する摩擦に起因するかじり付きを抑制することができる。
次に、図9及び図10を参照して、第1の実施形態の第1変形例に係る止め弁90について説明する。図9において、図5~図7に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。また、図10において、図9に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
止め弁90は、第1の実施形態で説明した止め弁45を構成する第1の部分71に替えて、第1の部分91を有すること以外は、止め弁45と同様に構成されている。
第1の部分91は、第1の部分71を構成する基端部75に替えて、基端部93を有すること以外は、第1の部分71と同様に構成されている。
基端部93は、基端部93の周方向に配置された4つの傾斜面93aを有する。基端部93を上面視した状態において、4つの傾斜面93aの上端及び下端は、それぞれ円形を形成している。
このような構成とされた第1の実施形態の第1変形例に係る止め弁90を設けるとともに、止め弁90に形成された4つの傾斜面93aに当接される4つの当接面(図示せず)を形成することで、第1の実施形態の蒸気弁14と同様な効果を得ることができる。
次に、図11及び図12を参照して、第1の実施形態の第2変形例に係る止め弁95について説明する。図11において、図9及び図10に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。また、図12において、図10に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
止め弁95は、第1変形例で説明した止め弁90を構成する第1の部分91に替えて、第1の部分96を有すること以外は、止め弁90と同様に構成されている。
第1の部分96は、第1の部分91を構成する基端部93に替えて、基端部97を有すること以外は、第1の部分91と同様に構成されている。
基端部97は、基端部97の周方向に配置された4つの傾斜面97aを有する。基端部97を上面視した状態において、4つの傾斜面97aの上端は、円を形成している。
4つの傾斜面97aは、拡径部73の面73aまで延びている。止め弁95を上面視した状態において、4つの傾斜面97aの下端が形成する外形は、四角形とされている。
このような構成とされた第1の実施形態の第2変形例に係る止め弁95を設けるとともに、止め弁95に形成された4つの傾斜面97aに当接される4つの当接面(図示せず)を形成することで、第1の実施形態の蒸気弁14と同様な効果を得ることができる。
次に、図13及び図14を参照して、第1の実施形態の第3変形例に係る止め弁100について説明する。図13において、図9及び図10に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。また、図14において、図13に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
止め弁100は、第1変形例で説明した止め弁90を構成する第1の部分91に替えて、第1の部分101を有すること以外は、止め弁90と同様に構成されている。
第1の部分96は、第1の部分91を構成する基端部93に替えて、基端部102を有すること以外は、第1の部分91と同様に構成されている。
基端部102は、基端部102の周方向に配置された3つの傾斜面102aを有すること以外は、基端部93と同様に構成されている。
このような構成とされた第1の実施形態の第3形例に係る止め弁100を設けるとともに、止め弁100に形成された3つの傾斜面102aに対して当接される3つの当接面(図示せず)を形成した場合も、第1の実施形態の蒸気弁14と同様な効果を得ることができる。
(第2の実施形態)
図15を参照して、第2の実施形態に係る発電システム110について説明する。図15において、図2に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
発電システム110は、第1の実施形態の発電システム1を構成する蒸気弁14に替えて、蒸気弁111を有するとともに、さらに表示装置114を備えること以外は、発電システム1と同様に構成されている。
蒸気弁111は、第1の実施形態で説明した蒸気弁14の構成に、さらに検知機構113を設けたこと以外は、蒸気弁14と同様に構成されている。
検知機構113は、検出面113aを有する。検知機構113は、蒸気弁111の軸線方向において検出面113aが基端面75aと対向するように、弁本体41に設けられている。検出面113aは、第1の対向面58bから露出されている。
検知機構113としては、例えば、検出面113aから基端面75aまでの距離D1を検知するセンサ115を用いることが可能である。
センサ115としては、例えば、過電流センサ、超音波センサ、静電容量センサ、光学式センサ等のセンサを用いることが可能である。
このような構成とされた検知機構113を有することで、例えば、予め、止め弁45までの距離D1と止め弁45の開度との対応表を作成しておくことで、止め弁45の開閉状態を推測することができる。
表示装置114は、記憶部114Aと、開度算出部114Bと、表示画面114Cと、を有する。
記憶部114Aには、距離D1と止め弁45の開度との関係を示すデータが格納されている。
開度算出部114Bは、検知機構113及び表示画面114Cと電気的に接続されている。開度算出部114Bには、検知機構113が検出した距離D1に関する情報が送信される。
開度算出部114Bは、検知機構113が検出した距離D1及び記憶部114Aに格納された上記データに基づいて、止め弁45の開度を算出する。
表示画面114Cは、開度算出部114Bが算出した止め弁45の開度を表示(例えば、開度が50%の場合、文字で「開度が50%」と表示)する。
第2の施形態の発電システム110によれば、上述した検知機構113及び表示装置114を有することで、検知機構113が検出した距離D1に対応する止め弁45の開度を表示画面114Cに表示させることが可能となる。これにより、作業者に止め弁45の開度を認識させることができる。
なお、第2の実施形態の発電システム110は、第1の実施形態で説明した複数の傾斜面75b、及び傾斜面75bが当接される当接面58dを有するため、第1の実施形態の発電システム1と同様な効果を得ることができる。
また、第2の実施形態において、止め弁45に替えて、図9~図14に示す止め弁90,95,100を設けるとともに、止め弁90,95,100の傾斜面93a,97a,102aに対応する当接面を弁本体41に形成してもよい。
(第3の実施形態)
図16~図18を参照して、第3の実施形態に係る発電システム120について説明する。図16において、図2に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。図16において、Bは領域(以下、「領域B」という)を示している。図17及び図18において、図16に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
発電システム120は、第1の実施形態の発電システム1を構成する蒸気弁14に替えて、蒸気弁121を有するとともに、さらに表示装置125を備えること以外は、発電システム1と同様に構成されている。
蒸気弁121は、第1の実施形態で説明した蒸気弁14の構成に、さらに検知機構122を設けるとともに、軸線O方向において基端面75aと対向する弁本体41を貫通する貫通孔41Aを形成したこと以外は、蒸気弁14と同様に構成されている。
検知機構122は、棒状部材131と、弾性力付与部133と、検知部135と、を有する。
棒状部材131は、第1の棒状部分137と、第2の棒状部分138と、を有する。
第1の棒状部分137は、軸線O方向に延びている。第1の棒状部分137は、貫通孔41Aに挿入されている。第1の棒状部分137と貫通孔41Aとの間には、リークを抑制するためのシール部材(図示せず)が設けられている。
第1の棒状部分137は、一部が弁本体41内に配置されており、残部が弁本体41の外側に配置されている。
第1の棒状部分137は、軸線O方向に配置された端137A,137Bを有する。端137Aは、第1の収容空間58内に位置する基端面75aに当接されている。端137Bは、弁本体41の外側に配置されている。
第2の棒状部分138は、軸線O方向に延びている。第2の棒状部分138は、軸線O方向に配置された端138A,138Bを有する。端138Aは、第1の棒状部分137の端137Bと接続されている。端138Bは、検知部135に当接される部分である。
第2の棒状部分138は、例えば、耐熱性の高い材料で構成することが好ましい。
このように、第2の棒状部分138を耐熱性の高い材料で構成することで、弁本体41内の熱が第2の棒状部分により伝達されて、検知部135が破損することを抑制できる。
棒状部材131は、弁本体41とは別体とされている。このように、棒状部材131を弁本体41とは別体とすることで、止め弁45の熱伸びの影響を棒状部材131が受けることを抑制できる。
上記構成とされた棒状部材131は、軸線O方向に移動可能な構成とされている。
弾性力付与部133は、第1の弾性体固定部141と、第2の弾性体固定部142と、弾性体143と、を有する。
第1の弾性体固定部141は、弁本体41の外側に配置された第1の棒状部分137の外周面に固定されている。第1の弾性体固定部141は、第1の棒状部分137の外周面から径方向外側に延びた板状の部材である。
第1の弾性体固定部141は、弁本体41側に配置された面141aと、面141aの反対側に配置された面141bと、を有する。
第2の弾性体固定部142は、第1の弾性体固定部141から軸線O方向に離れた位置に設けられている。第2の弾性体固定部142は、第1の弾性体固定部141が軸線O方向に移動した場合でも軸線O方向に位置が変位しない部材である。
第2の弾性体固定部142は、第1の弾性体固定部141の面141bと対向する面142aを有する。
弾性体143は、一方の端が第1の弾性体固定部141の面141bに固定されており、他方の端が第2の弾性体固定部142の面142aに固定されている。
つまり、弾性体143は、一方の端が軸線O方向に移動可能な第1の弾性体固定部141に固定されており、他方の端が軸線O方向に移動しない第2の弾性体固定部142に固定されている。
このため、第1の弾性体固定部141を介して、弾性体143は、棒状部材131に対して軸線O方向に弾性力を常に付与することが可能となる。これにより、止め弁45が軸線O方向に移動した場合でも、棒状部材131の端137Aは、基端面75aに当接された状態を維持する。
上記弾性体143としては、例えば、ばねを用いることが可能である。
検知部135は、スイッチ135Aを有する。スイッチ135Aは、軸線O方向において、棒状部材131(第2の棒状部分138)の端138Bと対向するように配置されている。
スイッチ135Aは、棒状部材131(第2の棒状部分138)の端138Bが当接される部分である。
上記構成とされた検知部135は、その位置が固定されている。具体的には、検知部135は、止め弁45が全開状態になった際に、スイッチ135Aが棒状部材131の端138Bに押される位置に固定されている。
表示装置125は、検知部135と電気的に接続されており、表示画面125Cを有する。
表示装置125には、棒状部材131の端138Bがスイッチ135Aを押した際、検知信号が送信される。検知信号を受信すると、表示装置125は、表示画面125Cに止め弁45が全開に状態にあることを表示する。
第3の実施形態の発電システム120によれば、上述した検知機構122及び表示装置125を有することで、アクチュエータを用いることなく、止め弁45が全開状態にあるか否かについて検知することができる。
なお、第2の実施形態の発電システム120は、第1の実施形態で説明した複数の傾斜面75b、及び傾斜面75bが当接される当接面58dを有するため、第1の実施形態の発電システム1と同様な効果を得ることができる。
(第4の実施形態)
図19を参照して、第4の実施形態に係る発電システム145について説明する。図19において、図16に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
発電システム145は、第3の実施形態の発電システム120を構成する蒸気弁121に替えて、蒸気弁146を有すること以外は、発電システム120と同様な構成とされている。
蒸気弁146は、蒸気弁121を構成する弁本体41及び止め弁45に替えて、弁本体147及び止め弁148を有すること以外は、蒸気弁121と同様に構成されている。
弁本体147は、弁本体41を構成する当接面58dを構成要素から外すとともに、第1の対向面58bと外周面58cとを直接接続させたこと以外は、弁本体41と同様に構成されている。
止め弁148は、複数の傾斜面75bを構成要素から外したこと以外は、止め弁45と同様に構成されている。
このような構成とされた第4の実施形態の発電システム145においても、第3の実施形態で説明した検知機構122及び表示装置125を有するため、止め弁148が全開になった際に止め弁が全開状態にあることを表示画面125Cに表示させることができる。
(第5の実施形態)
図20を参照して、第5の実施形態に係る発電システム150について説明する。図20において、図15及び図19に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
発電システム150は、第2の実施形態の発電システム110を構成する蒸気弁111に替えて、蒸気弁151を有するとともに、発電システム110を構成する検知機構113を配置する位置を異ならせたこと以外は、発電システム110と同様に構成されている。
蒸気弁151は、蒸気弁111を構成する弁本体41に替えて、弁本体147を有すること以外は、蒸気弁111と同様に構成されている。
検知機構113は、止め弁45の径方向外側に位置する弁本体147に設けられている。
検出面113aは、止め弁45の径方向外側において、傾斜面75bと対向している。検出面113aは、外周面58cから露出されている。
検知機構113であるセンサ115は、検出面113aと傾斜面75bとの距離D2を検知し、距離D2に関するデータを表示装置114に送信する。
表示装置114の記憶部114Aには、距離D2と止め弁45の開度との関係を示すデータが格納されている。
開度算出部114Bは、検知機構113が検出した距離D2及び記憶部114Aに格納された上記データに基づいて、止め弁45の開度を算出する。
表示画面114Cは、開度算出部114Bが算出した止め弁45の開度を表示(例えば、開度が50%の場合、文字で「開度が50%」と表示)する。
第5の実施形態の発電システム150によれば、上述した検知機構113及び表示装置114を有することで、検知機構113が検出した距離D2に対応する止め弁45の開度を表示画面114Cに表示させることが可能となる。これにより、作業者に止め弁45の開度を認識させることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
1,110,120,145,150…発電システム
10…蒸気タービン
11…ボイラ
12…第1の蒸気供給配管
14,85,111,121,146,151…蒸気弁
16…第2の蒸気供給配管
18…再熱器
21…止め弁
22,43…加減弁
25…第3の蒸気供給配管
26…発電機
31…高圧蒸気タービン
32…中圧蒸気タービン
33…低圧蒸気タービン
35…回転軸
41,147…弁本体
41A…貫通孔
43…加減弁
45,86,90,95,100,148…止め弁
45A…中空部
45B…流路
48…弁座
48a…内面
51…弁収容部材
51a,58a,64a,71a…内周面
51A…板状部分
52…蒸気流路
52A…入口
52B…出口
55…加減弁収容空間
56…止め弁収容空間
57…貫通部
58…第1の収容空間
58A…低圧空間
58B…第1の隙間
58b…第1の対向面
58c,59c,64B,71b,72a,73c…外周面
58d…当接面
59…第2の収容空間
59a…第2の対向面
59A…高圧空間
59b…底面
59B…圧力空間
59C…第2の隙間
63…軸部
63A…一端
64…加減弁本体
66,81…先端部
66a,75b,81a,93a,97a,102a…傾斜面
66A,81A…先端
71,91,96,101…第1の部分
72…第2の部分
73…拡径部
73a,73b,141a,141b,142a…面
75,93,97,102…基端部
75a…基端面
81…先端部
88…湾曲面
113,122…検知機構
113a…検出面
114,125…表示装置
114A…記憶部
114B…開度算出部
114C,125A…表示画面
115…センサ
131…棒状部材
133…弾性力付与部
135…検知部
137…第1の棒状部分
137A,137B,138A,138B…端
138…第2の棒状部分
141…第1の弾性体固定部
142…第2の弾性体固定部
143…弾性体
141a,141b,142a…面
A,B…領域
D1,D2…距離
θ,θ…傾斜角度
O…軸線

Claims (9)

  1. 開弁時に軸線方向の上方側に移動し、閉弁時に前記軸線方向の下方側に移動する筒状の止め弁と、
    前記止め弁を収容する弁本体と、
    を備え
    前記止め弁の前記軸線方向の上側の端部を含む基端部は、前記弁本体に設けられた第1の収容空間に収容され、
    前記基端部は、前記基端部の外周に配置され、前記軸線方向の上方側に向かうにつれて軸線からの距離が短くなるように傾斜した複数の傾斜面を有し、
    前記第1の収容空間には、前記止め弁が前記軸線方向の上方側に移動した際に、前記複数の傾斜面に対してそれぞれ当接される当接面が形成されている蒸気弁。
  2. 前記軸線に対する前記複数の傾斜面のそれぞれの傾斜角度は、10°以上60°以下の範囲内で設定されている請求項1記載の蒸気弁。
  3. 前記止め弁は、前記基端部を含む第1の部分と、前記弁本体の弁座に当接される先端部を含む第2の部分と、前記第1の部分と前記第2の部分との間に配置され、前記第1の部分及び前記第2の部分の外周面から径方向外側に突出したリング状の拡径部と、を有し、
    前記弁本体は、前記軸線方向の上下に前記拡径部を移動可能な状態で収容する第2の収容空間を有し、
    前記軸線方向の上方側への前記止め弁の移動が完了した状態において、前記基端部と前記弁本体との間には前記軸線方向に配置された第1の隙間が形成され、前記第1の部分側に配置された前記拡径部の面と前記弁本体との間には前記軸線方向に配置された第2の隙間が形成されている請求項1または2記載の蒸気弁。
  4. 前記第1の収容空間には、前記基端部に対して前記軸線方向に対向する検出面が形成されており、前記検出面から前記止め弁までの距離を検知する検知機構を備える請求項1から3のうち、いずれか一項記載の蒸気弁。
  5. 前記止め弁の開閉状態を検知する検知機構を備える請求項1から3のうち、いずれか一項記載の蒸気弁。
  6. 前記検知機構は、前記弁本体のうち、前記基端部の基端面と対向する部分を貫通し、一端が前記基端部の基端面に当接された棒状部材と、
    前記棒状部材の一端が前記基端面に当接された状態を維持可能なように、前記棒状部材に弾性力を付与する弾性力付与部と、
    前記軸線方向において、前記棒状部材の他端と対向しており、前記棒状部材の他端が当接されることで、前記止め弁の全開を検知する検知部と、
    有する請求項5記載の蒸気弁。
  7. 前記検知機構は、前記軸線方向において前記基端部の基端面と対向するように前記弁本体に設けられたセンサを含み、
    前記センサは、前記軸線方向における前記センサから前記基端面までの距離を検知する請求項4記載の蒸気弁。
  8. 請求項1から請求項6のうち、いずれか一項記載の蒸気弁と、
    蒸気を生成するボイラと、
    前記蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
    前記ボイラと前記蒸気タービンとを接続し、前記蒸気タービンに前記蒸気を供給する蒸気供給配管と、
    を備え、
    前記蒸気弁は、前記蒸気供給配管に設けられている発電システム。
  9. 請求項7記載の蒸気弁と、
    蒸気を生成するボイラと、
    前記蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
    前記ボイラと前記蒸気タービンとを接続し、前記蒸気タービンに前記蒸気を供給する蒸気供給配管と、
    前記センサから前記基端面までの距離に基づいて前記止め弁の開度を得るとともに、前記止め弁の開度を表示画面に表示させる表示装置と、
    を備え、
    前記蒸気弁は、前記蒸気供給配管に設けられている発電システム。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120137688A1 (en) 2009-06-30 2012-06-07 Yashwant Batwal Valve device and a steam turbine system incorporating said valve device
WO2014098073A1 (ja) 2012-12-21 2014-06-26 三菱重工業株式会社 蒸気弁及び蒸気タービン
JP2016534289A (ja) 2013-07-25 2016-11-04 シーメンス アクティエンゲゼルシャフト ターボ機械のための弁

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5447009A (en) * 1977-09-21 1979-04-13 Hitachi Ltd Turbine controller
JPS6038523B2 (ja) * 1981-04-16 1985-09-02 株式会社日立製作所 タ−ビン制御装置
EP0126744B1 (en) * 1982-11-29 1987-03-25 Bm Digiflow A/S A stop or switch valve for fluids
GB8321751D0 (en) 1983-08-12 1983-09-14 Greenwood Moore Ltd Valve testing
CA1313173C (en) 1988-11-16 1993-01-26 John Philip Scaramucci Needle valve seat
US5295783A (en) * 1993-04-19 1994-03-22 Conmec, Inc. System and method for regulating the speed of a steam turbine by controlling the turbine valve rack actuator
JP3341511B2 (ja) 1995-01-13 2002-11-05 富士電機株式会社 主蒸気止め弁のステムフリーテスト装置
KR20000027414A (ko) 1998-10-28 2000-05-15 윤종용 뉴메틱 밸브
JP6134287B2 (ja) 2014-03-31 2017-05-24 株式会社コガネイ 絞り弁
CN104358910A (zh) 2014-10-28 2015-02-18 江苏华太电力仪表有限公司 一种密封性好使用寿命长的角式截止阀
CN204985775U (zh) 2015-09-16 2016-01-20 浙江贝托阀门有限公司 可调节截止阀
CN106641383B (zh) 2015-11-04 2020-01-21 浙江盾安人工环境股份有限公司 一种电磁阀
JP6606407B2 (ja) 2015-11-12 2019-11-13 三菱日立パワーシステムズ株式会社 蒸気弁及び蒸気タービンシステム
JP6718306B2 (ja) 2016-05-20 2020-07-08 三菱日立パワーシステムズ株式会社 バルブ及び蒸気タービン設備
CN206513847U (zh) 2017-01-10 2017-09-22 重庆前卫海洋石油工程设备有限责任公司 一种新型节流阀

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120137688A1 (en) 2009-06-30 2012-06-07 Yashwant Batwal Valve device and a steam turbine system incorporating said valve device
WO2014098073A1 (ja) 2012-12-21 2014-06-26 三菱重工業株式会社 蒸気弁及び蒸気タービン
JP2016534289A (ja) 2013-07-25 2016-11-04 シーメンス アクティエンゲゼルシャフト ターボ機械のための弁

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