蒸 気 タ ー ビ ン入 口制 御 弁 の 現 状(1)
747
〔展 望 ・解 説 〕
蒸 気 タ ー ビ ン 入 口制 御 弁 の 現 状
古 谷 徹 也*
乙 咲 敏 臣*
1.
ビ ンバ イパ ス シ ス テ ム の 機 能 な ど 各種 の 機 能 を付 加
ま えが き
蒸 気 ター ビ ン に使 用 され て い る主 蒸 気 ラ イ ン の 入
した 構 造 設 計 が 行 な わ れ て い る 。
こ こ で は焦 点 を蒸 気 通 路 部 側 に絞 り,新
。弁(図 、参 照)に は 一 般 に 下 記 の 機 能 が 要 求 さ れ て
い る。
しい 構 造
設 計 の傾 向 お よ び 開 発 設 計 に つ い て 紹 介 す る。
(1)タ ー ビ ンへ の 流 入 蒸 気 量 を制 御 す る 。
2‑1
(2)タ ー ビ ン速 度 ま た は 負 荷 信 号 に対 して 十 分 な 追
2‑1‑1
従 性 を もつ 。
弁ケ ー シ ング
高 温高圧 用弁 ケー シン グ
耐 圧 容 器 と し て よ り厚 肉 の 傾 向 に あ る主 蒸 気 止 め
弁 ケ ー シ ン グ に お い て は,タ
(3)負荷 遮 断 時 な ど過 渡 的 な状 態 で の タ ー ビ ンユ ニ
ッ トの オ ー バ ス ピー ド防 止 機 能 を もつ 。
ー ビ ン起 動 時 に お け る
過 渡 的 な蒸 気 温 度 変 化 に よ り過 大 な 熱 ひ ず み の 発 生
この よ う な 機 能 を果 して い る主 要 蒸 気 弁 は,一
方
を促 す こ と に な る。 そ こ で有 限 要 素 法(F.E.M.)お
に達 す る制 御 機 器
よ び 水 圧 試 験 結 果 な どか ら応 力 分 布 を 的 確 に 把 握 し
の な か で も重 要 な も の で あ り,本 稿 で は そ れ らの 主
設 計 的 に は で きる だ け 薄 肉 に す る よ う努 め て い る。
で 蒸 気 タ ー ビ ンの 信 頼 性 の 約3割
に大 容 量
さ ら に こ の 応 力 解 析 結 果 か ら応 力 集 中部 の 重 点 的 品
ダ ー ビ ン用 蒸 気 弁 開 発 設 計 の た め に実 施 して き た 試
質 管 理 を行 な う こ と に よ り設 計 マ ー ジ ン を 減 少 させ
験 開 発 結 果 と実 績 デ ー タ を も とに して 以 下 に説 明 ・
て いる。
要 蒸 気 弁 の 現 状 と今 後 の 動 向 に つ い て,特
紹 介 す る。 表1に
700MWタ
火 力 ・原 子 力 ・地 熱 用 主 要 蒸 気 弁
ー ビ ンの起 動 時 に お け る蒸 気 条 件 を も と
に してF.E.M.で
口径 を示 す 。
弁 ケ ー シ ン グの 非 定 常 温 度 分 布 お
よ び熱 応 力 分 布 を 計 算 し,代 表 点 の 時 間 的 変 化 を 図
2.主
2に 示 す 。 実 機 メ タ ル 温 度 と計 算 値 とが よ く一 致 し
蒸気 止 め弁 お よ び再 熱弁
主 蒸 気 止 め 弁,再
て お り,設 計 段 階 に お い て 起 動 時 の 熱 応 力 を計 算 で
熱 弁 と もに 基 本 的 に は タ ー ビ ン
保 安 装 置 と して の働 ら き を もっON‑OFF弁
しか し主 蒸 気 止 め 弁 に つ い て は,ノ
で あ る。
ズルガ バニ ン
き,熱 疲 労 に よ る 寿 命 消 費率 を精 度 高 く推 定 して 最
適 な運 転 計 画 が 可 能 と な っ て い る 。
グ時 に 高 温 高 圧 の 蒸 気 に よ りタ ー ビ ンに 発 生 す る過
2‑1‑2
大 な 熱 応 力 を 軽 減 す る手 段 と し て全 周 噴 射 機 能 あ る
低圧 用弁 ケー シ ング
圧 力 の 低 い再 熱 弁 お よ び 地 熱 タ ー ビ ン用 主 蒸 気 止
い は 自動 化 要 請 に合 わ せ た 蒸 気 加 減 弁 に 代 わ る タ ー
め 弁 な どに お い て は 比 較 的 薄 肉 で あ る こ とか ら,従
ビ ン 自動 起 動 機 能 ま た は オ ー バ ス ピー ド防 止 策 の 一
来 の 鋳 物 構 造 をや め て鋼 板 あ る い は 鍛 造 品 を使 用 し
環 と して ト リ ッ プ ア ンテ ィ シペ ー タ 機 能 な ど が付 加
た 溶 接 構 造 化 を積 極 的 に進 め て い る。 こ の 場 合,溶
さ れ,そ
接 技 術 上 の 問 題 も多 々 あ る が,そ
れ に 応 じて 弁 お よ び 駆 動 部 は新 し く開 発 さ
れ て きて い る 。
ェ イ トを 占め る。 図3に
また再 熱 弁 につ い て はVA的
の剛 性 が大 きなウ
溶 接構 造 の低圧 主 蒸気 止 め
手 法 に 基 づ く再 熱 蒸 気
弁 ケ ー シ ン グ の 写 真 を示 す 。 ま た地 熱 ター ビ ン用 主
止 め 弁 お よ び イ ン タ セ プ ト弁 の 同 一 ケ ー シ ン グ を共
蒸 気 止 め 弁 ケ ー シ ン グ の ひ ず み ・変 形 を測 定 して お
有 し た複 合 構 造 の 採 用 あ る い は オ ー バ ス ピ ー ド防 止
り,そ の 結 果 剛 性 的 に 弱 い 箇 所 に は 補 強 を して 信 頼
機 能 と して の ロ ー ドセ ン シ ン グ リ レー,ト
性 を高 め て い る。
ン テ ィ シ ペ ー タ な どの 採 用,系
保 の た め のEVA機
能,再
*東 京 芝 浦 電 気(株)原
リップァ
統遮 断 時 の安定 性確
2‑2
熱 器 保 護 を 目的 と した タ ー
蒸気通 路 部形状
大 口径 弁 は従 来 設 計 を踏 襲 す る と非 常 に大 き い 弁
ケ ー シ ン グ とな り,機 器 配 置 お よ びQC上
稿 受 付 日 昭 和52年5月31日
43
,好
ましく
ター ボ機 械第5巻 第12号
748
蒸 気 ター ビ ン 入 口制 御 弁 の 現 状(2)
図1
蒸 気 タ ー ビ ン主 蒸 気 ラ イ ン(火 力 用)
図3
図4
図2
溶接構造 の主蒸気止め弁本体
組 合わせ 中間 阻止弁 組立図
タ ー ビ ン起 動 時 に お け る主 蒸 気 止 め弁 本体 の 熱 応 力 変
化(700MWク
ラ ス)
な くな っ て く る。 した が っ て弁 ケ ー シ ン グ を小 さ く
す る た め に は 蒸 気 通 路 部 は 最 小 で 最 適 な 空 間 を保 ち
不 要 部 分 の な い 内 部 構 造 で あ る こ とが 要 求 さ れ る 。
図4に
最 近 の 再 熱 弁 の 組 立 図 を示 す 。 蒸 気 弁 ケ ー
図5
フ ロー パ タ ー ンテ ス ト装 置
シ ン グ と い う よ り もむ し ろ配 管 の 一 部 とい っ た傾 向,
の 設 計 に な って い る 。 な お新 設 計 の弁 に つ い て は,
製 作 前 に 実 機 弁 の 縮 小 モ デ ル を作 り,弁 の 内 部 流 れ
を確 認 を行 な っ て い る 。 図5に
弁 の フ ロー パ タ ー ン
を調 べ る た め の モ デ ル 試 験 装 置 を示 す 。 弁 モ デ ル は
実 機 弁 の1/3〜1/4の縮 小 サ イ ズ で あ り,本 体 は ア ク リ
ル 樹 脂 で 製 作 さ れ て い る。 テ ス ト時 に は 外 部 か ら煙
を 注 入 させ て 流 れ を可 視 化 して お り,弁
タ ー ン を定 性 的 に つ か む と と も に,五
のフ ロー パ
孔 ピ トー 管 計
測 な ど に よ り流 れ を3次 的 か つ 定 量 的 に把 握 し て い
る 。 流 れ に 不 具 合 な点 が あ れ ば 改 良 を加 え て 実 機 弁
の 設 計 に 反 映 させ て い る 。
図6は
1977年12月
ス トレ ー ナ まわ りの 流 れ の 可 視 化 写 真 を示
図6
44
ス トレー ナ まわ りの フ ロー パ ター ン
蒸 気 タ ー ビ ン入 口制 御 弁 の現 状(3)
図7
749
新 形 バ イパ ス弁 ノ ズル テ ス ト
す 。 流 れ に注 入 し た 煙 は 木 くず を不 完 全 燃 焼 させ,
ク ー ラ,フ
ィル タ を通 した もの で あ り,流 れ の 撮 影
に は35mmカ メ ラ お よ び16mm高 速 度 カ メ ラ に よ っ て行
な った。
2‑3
図8
ス トレ ー ナ
弁 絞 り部 前 で の 蒸 気 流 を整 流 し,か つ 外 部 か ら の
周 囲 に 多数 の 小 孔 を設 け た 構 造 に な っ て お り,副 弁
異 物 混 入 防 止 用 と して 弁 前 に ス トレー ナ が 設 け ら れ
が 開 く と蒸 気 は 円 筒 小 孔 で 絞 ら れ,流
て あ る。
数 年 前,金
網 付 ス ト レー ナ が ゆ る ん で 破 損 す る と
ナ の 強 度 ・材 料 選 定 テ ス トを実 施 し た結 果,現
た め に,小 孔 を通 過 し た 蒸 気 噴 流 は互 い に衝 突 して
噴 流 の 持 っ て い る速 度 エ ネ ル ギ ー を消 滅 させ た 後,
在は
弁 後 流 へ 流 れ て い く。
金 網 の使 用 お よび製 造 過 程 の 厳 重 な 管 理 に よ
現 在 ま で に 既 に ノ ズ ル単 体 試 験,本
っ て 破 損 トラ ブ ル は解 消 して い る。
2‑4
量 が制御 され
る。 円 筒 に は 対 向 す る位 置 に 小 孔 が あ け られ て い る
い う トラ ブ ル が 発 生 し,そ れ を契 機 に し て ス トレ ー
13Cr鋼
主蒸気 止め弁お よび蒸気加 減弁組立図
(流 量 特 性,振
主蒸 気止 め弁 副 弁
の制 御 は主蒸 気 止め弁 内
3.
主 蒸 気 止 め 弁 に 流 入 した 蒸 気 は副 弁 で 絞 ら れ た 後
蒸気 加減 弁
蒸 気 加 減 弁 は あ らゆ る圧 力差 の も と で常 に 高 温 の
構 造 的 に規 制 を受 け た短 い通 路 中 で 急 激 に方 向 転 換
蒸 気 を絞 り制 御 し て い る。 した が っ て 蒸 気 タ ー ビ ン
を す る 。 そ の 結 果 と して 蒸 気 中 に含 ま れ る ボ イ ラ側
だ け で な くあ ら ゆ る制 御 弁 の う ち で,も
か ら送 ら れ て き た酸 化 ス ケ ー ル や 起 動 時 の 蒸 気 中 の
っ と も過 酷
な 条 件 下 で使 用 さ れ て い る弁 とい え る。 そ の ため 大
ドレ ンに よって副弁 や弁 下 流 の弁棒 が 異常 浸食 され
き な 問 題 と して 振 動,騒
る 。 こ の 対 策 と して 現 在 は 副 弁 下 流 に長 い ス カ ー ト
音 が あ げ られ る 。 こ の 問 題
は過 去 に お い て も種 々 の 事 例 が 報 告 され,そ
(ス テ ラ イ ト材)を 設 け,弁 棒 保 護 と同 時 に 浸 食 の 進
応 し て構 造 改 善 が 行 な わ れ て い るが,近
行 を遅 らせ る構 造 設 計 を行 な っ て い る。
力 の 増 大 お よ び 弁 の 大 口径 化 に よ り,よ
ラム ボイ ラの場合 は
れ に対
年 ミ ドル 火
力 と して の低 リ フ ト域 で の 運 転 を含 め,使
この 問 題 は 貫 流 ボ イ ラ を使 用 し た ター ビ ンユ ニ ッ
用 蒸気圧
り一 層 重 要
視 されて い る。
見 過 ご す こ との で き な い 大 き な トラ ブ ル の 一 つ で あ
ま た 一 方,蒸
る。
気 弁 口径 の 増 大 と蒸 気 圧 力 の 増 大 は
弁 を 内 蔵 す る 蒸 気 室 の 構 造 設 計 と弁 駆 動 機 構 に も大
そ こ で エ ロー ジ ョ ン を い か に 少 な くす るか と い う
き な影 響 を与 え,新
こ とで 種 々 の 開 発 試 作 を行 な っ て お り,現 在 工 場 テ
3‑1
ス トを終 え,実 機 確 性 テ ス トを準 備 中 の 新 構 造 弁 は
しい 設 計 が行 な わ れ て い る。
弁 およ び弁蒸 気室
弁 蒸 気 室 の 形 状 は,お
次 の 特 徴 を も っ て い る。
主 弁 は従 来 の 構 造 と同 じ で あ る が,副
噴 流の衝 突 お
よび ノズル の流 量特性 試験 の写真 で あ る。
部 に 組 込 まれ た 副 弁 に よ り行 な わ れ る。
トで は非 常 に 軽 微 で あ るが,ド
ロ ー ジ ョ ン特 性)を 終 了 し
非 常 に良 好 な 結 果 が得 られ た 。 図7は
全 周 噴 射 運 転 な ど主 蒸 気 止 め 弁 で タ ー ビ ン流 入 蒸
気 量 を制 御 す る場 合 は,そ
動 特 性,エ
体 蒸気 試験
もに 弁 駆 動 力 と蒸 気 通 路 部
の要 請 か ら 決 定 さ れ る 。 表1に
弁 は円筒 の
MW出
45
示 す よ うに250〜265
力 ま で の タ ー ビ ン で は 高 圧 ケ ー シ ン グの 上 半
ター ボ機 械 第5巻 第12号
750
蒸 気 タ ー ビ ン入 口制 御 弁 の現 状(4)
表1
蒸気弁 口径 代表例
*印 はMSV〜CVラ
表2
イ ン間 に入 るチ ェ ック弁 で あ る。
蒸気加 減弁蒸気室適 用規準
図9
図10
ア ン グル ボ デ ィ型加 減 弁 蒸 気 室 モ デ ル
お よ び 下 半 に 蒸 気 室 が 組 込 ま れ(シ
れ防 止 を考 慮,した 設 計 が な さ れ て い る。
ェル マ ウ ン ト型)
す べ て の 弁 は 前 部 軸 受 台 内 に 設 置 さ れ た1個
しか し別 置 型 蒸 気 室 も増 大 す る弁 口径 の 変 化 に は
のサ ー
応 ず るこ とが で きず,原
ボ モー タ に よ り駆 動 さ れ て い る 。
と こ ろ が350〜375MW以
い て は1個
1,000MW以
上 の 出 力 の タ ー ビ ンに お
の サ ー ボ モ ー タ で4個
ま た は8個
な1個
の 弁の
弁 に 対 し て サ ー ボ モ ー タ1個
わ れ て い る 。 蒸 気 室 は4弁
絞 り部 へ 流 れ の 一 様 性,さ
1977年12月
の 蒸 気 室 に1弁
よう
と い う ア ン グル ボ デ ィ型 の 蒸
こ れ らの 弁 蒸 気 室 も前 項 で述 べ た よう に 図9の
を組 込 ん だ 別 置 型 蒸
気 室 型 式 が 採 用 さ れ て い る 。 こ の 場 合 に は,1個
子 力 ター ビ ン用 ま た は700〜
上 の 火 力 ター ビ ン用 と し て は 図8の
気室 が採 用 され て いる。
開 閉 を行 な う こ とが 困 難 で あ り,高 圧 ケ ー シ ン グ と
切 り放 し,一 つ の 蒸 気 室 に4弁
バ ラ ンス 形 蒸 気 加 減 弁
よ
う な モ デ ル に よ っ て フ ロ ー パ タ ー ン テ ス トを行 な い
の
そ の 特 性 を求 め て い る。
とい う組 合 わ せ が 行 な
現 在,当
へ の フ ロー バ ラ ン ス,弁
社 に お け る別 置 型 蒸 気 室 とア ン グ ル ボ デ
ィ型 蒸 気 室 の 適 用 規 準 は 表2の
ら に 渦 流 な どの 蒸 気 の 乱
46
とお りであ る。
蒸 気 タ ー ビ ン入 口制 御 弁 の 現 状(5)
751
図12
弁 まわ りの 流 れ可 視 化
る 弁 まわ りの 圧 力 変 動 を シ ュ リー レ ン計 測 に よ っ て
図11
蒸 気 加 減 弁 シ ュ リー レン テ ス ト装 置
把 握 し て お り,種 々 の 改 良 形 状 を加 え た 弁 モ デ ル の
テ ス トを終 え,現
用 して い るが,弁
前 後 の 圧 力 差 に ょっ て 発 生 す る弁
開 時 の 弁 ア ン バ ラ ン ス カ の 軽 減 策 と して,シ
弁 か ら副 弁 付 加 減 弁 へ,ま
元 モ デ ル テ ス トに よ り実 機
元モデ
ル テ ス ト装 置 全 景 で あ り,作 動 流 体 と し て 空 気 を使
ングル
用 して お り,弁 前 後 の 圧 力 を任 意 に 設 定 で き る よ う
た振 動 と そ の摩 耗 対 策 と
して 弁 体 の 外 側 に ス リー ブ を か ぶ せ る とか,副
在3次
へ の 確 性 テ ス トを行 な っ て い る 。 図11は2次
弁 は 流 量 特 性 が 優 れ た ベ ン チ ュ リ型 ボ ー ル 弁 を採
に な っ て い て,種
弁 と
が 可 能 で,弁
々 の 弁 リフ ト,圧 力 比 の 組 合 わ せ
の 使 用 条 件 を十 分 に満 足 させ ら れ る条
弁 棒 の 一 体 化 を行 な う な ど振 動 抑 止 効 果 を持 たせ た
件 を備 え て い る。 図12は 弁 ま わ りの 流 れ の シ ュ リー
設 計 を行 な っ て い る。
レ ン写 真 で あ る。
な お 数 年 前 か ら,こ
れ らの 条 件 を す べ て 満 た す 弁
3‑2
と して 従 来 の 副 弁 付 蒸 気 加 減 弁 に 代 え て バ ラ ン ス 弁
弁駆 動部
弁駆 動部 は蒸気室 の変遷 と ともに変 わ って きて い
を採 用 し て い る 。 図10は バ ラ ンス 弁 構 造 を示 す 。
る。
バ ラ ン ス弁 は 構 造 的 に は主 弁 内 部 に 小 口径 の 副 弁
シ ェ ル マ ウ ン ト型 蒸 気 室 で は1個
の サー ボモー タ
を内 蔵 し,主 弁 上 部 に は バ ラ ン ス 室 を形 成 して い る。
(通 常 ダ プ ル ア ク テ ィ ン グ 型)に よ り ラ ッ ク ・ピニ オ
弁 開 時 に は最 初 副 弁 が わ ず か に 開 く と副 弁 を通 過 す
ン で カ ム軸 を介 して 弁 駆 動 レバ ー を上 下 して,弁
を
る蒸 気 は 主 弁 ス カ ー トと ス リー ブ の 間 隙 で 絞 ら れ,
動 か し て い る 。 し た が っ て 半 径 運 動 を上 下 運 動 に変
バ ラ ン ス室 の 圧 力 は 降 下 し,主 弁 の ア ン バ ラ ン ス 力
換 す る た め に 駆 動 レバ ー と弁 棒 ク ロ ス ヘ ッ ド との 力
は 軽 減 され る 。 通 常,運
の 伝 達 は ピ ボ ッ ト受 け に よ り行 な っ て い る 。
転 中 は蒸 気 の ア ンバ ラ ンス
力 に よ り主 弁 は 下 方 に押 さ れ 副 弁 の 肩 で 支 え ら れ て
お り,さ
と こ ろ が 別 置 型 蒸 気 室 あ る い は ア ン グ ル ボ デ ィ型
ら に 副 弁 の ス トロ ー ク は 数 ミ リ に と っ て あ
蒸 気 室 に な る とサ ー ボ モ ー タ(通 常 シ ン グ ル ア ク テ
るの で 蒸 気 の 乱 れ な ど に よ る主 弁 の 振 動 は軽 減 で き
ィ ン グ型)は
る。
ボ モ ー タ の 力 は 駆 動 レバ ー を介 して 直 接 弁 棒 ク ロ ス
しか し こ の よ う な バ ラ ン ス 弁 を使 用 して も弁 の 振
弁 ご と に 組 合 わ さ れ て い る た め,サ
ヘ ッ ドに伝 え ら れ る。 こ の 場 合,伝
ー
達 力が 大 きい た
動 対 策 と して は ま っ た く十 分 な もの と は い え ず,当
め,伝
社 で は さ ら に 振 動 原 因 究 明 と タ ー ビ ン運 転 上 の安 全
グ とサ ー ボ モ ー タ 間 の 高 温 状 態 に お け る移 動 量 を も
確 認 を 兼 ね て,高
考 慮 し た平 行 四 辺 形 駆 動 レバ ー を採 用 し て い る 。
温 用 の 振 動 ピ ッ ク ア ッ プ を使 用 し
て実 機 に お け る弁 棒 の 振 動 加 速 度,振
動 振幅 計 測 を
達 機 構 と して ピ ボ ッ トの 代 わ りに 弁 ケ ー シ ン
しか し,い ず れ に して も弁 棒 ク ロ ス ヘ ッ ド部(ね
実 施 して い る。 しか し弁 の 振 動 現 象 は 高 温 高 圧 の 蒸
じ結 合 部)に
気 流 中 で 生 じて お り,弁 周 囲 の 蒸 気 流 の 圧 力 計 測 に
す な わ ち 曲 げ の 力 を受 け る こ と に な り,弁 の 振 動 に
あ た っ て は使 用 で き る セ ン サ,測
定 器類 が十 分 で は
よ る 各 部 の 摩 耗 と重 な っ て使 用 条 件 の 厳 しい 弁 で は
機 か ら得 られ て く る振 動 現 象 解 明 の た め の
弁 棒 折 損 と い う大 き な事 故 を誘 発 す る こと に な る。
な く,実
情 報 量 は 限 られ て く る。
こ の よ う な トラ ブ ル に 対 し て は構 造 改 善 対 策 の 一
そ こ で この よ う な点 を補 充 し,さ
の 弁 を 開 発 設 計 す る た め に,弁
は 円 弧 運 動 の 結 果 と して 横 方 向 の 力,
の2次
ら に新 しい 構 造
つ と し て ク ロ ス。
ヘ ッ ド結 合 部 の光 弾 性 テ ス トを実 施
元 モデ ル に よ
し た。 こ れ は応 力 凍 結 法 に よ る3次
47
元光 弾性 テ ス ト
ター ボ機 械 第5巻 第12号
752
蒸 気 ター ビ ン入 口制 御 弁 の 現 状(6)
図14
ク ロ スヘ ッ ド胴 付 部
地 熱 タ ー ビ ン用 の 口径34イ ン チ の 主 蒸 気 止 め 弁 ケ
ー シ ン グの 溶 接 構 造 化 の 技 術 をべ ー ス に
,も っ と蒸
気 条 件 の 高 い,た
図13
ク ロ ス ヘ ッ ド部 の 光 弾 性
とえば火 力用再 熱弁 ケー シン グな
ど に も溶 接 構 造 化 が可 能 と な れ ば,か
し ま写 真
な りの コ ス ト
ダ ウ ン に な る。
で あ り,図13に
(3)低振 動 ・低 騒 音 弁
弁 棒 ク ロ ス ヘ ッ ドー 体 形 構 造 の3次
弁 の 振 動 ・騒 音 は 蒸 気 流 に 励 起 さ れ る が,蒸
元 光 弾 性 テ ス ト写 真 を示 す 。
気加
この よ う な 試 験 結 果 を も と に し て最 新 式 の 構 造 は
減 弁 の 項 目で 述 べ た 試 験 装 置 に よ り弁 まわ り の圧 力
図14に 示 す よ う一
に ク ロ ス ヘ ッ ド胴 付 部 を弁 棒 ね じの
測 定 を行 な っ て 種 々 の 弁 形 状 の安 定 流 れ テ ス トを実
上 下 部 に 設 け,下
施 し て お り,今 後3次
較 して3倍
方 胴 付 部 の 長 さ は 従 来 の もの に 比
ス トを行 な っ て,使
の 長 さ に と っ て い る。 ま た ク ロ ス ヘ ッ ド
般 に わ た っ て安 定 流 れ を促 す 最 適 な 弁 形 状 を決 定 す
部 に は 胴 付 用 窒 化 ブ ッ シ ュ を挿 入 し て い る。
る必 要 が あ る 。 か つ 実 機 に お け る振 動 ・騒 音 測 定 デ
ー タ を も と に 弁 絞 り時 に発 生 す る 高 周 波 騒 音 を抑 え
こ の よ う な 改 造 に よ り,弁 棒 ね じ部 の 応 力 集 中 係
数 は 旧 タ イ プ の2/3以下 に な っ て,振
元 モ デ ル テ ス ト,実 機 確 性 テ
用 す る 弁 リ フ ト ・圧 力 比 領 域 全
動 に よる胴付部
る弁 形 状 を開 発 す る必 要 が あ る。
の 摩 耗 お よび 弁 棒 折 損 は 著 し く減 少 し て い る 。
(4)駆動 装 置
4.
蒸 気 弁 の 大 型 化 に と もな い弁 駆 動 装 置 は ます ま す
今 後 の 動 向
以 上,現
大 容 量 化 して き て い る。 サ ー ボ モ ー タ の 出 力 を 決 定
在 使 用 され て い る蒸 気 弁 の 紹 介 を 中心 に
し て ター ビ ン入 口 弁 の 解 説 を し て き た が,今
す る の は 油 筒 ピス トン径 と油 圧 で あ るが,油
後 の動
筒 の大
向 と して は 次 の 事 項 が 大 き な ポ イ ン トと な る で あ ろ
容 量 化 を抑 え る た め に は 油 圧 を上 げ て や れ ば よ い 。
う。す な わ ち
特 に タ ー ビ ンが 大 容 量 化 し て き て 従 来 のMHC(機
(1)大 口径 弁 の コ ンパ ク ト化 と複 合 弁 の 開 発 推 進
油 圧 式 制 御 装 置)で
蒸 気 弁 内 部 流 れ の 把 握 を し て,圧
発 さ れ たEHC(電
力 損失 の少 な い
械
は制 御 が 追 い つ か な い場 合 に 開
気 油 圧 式 制 御 装 置)に お い て 使 用 さ
高 速 流 に適 合 した 内 部 形 状 を 設 計 し,不 要 空 間 部 を
れ る蒸 気 弁 駆 動 の サ ー ボ モ ー タ に 対 し て は.MHCの
省 い て で き る だ け コ ン パ ク ト化 す る 。
約14kg/cm2gと
い う油 圧 に対 して112kg/cm2gの
高圧
(2)弁 ケ ー シ ン グの 鍛 造 ・溶 接 構 造 化
油 が使 用 さ れ る。 しか し,こ の よ う な 高 圧 油 が 使 用
火 力 用 主 蒸 気 止 め 弁,再
さ れ て い る油 圧 系 統 に お い て 急 速 に パ イ ロ ッ ト弁,
熱弁 お よび原子 力用 主 蒸
気 止 め 弁 な ど は現 在 鋳 鋼 品 が 用 い ら れ て い る が,こ
ピ ス トンが 作 動 す る こ とに よ り油 撃 現 象 が 起 こ り,
れ は 金 属 組 織 が 多孔 質 で 均 一 性 が な く,ま た 介 在 物
油 圧 機 器 の 破 損 に まで 至 る こ とが あ っ た 。 現 在,油
な ど も あ っ て 強 度 上,信
圧 シ ス テ ム の 過 渡 応 答 解 析 を行 な っ て い る が,今
品 の 場 合,組
頼性 が低 い。 ところが鍛 造
も増 して 製 品 に ば ら つ き が 少 な い 。 強 度 上,信
この ような解析 を十分 に行 な って 油圧機 器 の配 置 お
頼性
よ び選 択 を検 討 す る必 要 が あ る。
の 高 い長 所 が あ り,許 容 応 力 を ぎ り ぎ り ま で高 く と
る こ と も可 能 と な り,し
たが って薄 肉の弁 ケー シン
5.
グが 設 計 可 能 と な る。
1977年12月
後
高 圧 油 化 に よ っ て 駆 動 装 置 の コ ン パ ク ト化 を図 り,
織 の 均 質 化 が 行 な わ れ て お り,じ ん 性
48
あ とが き
蒸気 タ ー ビ ン入 口制 御 弁 の 現 状(7)
り,信 頼 性 を高 め,新
蒸 気 タ ー ビ ン入 口制 御 弁 は信 頼 性 を 第 一 に 考 え る
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設 計 技 術 を確 立 す る と と も に
べ き で あ り,過 去 の トラ ブ ル を一 つ 一 つ 解 決 して き
VA・CDを
て 現 在 の 姿 に な っ て い る 。 さ ら に ま た 蒸 気 ター ビ ン
を発 展 さ せ て い く所 存 で あ る 。
の 大 容 量 化 に と も な い,新
加 味 し た試 験 開 発 を展 開 して 着 実 な 技 術
た な問 題 も生 じて きて お
会誌 投 稿の おねが い
本 協 会 は会 員 各位 か ら の 会 誌 投 稿 を歓 迎 し ます 。 編 修 理 事 会 は 本 会 誌 を よ り
良 い も の に し,会
員 各 位 の ご 期 待 に 沿 う よ う努 力 致 して い ま す が,ご
り会 員 相 互 の 交 流 を は か り,わ
投稿 に よ
が 国 に お け る タ ー ボ機 械 に 関 す る 技 術 ,研
究開
発 の 進 歩 に役 立 て た い と考 え て い ま す 。 ご 投 稿 は下 記 に よ りご 執 筆 下 さ る よ う
お 願 い 致 し ま す が,詳
細 は 本 協 会 あ て 資 料 を請 求 し て 下 さ い 。
記
1.
内 容 は タ ー ボ機 械 に関 係 の あ る工 学 ・工 業 上 の 諸 問 題 に 関 す る も の と し ま
2.
投 稿 の 記 事 分 類 は,随
す。
製 品 紹 介,会
3.
筆 ・論 説,展
望 ・解 説 ,論 文,技
術 資 料,見
学 記,
貝 の 声 な ど と致 し ま す 。
投 稿 さ れ た 原 稿 は 本 協 会 編 修 理 事 会 に お い て 採 否 を決 め さ せ て載 き ま す 。
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ター ボ機械 第5巻 第12号