蒸氣渦輪的製作方法
2023-05-05 07:49:51 2
蒸氣渦輪的製作方法
【專利摘要】本蒸氣渦輪(10)具備：渦輪主體(11)，其具有被支承為能夠旋轉的葉片；蒸氣流路(12)，其與所述渦輪主體連接而供蒸氣流通；調節閥(13)，其通過直線運動來調節所述蒸氣流路的開閉；開閉驅動機構(15)，其驅動所述調節閥，所述開閉驅動機構具備：電動馬達，其被供給電力而旋轉；轉換機構，其將所述電動馬達的旋轉運動轉換成所述調節閥的直線運動；制動器，其通過所述電動馬達的再生能量而工作。
【專利說明】蒸氣渦輪
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種通過蒸氣進行驅動而旋轉的蒸氣渦輪。
[0002]本申請根據2011年9月28日提出申請的日本特願2011-211826號主張優先權，並在此援引其內容。
【背景技術】
[0003]蒸氣渦輪用於機械驅動用等，且具備渦輪主體，該渦輪主體具有被支承為能夠旋轉的轉子，通過對該渦輪主體供給作為工作流體的蒸氣而驅動轉子旋轉。在該蒸氣渦輪中，向渦輪主體供給的蒸氣、從渦輪主體抽吸的蒸氣在蒸氣流路中流動。在該蒸氣流路設置調節閥，通過調節閥調節蒸氣流路的開閉來調節蒸氣的流量。在該調節閥的驅動中廣泛使用液壓伺服機構(例如，參照專利文獻I)。
[0004]此處，圖11為表示以往的蒸氣渦輪80的結構的示意圖。蒸氣渦輪80具備:驅動壓縮機的渦輪主體81 ；向該渦輪主體81供給蒸氣的蒸氣流路82 ;在蒸氣流路82設置並調節其開閉的調節閥83 ;被支承為能夠轉動且固定有調節閥83的一端部的槓桿構件84 ;通過槓桿構件84來驅動調節閥83的液壓伺服機構85 ;根據由渦輪主體81檢測出的旋轉速度、從操作盤輸入的指示來控制液壓伺服機構85的動作的電子調節器86。
[0005]此處,如圖11所不，液壓伺服機構85具有一端部固定於槓桿構件84的活塞87、收納活塞87的液壓工作缸88、向液壓工作缸88供給工作油的先導閥89、驅動先導閥89的促動器90。通過以這 種方式構成的液壓伺服機構85，當從先導閥89向液壓工作缸88中的比活塞87靠下側供給工作油時，活塞87向上方移動，由此槓桿構件84以使其前端部上升的方式轉動。由此，固定在槓桿構件84的調節閥83也上升而將蒸氣流路82打開，由此從蒸氣流路82向渦輪主體81供給蒸氣。
[0006]另一方面，當從先導閥89向液壓工作缸88中的比活塞87靠上側供給工作油時，活塞87向下方移動，由此槓桿構件84以使其前端部下降的方式轉動。由此，固定在槓桿構件84的調節閥83也下降而將蒸氣流路82關閉，由此從蒸氣流路82向渦輪主體81的蒸氣的供給停止。
[0007]此處，圖12為表示以往的液壓伺服機構85的設置狀態的簡要立體圖。通常，設備建築物內的設備設置空間的大部分被驅動對象的機械和渦輪主體佔據。就液壓伺服機構85而言，基於將其槓桿構件84上下操作的考慮出發，在槓桿構件84的下方需要設置空間。但是，由於如上所述設置空間的大部分被驅動對象的機械和渦輪主體佔據，因此僅由液壓伺服機構85佔有槓桿構件84的下方的空間比較困難。因此，將直接操作槓桿構件84的活塞87及液壓工作缸88配置在槓桿構件84的正下方，而將它們以外的先導閥89和促動器90設置在軸承罩91之上，以確保設置空間。該軸承罩91收納起到將構成渦輪主體81的轉子的旋轉軸支承為能夠旋轉的作用的軸承。
[0008]【在先技術文獻】
[0009]【專利文獻】[0010]專利文獻1:日本特開平7-19006號公報
【發明內容】
[0011]【發明要解決的課題】
[0012]但是，如專利文獻I中所述，在調節閥83的驅動中使用液壓伺服機構85的蒸氣渦輪80存在如下說明的問題。
[0013]首先，作為液壓伺服機構85的工作流體，通過使用油而能夠得到大輸出、快響應性，然而由於需要較高的液壓，因此液壓工作缸88、各種配管需要能夠耐受液壓的足夠的強度。由此，不僅存在導致蒸氣渦輪80整體大型化、重量增加而且導致與材料費的增加相伴的成本升高的問題。
[0014]而且，蒸氣渦輪80長期連續運轉。因此，將液壓伺服機構85的各部封固的填密件可能產生隨年月變化而造成的劣化，而且，將液壓伺服機構85的各部連接的接頭也可能產生隨年月變化而造成的鬆弛。因此，需要考慮用於防止因如上原因導致的工作油的漏出的對策，而且需要考慮防火的對策。因此，要求不受蒸氣渦輪80的長期運轉的影響，而能夠可靠地連續驅動調節閥83的機構。
[0015]此外，如圖12所示，液壓伺服機構85的先導閥89和促動器90分別設置在軸承罩91之上。因此，每當為了進行被收納於軸承罩91的內部的未圖示的軸承的維修作業而將軸承罩91打開時，在將先導閥89以及促動器90從槓桿構件84斷開後，需要進行將它們從軸承罩91之上拆除的作業。由此，存在軸承的維修作業花費很多的勞力和時間的問題。
[0016]而且，向液壓伺服機構85供給的工作油與向軸承供給的油相比，雖然其油量較少，卻需要高液壓。因此，將液壓伺服機構85用的油與軸承用的油統一管理的油控制臺成為在將全流量的油升壓至液壓伺服機構85用的高液壓後再向軸承用的低液壓減壓的管線。由此，在油控制臺需要大輸出的泵以及馬達，從而存在導致成本升高以及蒸氣渦輪80整體大型化、重量增加的問題。
``[0017]本發明提供一種能夠實現`調節蒸氣量的調節閥的長期穩定的驅動並且調節閥的開閉驅動機構不會成為軸承的維修作業的幹擾的蒸氣渦輪。
[0018]【用於解決課題的手段】
[0019]本發明的第一方式所涉及的蒸氣渦輪具備:渦輪主體，其具有被支承為能夠旋轉的葉片；蒸氣流路，其與所述渦輪主體連接而供蒸氣流通；調節閥，其通過直線運動來調節所述蒸氣流路的開閉；開閉驅動機構，其驅動所述調節閥，所述開閉驅動機構具備:電動馬達，其被供給電力而旋轉；轉換機構，其將所述電動馬達的旋轉運動轉換成所述調節閥的直線運動；制動器，其通過所述電動馬達的再生能量而工作。
[0020]根據這種結構，通過利用轉換機構將電動馬達的旋轉轉換成直線運動，由此能夠使調節閥開閉。因此，不需要液壓伺服機構，不需要防止工作油的漏洩的機構。而且，由於不需要供給工作油的促動器、進行封固的閥機構等，因此無需將軸承罩的上方的空間利用作為設置空間。而且，能夠將工作油僅用於軸承，因此能夠設置為較低的壓力從而能夠實現油控制臺的小型化。此處，在向電動馬達的電力供給停止了的情況下，調節閥通過機械的機構強制地沿閉塞的方向動作。與之對應地，轉換機構將向閉塞調節閥的方向動作的直線運動轉換成旋轉運動，電動馬達向與通常驅動時的旋轉方向相反的方向旋轉。此處，開閉驅動機構具備利用電動馬達的再生能量而工作的制動器。因此，在向電動馬達的電力供給停止而電動馬達向反方向旋轉了的情況下，電動馬達產生再生能量，制動器以該再生能量為動力而工作。因此，能抑制電動馬達的旋轉速度變得過大的情況。由此，在將電動馬達的旋轉運動轉換成調節閥的直線運動的轉換機構產生過大的熱而發生燒結的情況能夠防患於未然。
[0021]而且，在本發明的第二方式所涉及的蒸氣渦輪中，可以是，所述轉換機構具備:通過所述電動馬達驅動而旋轉的滾珠絲槓；與所述滾珠絲槓螺合併與所述調節閥連接的螺母。
[0022]根據這種結構，伴隨著滾珠絲槓的旋轉，與其螺合的螺母進行沿著滾珠絲槓的直線運動，與該螺母連接的調節閥也進行直線運動。由此，能夠通過滾珠絲槓和螺母這樣簡單的結構將電動馬達的旋轉運動轉換成調節閥的直線運動。而且，通過將開閉驅動機構設置為簡單的結構，能夠削減其設置空間。而且，在向電動馬達的電力供給停止了的情況下，通過調節閥向閉塞的方向動作，而螺母向對應的方向進行直線運動，由此螺母所螺合的滾珠絲槓和連接有滾珠絲槓的電動馬達強制地向與通常驅動時的旋轉方向相反的方向旋轉。此時，電動馬達的旋轉由制動器限制，因此即使因螺母的直線運動而使得滾珠絲槓旋轉，也能夠防止滾珠絲槓和螺母燒結。
[0023]而且，本發明的第三方式所涉及的蒸氣渦輪中，可以是，所述電動馬達收納在內部被密閉的馬達收納部中。
[0024]根據這種結構，由於電動馬達與周圍的油等隔絕，因此能夠形成為防爆結構。
[0025]而且，本發明的第四方式所涉及的蒸氣渦輪可以是，還具備在所述開閉驅動機構的故障時驅動所述調節閥的預備開閉驅動機構。
[0026]根據這種結構，即使在開閉驅動機構的故障時預備開閉驅動機構也可以取而代之地驅動調節閥，因此能夠實現蒸氣渦輪的連續運轉。由此，能夠實現高可靠性的蒸氣渦輪的運轉。
[0027]而且，本發明的第五方式所涉及的蒸氣渦輪可以是，還具備控制所述開閉驅動機構或所述預備開閉驅動機構的動作的控制器單元。
[0028]根據這種結構，通過由共通的控制器單元來控制開閉驅動機構和預備開閉驅動機構的動作，能夠簡化蒸氣渦輪的結構。
[0029]而且，本發明的第六方式所涉及的蒸氣渦輪可以是，還具備在所述控制器單元的故障時控制所述開閉驅動機構或所述預備開閉驅動機構的動作的預備控制器單元。
[0030]根據這種結構，即使在控制器單元的故障時預備控制器單元也可以取而代之地控制開閉驅動機構或預備開閉驅動機構的動作，因此能夠實現蒸氣渦輪的連續運轉。由此，能夠實現高可靠性的蒸氣渦輪的運轉。
[0031]而且，在本發明的第七方式所涉及的蒸氣渦輪中，可以是，所述制動器在所述滾珠絲槓的周速超過閾值而變大時工作，或者從對所述電動馬達的電力供給停止起工作一定的時間。
[0032]根據這種結構，在通常運轉時即向電動馬達供給電力時，僅在滾珠絲槓的周速變得過大時使制動器工作，由此來抑制電動馬達的旋轉速度。由此，在轉換機構產生過大的熱量而發生燒結的情況能夠防患於未然。
[0033]另一方面，在停電時等對電動馬達的電力的供給停止時，通過將蒸氣流路關閉而使蒸氣渦輪立即停止的故障保護功能生效。而且，在調節閥剛開始關閉動作之後，滾珠絲槓的周速變大。因此，從電力的供給停止起使制動器工作一定的時間來抑制電動馬達的旋轉速度，能夠將在轉換機構發生燒結的情況防患於未然。此外，在從電力的供給停止起經過一定的時間而滾珠絲槓的周速降低後，制動器停止而迅速進行調節閥對蒸氣流路的關閉動作。由此，能夠防止因蒸氣流路的關閉延遲造成蒸氣渦輪的停止動作發生危險的情況。
[0034]而且，本發明的第八方式所涉及的蒸氣渦輪可以是，還具備:將所述螺母與所述調節閥以能夠斷開的方式連接的聯軸器；將所述調節閥鎖止為不能移動的鎖止機構。
[0035]根據這種結構，在開閉驅動機構發生發生故障等而需要更換的情況下，在蒸氣流路打開了的狀態下通過鎖止機構將調節閥鎖止為不能移動後，斷開聯軸器而解除螺母與調節閥的連接。由此，能夠在繼續蒸氣渦輪的運轉的狀態下，將開閉驅動機構拆除而進行更換或修理。
[0036]而且，本發明的第九方式所涉及的蒸氣渦輪可以是，還具備在所述調節閥的驅動中需要超過基準值的大的輸出的情況下，與所述開閉驅動機構一起驅動所述調節閥的輔助開閉驅動機構。
[0037]通過這種結構，在像開始蒸氣流路的打開時那樣在調節閥的驅動中需要大的輸出的情況下，利用開閉驅動機構和輔助開閉驅動機構這雙方來驅動調節閥。另一方面，在像常態運轉時、將蒸氣流路關閉時那樣在調節閥的驅動不需要大的輸出的情況下，可以僅通過開閉驅動機構來驅動調節閥。如此，通過根據運轉狀態而以需要的輸出來驅動調節閥，能夠實現能量的節省化。
[0038]【發明效 果】
[0039]通過本發明所涉及的蒸氣渦輪，能夠實現調節蒸氣量的調節閥的長期穩定的驅動並且調節閥的開閉驅動機構不會成為軸承的維修作業的幹擾。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0040]圖1是表示本發明的第一實施方式所涉及的蒸氣渦輪的結構的示意圖。
[0041]圖2是表示開閉驅動機構的周邊的簡要立體圖。
[0042]圖3是表示電動促動器的內部結構的簡要剖視圖。
[0043]圖4是表示電動促動器的周邊的簡要立體圖。
[0044]圖5是表示聯軸器的結構的簡要主視圖。
[0045]圖6是表示鎖止機構的結構的簡要俯視圖。
[0046]圖7是表示在第一實施方式所涉及的蒸氣渦輪中實施的電動促動器的控制的示意圖。
[0047]圖8是表示在第二實施方式所涉及的蒸氣渦輪中實施的電動促動器的控制的示意圖。
[0048]圖9是表示第三實施方式所涉及的蒸氣渦輪的槓桿構件的前端部周邊的簡要立體圖。
[0049]圖10是說明第三實施方式所涉及的蒸氣渦輪的作用效果的圖。
[0050]圖11是表示以往的蒸氣渦輪的結構的示意圖。
[0051]圖12是表示以往的液壓伺服機構的設置狀態的簡要立體圖。【具體實施方式】
[0052](第一實施方式)
[0053]以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。首先，對本發明的第一實施方式所涉及的蒸氣渦輪的結構進行說明。圖1是表示第一實施方式所涉及的蒸氣渦輪10的結構的示意圖。
[0054]如圖1所示，本實施方式的蒸氣渦輪10具備:渦輪主體11、蒸氣流路12、調節閥
13、槓桿構件14、開閉驅動機構15、鎖止機構16(圖4及圖6所示)、電子調節器17。
[0055](渦輪主體)
[0056]如圖1所示，渦輪主體11具有:筒狀的殼體111、設於殼體111的軸承112、由軸承112支承為能夠旋轉且配置在殼體111內部的轉子113、檢測該轉子113的旋轉速度的速度檢測傳感器114。轉子113具備旋轉軸115、固定在該旋轉軸115上的葉片116。如此構成的葉片116藉助蒸氣而旋轉，且通過其旋轉力來驅動壓縮機18。
[0057](蒸氣流路)
[0058]蒸氣流路12起到對渦輪主體11供給蒸氣的作用。
[0059]如圖1所示，向該蒸氣流路12從其蒸氣導入口 121導入蒸氣，並將其蒸氣供給口122與渦輪主體11連接。而且，在蒸氣導入口 121與蒸氣供給口 122之間，設置有其流路寬度縮小到很窄的節流孔123。
[0060]在本實施方式中，作為本發明所涉及的「蒸氣流路」，以向渦輪主體11供給的蒸氣流通的流路為例進行說明，然而蒸氣流路12並不限定於此，也可以是例如從渦輪主體11抽吸的蒸氣所流通的流路。
[0061](調節閥)
[0062]調節閥13起到調節向渦輪主體11供給的蒸氣量的作用。在該調節閥13中，如圖1所示，在棒狀的臂構件131的一端部設置有大致半圓形狀的封固構件132，臂構件131的另一端部固定在所述槓桿構件14的長度方向中間部。根據如此構成的調節閥13，隨著臂構件131沿著蒸氣流路12進行直線運動，其前端部的封固構件132與蒸氣流路12的節流孔123嵌合或分離。由此，節流孔123的開口徑變化，而通過該節流孔123而向渦輪主體11供給的蒸氣的流量也變化。
[0063](槓桿構件)
[0064]槓桿構件14起到將開閉驅動機構15的輸出向調節閥13傳遞的作用。如圖1所示，該槓桿構件14的長度方向基端部被支承為能夠轉動，並且在其長度方向前端部固定有槓桿側杆19的一端部。而且，如上所述在槓桿構件14的長度方向中間部固定有構成調節閥13的臂構件131的另一端部。此外，在槓桿構件14中的比所述臂構件131的固定位置靠前端側，安裝有強制地使調節閥13閉塞的作為強制閉塞機構的拉伸彈簧20的一端。就該拉伸彈簧20而言，其另一端被固定為不能移動，在不作用有外力的狀態下，拉伸彈簧20向圖1中使槓桿構件14繞逆時針轉動的方向對槓桿構件14施加拉伸力。
[0065](開閉驅動機構)
[0066]開閉驅動機構15起到驅動調節閥13的作用。如圖1所示，該開閉驅動機構15具有:固定設置的一對託座21 ；由這些託座21支承為能夠轉動的保持構件22 ；由該保持構件22保持的電動促動器23。
[0067]圖2是表示開閉驅動機構15的周邊的簡要立體圖。圖2中省略了對渦輪主體11等的圖示。構成開閉驅動機構15的一對託座21具有截而呈大致L字的形狀，且被固定設置在與軸承罩24接近設置的底座25之上。軸承罩24收納起到將圖1所示的轉子113的旋轉軸115支承為能夠旋轉的作用的軸承112。
[0068]構成開閉驅動機構15的保持構件22起到保持電動促動器23的作用。如圖1以及圖2所示，該保持構件22具有在側面觀察時呈大致U字的形狀，並通過所述一對託座21而被支承為能夠轉動。
[0069]構成開閉驅動機構15的電動促動器23產生用於驅動調節閥13的驅動力。圖3是表示電動促動器23的內部結構的簡要剖視圖。電動促動器23具備電動馬達26、轉換機構27、制動器28。
[0070]電動馬達26受到電力的供給而旋轉。如圖3(a)所示，該電動馬達26被收納於在電動促動器23的基端部設置且內部被密閉的馬達收納部29。由此，通過將電動馬達26與存在於周圍的油隔絕而形成防爆結構。
[0071]轉換機構27起到將電動馬達26的旋轉運動轉換成調節閥13的直線運動的作用。如圖3(a)所示，該轉換機構27具有與電動馬達26的驅動軸連接的滾珠絲槓30、通過滾珠絲槓30的旋轉而進退移動的活塞單元31。
[0072]如圖3(a)所示，滾珠絲槓30為長條的螺紋構件，在其外周面刻有外螺紋。該滾珠絲槓30的一端部與電動馬達26的驅動軸連接，伴隨著電動馬達26的旋轉，滾珠絲槓30被驅動而旋轉。
[0073]活塞單元31沿著滾珠絲槓30往返運動。如圖3 (a)所示，該活塞單元31具有:具有大致圓環形狀的構件，即在內周面刻有內螺紋並與滾珠絲槓30螺合的螺母311 ;固定在該螺母311的一端面且將滾珠絲槓30的外側覆蓋的筒狀的活塞杆312 ;與該活塞杆312的前端部嵌合併裝配的杆端連接器313 ;相對於該杆端連接器313而長度方向一端部被固定的促動器側杆314。根據如此構成的活塞單元31，當滾珠絲槓30繞軸線旋轉時，如圖3(b)所示與滾珠絲槓30螺合的螺母311沿著軸線移動，伴隨於此，固定在螺母311的活塞杆312、杆端連接器313及促動器側杆314也與螺母311 —起沿著滾珠絲槓30的軸線移動。
[0074]制動器28是所謂的再生制動器。如圖3(a)所示，該制動器28夾著電動馬達26而設置在與滾珠絲槓30相反側的位置，並通過電動馬達26的再生能量而工作，對電動馬達26的旋轉施加制動。該制動器28的動作由圖1所示的電子調節器17控制。更詳細而言，在滾珠絲槓30的周速超過閾值而增大的情況下，通過電子調節器17使制動器28工作，而對電動馬達26的旋轉施加制動。而且，在因停電等造成對電動馬達26的電力的供給停止了的情況下，從電力的供給停止起通過電子調節器17使制動器28工作一定的時間，來對電動馬達26的旋轉施加制動。
[0075]圖4是表示電動促動器23的周邊的簡要立體圖。如此構成的電動促動器23固定於保持構件22，並且促動器側杆314穿過保持構件22。該促動器側杆314通過聯軸器32而與所述槓桿側杆19連接。如圖4中虛線所示，以這種方式設置的電動促動器23成為容許以託座21支承保持構件22的位置為支點而略微轉動的狀態。
[0076]圖5是表示聯軸器32的結構的簡要主視圖。聯軸器32為大致圓柱形狀的構件，在一方的端面形成有螺紋孔321，並且在另一方的端面形成有杆插入孔322。通過使安裝在促動器側杆314上的固定用螺栓315與聯軸器32的螺紋孔321螺合，使得聯軸器32與促動器側杆314連接。另一方面，在聯軸器32的杆插入孔322中插入槓桿側杆19，並穿過相互正交的兩根銷33，從而將聯軸器32與槓桿側杆19連接。由此，促動器側杆314與槓桿側杆19通過聯軸器32而連接。而且，通過將兩根銷33分別拆除，能夠從杆插入孔322拔出槓桿側杆19，由此能夠將促動器側杆314與槓桿側杆19的連接解除。
[0077](鎖止機構)
[0078]鎖止機構16起到將調節閥13鎖止為不能移動的作用。此處，圖6是表示鎖止機構16的結構的簡要俯視圖。如圖4以及圖6所示，鎖止機構16具有:下端部被固定而向上方延伸的支承棒161 ;被該支承棒161支承而沿水平方向延伸的保持板162 ;通過一對固定螺栓163而能夠向保持板162的前端部進行拆裝的按壓構件164。此處，如圖4所示，在保持板162的前端部形成有在俯視觀察時呈大致半圓形狀的嵌合槽162a。另一方面，在按壓構件164中的與保持板162對置側形成有在俯視觀察時呈大致三角形狀的切口 164a。
[0079]通過以這種方式構成的鎖止機構16，在使槓桿側杆19與保持板162的嵌合槽162a嵌合後，利用固定螺栓163將按壓構件164固定在保持板162的前端部。由此，槓桿側杆19通過由保持板162和按壓構件164夾持而被鎖止為不能移動。
[0080](電子調節器)
[0081]電子調節器17控制開閉驅動機構15的動作。如圖1所示，根據壓縮機18的壓力、溫度的檢測結果而將過程控制的結果向該電子調節器17輸入。而且，由構成渦輪主體11的速度檢測傳感器114檢測出的葉片116的旋轉速度向電子調節器17輸入。此外，從操作盤34輸入的來自使用者的指示向電子調節器17輸入。電子調節器17根據這些輸入來控制開閉驅動機構15的動作,更詳細而言控制構成電動促動器23的電動馬達26的動作。
[0082]圖7是表示在第一實施方式所涉及的蒸氣渦輪10中實施的電動促動器23的控制的示意圖。在本實施方式所涉及的蒸氣渦輪10中，控制器單元35根據利用電子調節器17的控制來控制電動促動器23的動作。控制器單元35具有控制器351、伺服驅動器352。通過這種結構，在電子調節器17的控制之下，控制器351對伺服驅動器352發出關於旋轉速度的指令，根據該指令，伺服驅動器352對電動馬達26施加動力。另一方面，在電動馬達26檢測出的旋轉速度、電流值、各處的溫度等通過伺服驅動器352向控制器351輸入。當控制器351檢測出關於檢測值的異常時，將在電動馬達26發生了重度或輕度的故障的信息通知給電子調節器17。
[0083]接下來，對本發明的第一實施方式所涉及的蒸氣渦輪10的作用效果進行說明。在第一實施方式所涉及的蒸氣渦輪10中，用於驅動調節閥13的開閉驅動機構15具有通過電動馬達26的再生能量而工作來對其旋轉進行制動的制動器28。通過這種結構，在向電動馬達26的電力供給停止了的情況下，受到拉伸彈簧20的拉伸力的槓桿構件14繞圖1中逆時針轉動，伴隨於此，調節閥13將蒸氣流路12關閉。對應於該槓桿構件14的轉動，槓桿側杆19向下方直線運動，轉換機構27將該直線運動向旋轉運動轉換，由此電動馬達26向與通常驅動時的旋轉方向相反的方向旋轉。此處，構成開閉驅動機構15的電動促動器23具備通過電動馬達26的再生能量而工作的制動器28。因此，在向電動馬達26的電力供給停止而電動馬達26向反方向旋轉了的情況下，電動馬達26向反方向旋轉而產生再生能量,制動器28將該再生能量作為動力而工作。因此，抑制了電動馬達26的旋轉速度變得過大的情況。由此，在將電動馬達26的旋轉運動轉換成調節閥13的直線運動的轉換機構27中產生過大的熱而發生燒結的情況能夠防患於未然。
[0084]而且，在第一實施方式所涉及的蒸氣渦輪10中，作為驅動調節閥13的開閉驅動機構15，使用以電動馬達26為驅動源的電動促動器23。因此，在調節閥13的驅動用中，不需要以往使用的液壓伺服機構85，不需要防止工作油的漏洩的機構。而且，不需要供給工作油的促動器(圖12所示的促動器90)、封固的閥機構等(圖12所示的先導閥89)，因此不需要將軸承罩24的上方的空間利用作為開閉驅動機構15的設置空間。由此，每當進行軸承112的維修作業時，無需從軸承罩24之上拆除開閉驅動機構15，從而能夠削減軸承112的維修作業所需的勞力和時間。
[0085]而且，由於工作油僅用於圖1所示的軸承112，因此能夠設置為較低的壓力。由此，不需要大輸出的泵、馬達，而能夠實現油控制臺的小型化。
[0086]而且，在第一實施方式所涉及的蒸氣渦輪10中，為了放跑作用於電動促動器23的向橫向的力即朝向與滾珠絲槓30的軸向大致正交的方向的力逃散，如圖4中虛線所示電動促動器23成為容許略微轉動的狀態。更詳細而言，圖1所示的槓桿構件14以其基端部為支點轉動，因此其前端部描繪圓弧軌道。因此，固定在該槓桿構件14上的槓桿側杆19以及與其連接的促動器側杆314也不是進行沿著軸向的單純的直線運動而描繪圓弧軌道。因此，通過使電動促動器23容許轉動而放跑沿橫向作用的力，來防止故障等的發生。
[0087]而且，在第一實施方式所涉及的蒸氣渦輪10中，槓桿側杆19與促動器側杆314通過聯軸器32以能夠斷開的方式連接，並且利用鎖止機構16能夠將槓桿側杆19鎖止為不能移動。
[0088]通過這種結構，在電動促動器23發生故障等而需要更換的情況下，在調節閥13將蒸氣流路12打開的狀態下通過鎖止機構16將槓桿側杆19鎖止後，將聯軸器32斷開而解除槓桿側杆19與促動器側杆314的連接。由此，能夠在繼續渦輪主體11的運轉的狀態下，將電動促動器23拆除而進行更換或修理的作業。
[0089](第二實施方式)
[0090]接下來，對本發明的第二實施方式所涉及的蒸氣渦輪進行說明。圖8是表示在第二實施方式所涉及的蒸氣渦輪40中實施的電動促動器23的控制的示意圖。在本實施方式的蒸氣渦輪40中，與圖7所示的第一實施方式的蒸氣渦輪40相比，不同點在於開閉驅動機構15以及控制器單元35分別被冗長化。由於這以外的結構與第一實施方式相同，因此標註與圖1相同的符號，並在此省略說明。
[0091]更詳細而言，如圖8所示，作為驅動調節閥13的機構，蒸氣渦輪40不僅具備開閉驅動機構15，還具備預備開閉驅動機構41。在開閉驅動機構15的故障時等，預備開閉驅動機構41取代開閉驅動機構15而驅動調節閥13。由此，在開閉驅動機構15的故障時也能夠使蒸氣渦輪40連續運轉，因此能夠提高蒸氣渦輪40的可靠性。
[0092]此外，如圖8所示，作為控制開閉驅動機構15或預備開閉驅動機構41的動作的機構，蒸氣渦輪40不僅具備控制器單元35，還具備預備控制器單元42。控制器單元35的故障時等，預備控制器單元42取代該控制器單元35而控制開閉驅動機構15或預備開閉驅動機構41的動作。由此，由於在控制器單元35的故障時也能夠使蒸氣渦輪40連續運轉，因此能夠進一步提高蒸氣渦輪40的可靠性。
[0093]在本實施方式中，使開閉驅動機構15與控制器單元35都冗長化，然而並不限定於此，也可以僅使開閉驅動機構15冗長化。這種情況下，可以通過單一的控制器單元35來控制開閉驅動機構15和預備開閉驅動機構41這雙方的動作。而且，也可以僅使控制器單元35冗長化。這種情況下，可以通過控制器單元35或預備控制器單元42的任意一方控制單一的開閉驅動機構15的動作。
[0094](第三實施方式)
[0095]接下來，對本發明的第三實施方式所涉及的蒸氣渦輪進行說明。圖9是表示第三實施方式所涉及的蒸氣渦輪50中的槓桿構件14的前端部周邊的簡要立體圖。本實施方式的蒸氣渦輪50與圖2所示的第一實施方式的蒸氣渦輪10相比，不同點在於，除了開閉驅動機構15以外還具備輔助開閉驅動機構51作為驅動調節閥13的機構的點。此處，由於輔助開閉驅動機構51的結構與開閉驅動機構15相同，因此對相同構件標註相同符號，並省略其說明。而且，由於這以外的結構與第一實施方式相同，因此標註相同的符號，並在此省略說明。
[0096]更詳細而言，如圖9所示，在槓桿構件14的一方的側部固定有第一槓桿側杆52的一端部，在另一方的側部固定有第二槓桿側杆53的一端部。第一槓桿側杆52的另一端部通過聯軸器32而與開閉驅動機構15的促動器側杆314連接。另一方面，第二槓桿側杆53的另一端部通過聯軸器32而與輔助開閉驅動機構51的促動器側杆511連接。由此，能夠利用開閉驅動機構15以及輔助開閉驅動機構51這雙方而通過槓桿構件14來驅動調節閥13。
[0097]圖10是說明第三實施方式所涉及的蒸氣渦輪50的作用效果的圖，橫軸表示槓桿的升降即提升量，縱軸表示調節閥13的驅動所需的輸出。蒸氣渦輪50通常具有多個調節閥13，這些調節閥13的驅動所需的輸出大小各不相同。而且，就調節閥13各自所需的輸出而言，調節閥13在開始蒸氣流路12的打開的時刻需要最大的輸出，而隨著轉向常態運轉，所需的輸出逐漸變小。在開始蒸氣流路12的打開的時刻需要最大的輸出的理由是出於克服圖1所示的拉伸彈簧20的拉伸力而將槓桿構件14提升的需要。如此，由於調節閥13的驅動所需的輸出隨時間的經過而變化，因此在本實施方式中，根據需要的輸出而適當分開使用開閉驅動機構15與輔助開閉驅動機構51。
[0098]例如，在圖10所示的O點處第一調節閥(未圖示)開始蒸氣流路12的打開動作的情況下，需要大致95%的輸出，因此利用開閉驅動機構15和輔助開閉驅動機構51這雙方來驅動第一調節閥13。在A點處輸出達到大致95%後，隨著轉向常態運轉而所需的輸出逐漸變小，在超過預先確定的作為基準值的大致70%的線後，停止輔助開閉驅動機構51而僅使用開閉驅動機構15來驅動第一調節閥13。
[0099]之後，在B點處第二調節閥(未圖示)開始蒸氣流路12的打開動作的情況下，與第一調節閥13同樣需要大致95%的輸出，因此利用開閉驅動機構15和輔助開閉驅動機構51這雙方來驅動第二調節閥。在C點處輸出達到大致95%後，隨著向常態運轉轉移而所需的輸出逐漸變小，在超過作為基準值的大致70%而變小後，僅使用開閉驅動機構15來驅動
第二調節閥。
[0100]之後，在D點處第三調節閥(未圖示)開始蒸氣流路12的打開動作的情況下，需要大致75%的輸出，因此利用開閉驅動機構15和輔助開閉驅動機構51這雙方來驅動第三調節閥。在E點處輸出達到大致75 %後，隨著轉向常態運轉而所需的輸出逐漸變小，在超過作為基準值的大致70%而變小後，僅使用開閉驅動機構15來驅動第三調節閥。
[0101]如此，通過適當分開使用開閉驅動機構15和輔助開閉驅動機構51而僅供給所需的輸出，從而能夠實現能量的節省化。
[0102]以上，對本發明的優選的實施方式進行了說明，然而本發明並不限定於上述的實施方式。在不脫離本發明的主旨的範圍內能夠進行結構的附加、省略、置換以及其他的變更。本發明並不受前述的說明的限定，而僅受添加的權利要求書的限定。
[0103]工業實用性
[0104]本發明涉及一種通過蒸氣驅動而旋轉的蒸氣渦輪。通過本發明的蒸氣渦輪，能夠實現調節蒸氣量的調節閥的長期穩定的驅動並且調節閥的開閉驅動機構不會成為軸承的維修作業的幹擾。
[0105]【符號說明】
[0106]10 蒸氣渦輪
[0107]11 渦輪主體
[0108]111 殼體
[0109]112 軸承
[0110]113 轉子
[0111]114速度檢測傳感器
[0112]115旋轉軸
[0113]116 葉片
[0114]12 蒸氣流路
[0115]121蒸氣導入口
[0116]122蒸氣供給口
[0117]123節流孔
[0118]13 調節閥
[0119]131 臂構件
[0120]132封固構件
[0121]14 槓桿構件
[0122]15 開閉驅動機構
[0123]16 鎖止機構
[0124]161支承棒
[0125]162保持板
[0126]162a 嵌合槽
[0127]163固定螺栓
[0128]164按壓構件
[0129]164a 切口
[0130]17 電子調節器
[0131]18 壓縮機[0132]19槓桿側杆
[0133]20拉伸彈簧
[0134]21託座
[0135]22保持構件
[0136]23電動促動器
[0137]24軸承罩
[0138]25底座
[0139]26電動馬達
[0140]27轉換機構
[0141]28制動器
[0142]29馬達收納部
[0143]30滾珠絲槓
[0144]31活塞單元
[0145]311螺母
`[0146]312活塞杆
[0147]313桿端連接器
[0148]314促動器側杆
[0149]315固定用螺栓
[0150]32聯軸器
[0151]321 螺紋孔
[0152]322桿插入孔
[0153]33銷
[0154]34操作盤
[0155]35控制器單元
[0156]351控制器
[0157]352伺服驅動器
[0158]40蒸氣渦輪
[0159]41預備開閉驅動機構
[0160]42預備控制器單元
[0161]50蒸氣渦輪
[0162]51輔助開閉驅動機構
[0163]511促動器側杆
[0164]52第一槓桿側杆
[0165]53第二槓桿側杆
[0166]80蒸氣渦輪
[0167]81渦輪主體
[0168]82蒸氣流路
[0169]83調節閥
[0170]84槓桿構件[0171]85液壓伺服機構
[0172]86電子調節器
[0173]87活塞
[0174]88液壓工作缸
[0175]89先導閥
[0176]90促動器
[0177]91 軸承罩
【權利要求】
1.一種蒸氣渦輪，具備: 渦輪主體，其具有被支承為能夠旋轉的葉片； 蒸氣流路，其與所述渦輪主體連接而供蒸氣流通； 調節閥，其通過直線運動來調節所述蒸氣流路的開閉； 開閉驅動機構，其驅動所述調節閥， 所述開閉驅動機構具備: 電動馬達，其被供給電力而旋轉； 轉換機構，其將所述電動馬達的旋轉運動轉換成所述調節閥的直線運動； 制動器，其通過所述電動馬達的再生能量而工作。
2.如權利要求1所述的蒸氣渦輪，其中， 所述轉換機構具備: 由所述電動馬達驅動而旋轉的滾珠絲槓； 與所述滾珠絲槓螺合併與所述調節閥連接的螺母。
3.如權利要求1或2所述的蒸氣渦輪，其中， 所述電動馬達收納在內部被密閉的馬達收納部中。
4.如權利要求1至3中任一項所述的蒸氣渦輪，其中， 所述蒸氣渦輪還具備在所述開閉驅動機構的故障時驅動所述調節閥的預備開閉驅動機構。
5.如權利要求4所述的蒸氣渦輪，其中， 所述蒸氣渦輪還具備控制所述開閉驅動機構或所述預備開閉驅動機構的動作的控制器單元。
6.如權利要求5所述的蒸氣渦輪，其中， 所述蒸氣渦輪還具備在所述控制器單元的故障時控制所述開閉驅動機構或所述預備開閉驅動機構的動作的預備控制器單元。
7.如權利要求2至6中任一項所述的蒸氣渦輪，其中， 所述制動器在所述滾珠絲槓的周速超過閾值而變大時工作，或者從對所述電動馬達的電力供給停止起工作一定的時間。
8.如權利要求2至7中任一項所述的蒸氣渦輪，其中， 所述蒸氣渦輪還具備: 將所述螺母與所述調節閥以能夠斷開的方式連接的聯軸器； 將所述調節閥鎖止為不能移動的鎖止機構。
9.如權利要求1至8中任一項所述的蒸氣渦輪，其中， 所述蒸氣渦輪還具備在所述調節閥的驅動中需要超過基準值的大的輸出的情況下，與所述開閉驅動機構一起驅動所述調節閥的輔助開閉驅動機構。
【文檔編號】F16H25/20GK103827447SQ201280046096
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年9月24日 優先權日:2011年9月28日
【發明者】片懸誠 申請人:三菱重工壓縮機有限公司