[发明专利]蒸汽阀及汽轮机设备

说明书

技术领域

本发明涉及发电设备中具备的汽轮机的蒸汽导入管上设置的蒸汽阀以及具备蒸汽阀的汽轮机设备，尤其涉及由具有旁通阀的主蒸汽断流阀构成的蒸汽阀以及具备蒸汽阀的汽轮机设备。

背景技术

火力发电设备或核动力发电设备中设置的汽轮机如图5所示，采用使蒸汽发生器产生的蒸汽经由主蒸汽断流阀1以及蒸汽调节阀2提供给高压汽轮机3的结构。这种汽轮机如果起动时将锅炉等蒸汽发生器产生的超高温、超高压蒸汽部分地提供给高压汽轮机3，则会在该级的金属内产生异常高的热应力，成为随之产生热变形等、龟裂或破损的原因。

因此，在汽轮机的运转中，为了抑制产生过于严重的热应力，在从起动时到初始负载期间，将蒸汽调节阀2全开，由主蒸汽断流阀1控制蒸汽流量，进行所谓的全周喷射运转，进行暖机运转。因此，主蒸汽断流阀1采用控制蒸汽流量的结构。

另外，在图5所示的例中，从高压汽轮机3排出的蒸汽被导入再加热器31中，从这里经由组合再热阀32被导入中压汽轮机33中。高压汽轮机3和中压汽轮机33的旋转轴连接在发电机34上。

图6为表示现有技术的主蒸汽断流阀的结构的剖视图。即，主蒸汽断流阀1利用区分阀室4的阀壳5和阀盖6，构成压力容器部分，在阀壳5的内侧突出设置挡板7和阀座8，在阀室4内设置有过滤器9和阀芯10。阀芯10与阀杆11相连，由从油缸12提供来的油压驱动。来自蒸汽发生器的蒸汽S从入口I流入，经由过滤器9和阀座8部分从出口O流向调节阀。

图7为表示现有技术的阀芯结构的剖视图。即，主蒸汽断流阀的阀芯10具备：呈圆筒状的主阀芯14和旁通阀芯15，该旁通阀芯15滑动自由地设置在该主阀芯14的内侧，上端从主阀芯14的上部突出，下端结合在阀杆11上。

在旁通阀芯15从主阀芯14的上端突出的部分上形成环形壁部16，其上端被堵塞。环形壁部16上分多级形成有与蒸汽流动方向平行的多个蒸汽导入孔17。并且，在旁通阀芯15的中心部形成有蒸汽通路18，在下部形成有蒸汽流出孔19。由于该旁通阀芯15为内置于主阀芯14内的关系，因此通过阀杆11克服蒸汽流向上推旁通阀芯15，由此进行阀的开度调整。

这样一来，主蒸汽断流阀的阀芯10将旁通阀芯15内置于主阀芯14的内部，在汽轮机起动时使蒸汽调节阀全开，并且使主阀芯14与阀座8相抵接，从而全闭，只让旁通阀芯15动作，进行蒸汽流量控制。图7表示主蒸汽断流阀的阀芯10的主阀芯14与阀座8相抵接而全闭的状态、以及旁通阀芯15被阀杆11上推到主阀芯14内的最上部，旁通阀芯15的环形壁部16上形成的蒸汽导入孔17部分从主阀芯14的上端全部突出，旁通阀芯15全开的状态。

在这种结构的主蒸汽断流阀中，蒸汽S的流以很高的流速流入旁通阀芯15的多个蒸汽导入孔17中，通过该蒸汽导入孔17的蒸汽与通过相反一侧的蒸汽导入孔17流入的蒸汽在环形壁部16内的空间内互相冲击，蒸汽所具有的动能在这里被削弱，成为低流速。

变成低流速的蒸汽流通过旁通阀芯15内的蒸汽通路18使压力暂时恢复，经过在旁通阀芯15下游侧形成的多个蒸汽流出孔19而流出主蒸汽断流阀1，进而流向下游侧的蒸汽调节阀或汽轮机的喷嘴或叶轮。

这样一来，由于通过蒸汽导入孔17流入到旁通阀芯15内的蒸汽流的动能在这里降低、变成低流速，因此即使蒸汽中包含的微量混砂或氧化物冲击旁通阀芯15的内部也不会对旁通阀芯15产生腐蚀作用。

上述旁通阀芯15由于形成有多个蒸汽导入孔17，因此被称为多孔式主蒸汽断流阀，下述专利文献1、2中公开了解决腐蚀作用引起的破损问题的结构。

在火力发电设备或核动力发电设备中，在锅炉等蒸汽发生器的管道或到达汽轮机之间的蒸汽管中生成的氧化物，起动时包含在蒸汽中被吹至主蒸汽断流阀的旁通阀芯15。尤其是在陈旧的设备中，氧化物的生成量随设备运行时间的增长而增加，建设年代越久，生成量越大。

图8表示图6所示的主蒸汽断流阀的水平截面。即，从阀壳5的入口I流入的蒸汽S在过滤器9的外周流动，绕行到与入口I相反一侧的挡板7部分。同时，由于流入的蒸汽S中包含的氧化物为较重的物质，因此其中的大部分在流动惯性力的作用下绕行到与入口I相反一侧的挡板7部分。

结果，从挡板7部分通过过滤器9侵入过滤器9的内部，直接冲击旁通阀芯15的环形壁部16的外周。冲击在图8的线A所示的范围内尤其显著。

因此，旁通阀芯15的环形壁部16的外周面具有图8的线A所示的范围的方向性，局部受腐蚀作用，蒸汽导入孔17的形状改变。因此存在旁通阀芯15不起本来应该起到的限制蒸汽流量的作用的问题。