變頻發(fā)電機調(diào)速的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種變頻發(fā)電機調(diào)速的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括純凝式小汽機和給水泵和變頻發(fā)電機，其中，純凝式小汽機、給水泵和變頻發(fā)電機同軸相連。通過調(diào)節(jié)變頻發(fā)電機的輸出，從而控制純凝式小汽機的轉(zhuǎn)速，進而控制給水泵的轉(zhuǎn)速。本實用新型的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)能夠減少小汽機進汽節(jié)流的損失，提高運行效率，同時充分發(fā)揮小汽機的做功能力，增加運行收益。
【專利說明】變頻發(fā)電機調(diào)速的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及汽輪機發(fā)電設(shè)備，具體涉及配置汽動給水泵組的大容量高參數(shù)汽輪機發(fā)電機組。
【背景技術(shù)】
[0002]在大容量高參數(shù)汽輪機發(fā)電廠中，通常配置汽動給水泵組。用小汽機驅(qū)動給水泵，使給水的壓力提高，供給后續(xù)工藝系統(tǒng)。該小汽機可采用純凝式。
[0003]根據(jù)機組負荷變化，需要給水泵的出力相應(yīng)變化，通常通過給水泵轉(zhuǎn)速的相應(yīng)變化滿足，而給水泵轉(zhuǎn)速由同軸連接的小汽機的轉(zhuǎn)速決定?，F(xiàn)有配置中，小汽機配置進汽調(diào)節(jié)閥，通過控制調(diào)節(jié)閥的開度，調(diào)節(jié)小汽機的轉(zhuǎn)速，滿足給水泵(組)轉(zhuǎn)速變化的要求。
[0004]圖1?3示出現(xiàn)有的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)的3種典型布置的系統(tǒng)流程圖。如圖1所示，純凝式小汽機I與給水泵4同軸連接，小汽機I的進汽管道101上裝有調(diào)節(jié)閥2。正常運行時，高壓蒸汽進入小汽機1，蒸汽推動小汽機I轉(zhuǎn)動，從而拖動同軸的給水泵4轉(zhuǎn)動，做功后的低壓排汽到凝汽器3。給水泵4使給水的壓力提高，供給后續(xù)工藝系統(tǒng)。凝汽器可公用主機凝汽器，也可配置獨立的凝汽器。調(diào)節(jié)小汽機I進汽管道101上的調(diào)節(jié)閥2的開度改變進汽量，從而改變小汽機I的輸出功率，進而改變給水泵4的轉(zhuǎn)速，以滿足不同的發(fā)電機組負荷要求。
[0005]如圖2所示，純凝式小汽機I與給水泵組200同軸連接，給水泵組200由前置泵5和給水泵4組成，前置泵5和給水泵4位于小汽機I的兩端，根據(jù)轉(zhuǎn)速匹配，需要在前置泵5和小汽機I的輸出端之間裝有定速比齒輪箱6。高壓蒸汽進入小汽機1，蒸汽推動小汽機I轉(zhuǎn)動，從而拖動同軸的給水泵4和前置泵5轉(zhuǎn)動,前置泵5和給水泵4先后使給水的壓力提高，供給后續(xù)工藝系統(tǒng)。調(diào)節(jié)小汽機I進汽管道101上的調(diào)節(jié)閥2的開度來控制給水泵組200中前置泵5和給水泵4的轉(zhuǎn)速，以滿足不同的機組負荷要求。
[0006]圖3所示系統(tǒng)組成與工作原理與圖2類似，不同的是，給水泵4與前置泵5位于小汽機I的同側(cè)輸出端。
[0007]為了滿足長期夏季機組滿發(fā)，小汽機的額定出力通常比給水泵的額定出力大，給水泵的額定出力比機組額定負荷所需要的出力大，故小汽機的額定出力有較大裕量，一般為20%以上。現(xiàn)有技術(shù)中，小汽機配置進汽調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)閥的開度，可以控制小汽機的轉(zhuǎn)速。
[0008]例如對I臺1000MW超超臨界發(fā)電機組，通常配置2臺50%容量的汽動給水泵組。給水泵的額定工況所需功率約為17000kW，而配套的小汽機最大出力約為22000kW，每臺機組小汽機出力裕量為(22000-17000)x2=10000kW。這是為了滿足機組長年夏季滿發(fā)而配置。
[0009]這種裕量配置存在以下現(xiàn)有問題:
[0010]1、小汽機需要節(jié)流，降低出力，與給水泵組所需功率匹配，存在明顯節(jié)流損失。小汽機的調(diào)節(jié)閥開度較小，常見開度在60%以下，影響小汽機運行效率5%以上；
[0011]2、全年大多數(shù)運行時間，特別是機組低負荷時，小汽機出力都未充分利用。每臺機組的小汽機平均未利用功率為IOOOOkW以上。
實用新型內(nèi)容
[0012]針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本實用新型目的在于:減少小汽機進汽節(jié)流的損失，提高運行效率；同時充分發(fā)揮小汽機的做功能力，增加運行收益。
[0013]根據(jù)本實用新型的一方面，提供了一種變頻發(fā)電機調(diào)速的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括純凝式小汽機和給水泵和變頻發(fā)電機，其中，
[0014]純凝式小汽機、給水泵和變頻發(fā)電機同軸相連；以及
[0015]通過調(diào)節(jié)變頻發(fā)電機的輸出，從而控制純凝式小汽機的轉(zhuǎn)速，進而控制給水泵的轉(zhuǎn)速。
[0016]優(yōu)選地，純凝式小汽機設(shè)有進汽管道，進汽管道上設(shè)有調(diào)節(jié)閥。
[0017]優(yōu)選地，該系統(tǒng)還可包括前置泵和定速比齒輪箱，定速比齒輪箱同軸連接于給水泵與前置泵之間。
[0018]優(yōu)選地，給水泵與變頻發(fā)電機同軸連接布置于純凝式小汽機的同一輸出端。
[0019]優(yōu)選地，給水泵與變頻發(fā)電機同軸連接布置于純凝式小汽機的不同輸出端，變頻發(fā)電機與純凝式小汽機之間可通過定速比齒輪箱或者離合器連接。
[0020]優(yōu)選地，給水泵直接連接于純凝式小汽機的輸出端，變頻發(fā)電機與給水泵通過定速比齒輪箱連接。
[0021]優(yōu)選地，前置泵、定速比齒輪箱給水泵以及變頻發(fā)電機布置于純凝式小汽機的同一輸出端，給水泵直接連接于純凝式小汽機的輸出端，變頻發(fā)電機同軸連接布置于給水泵和前置泵之間。
[0022]優(yōu)選地，前置泵、定速比齒輪箱、給水泵以及變頻發(fā)電機布置于純凝式小汽機的同一輸出端，給水泵直接連接于純凝式小汽機的輸出端，前置泵通過定速比齒輪箱與給水泵連接，變頻發(fā)電機與前置泵相連。
[0023]優(yōu)選地，給水泵與變頻發(fā)電機同軸連接布置于純凝式小汽機的不同輸出端，給水泵與純凝式小汽機的一側(cè)輸出端直接相連，前置泵通過定速比齒輪箱與給水泵連接，變頻發(fā)電機與純凝式小汽機的另一側(cè)輸出端相連。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1?3為現(xiàn)有技術(shù)中純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)示意圖。
[0025]圖4為根據(jù)本實用新型第一實施例的變頻發(fā)電機調(diào)速的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)的系統(tǒng)流程示意圖。
[0026]圖5為根據(jù)本實用新型第二實施例的變頻發(fā)電機調(diào)速的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)的系統(tǒng)流程示意圖。
[0027]圖6為根據(jù)本實用新型第三實施例的變頻發(fā)電機調(diào)速的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)的系統(tǒng)流程示意圖。
[0028]圖7為根據(jù)本實用新型第四實施例的變頻發(fā)電機調(diào)速的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)的系統(tǒng)流程示意圖。
[0029]圖8為根據(jù)本實用新型第五實施例的變頻發(fā)電機調(diào)速的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)的系統(tǒng)流程示意圖。
[0030]圖9為根據(jù)本實用新型第六實施例的變頻發(fā)電機調(diào)速的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)的系統(tǒng)流程示意圖。
【具體實施方式】
[0031]以下將結(jié)合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細說明，以便更清楚理解本實用新型的目的、特點和優(yōu)點。應(yīng)理解的是，附圖所示的實施例并不是對本實用新型范圍的限制，而只是為了說明本實用新型技術(shù)方案的實質(zhì)精神。
[0032]圖4?9分別為本實用新型變頻發(fā)電機調(diào)速的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)6個實施例的系統(tǒng)流程示意圖。變頻發(fā)電機調(diào)速的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)由純凝式小汽機100、給水泵4或者給水泵組200、變頻發(fā)電系統(tǒng)300以及定速比齒輪箱6等幾大部分組成。其中，純凝式小汽機100包括小汽機1、進汽管道101、調(diào)節(jié)閥2、排汽管道102和凝汽器3 ;給水泵組200包括給水泵4和前置泵5 ;變頻發(fā)電系統(tǒng)300包括變頻發(fā)電機7、變流器8和可選的變壓器9。純凝式小汽機100、給水泵4或者給水泵組200、變頻發(fā)電機7以及定速比齒輪箱6同軸連接。在部分實施例中，變頻發(fā)電機調(diào)速的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)中可根據(jù)需要安裝另一定速比齒輪箱6或者離合器11。本技術(shù)也可應(yīng)用于其他大功率水栗。
[0033]圖4示出本實用新型變頻發(fā)電機調(diào)速的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)的第一實施例的系統(tǒng)流程圖。正常運行時，純凝式小汽機100的調(diào)節(jié)閥2保持較大(甚至全開)開度，高壓蒸汽進入小汽機1，蒸汽推動小汽機I轉(zhuǎn)動，從而在純凝式小汽機的一個輸出端拖動同軸的給水泵4轉(zhuǎn)動，做功后的低壓排汽到凝汽器3。給水泵4使給水的壓力提高，供給后續(xù)工藝系統(tǒng)。凝汽器可公用主機凝汽器，也可配置獨立的凝汽器。
[0034]純凝式小汽機的另一輸出端拖動變頻發(fā)電機7，小汽機I和變頻發(fā)電機7之間可以根據(jù)需要選配定速比齒輪箱6。變頻發(fā)電機7所發(fā)出的變頻電可以直接全部或部分供給變頻電用戶，也可全部或部分通過變流器8，變成與電網(wǎng)匹配的工頻電(頻率一般為50Hz或者60Hz )，供給廠內(nèi)或廠外電網(wǎng)。如果變頻發(fā)電機與電網(wǎng)之間電壓不同，可以設(shè)置變壓器9，將所發(fā)的電變壓到與電網(wǎng)匹配的電壓。
[0035]通過調(diào)節(jié)變頻發(fā)電機7的勵磁系統(tǒng)改變其負載，從而使得小汽機I承受的總負載發(fā)生變化，由于小汽機I的進汽量不變，總負載的變化將導致小汽機I的轉(zhuǎn)速變化，進而滿足小汽機I另一側(cè)的給水泵4的轉(zhuǎn)速要求，以適應(yīng)發(fā)電機組的不同工況要求。
[0036]換句話說，即通過控制變頻發(fā)電機7的輸出(出力)，可以部分或全部代替調(diào)節(jié)閥2節(jié)流方式，控制小汽機I的轉(zhuǎn)速，從而在滿足給水泵4轉(zhuǎn)速控制要求的同時，提高了背壓式小汽機的運行效率。
[0037]圖5所示的第二實施例與圖4所示的第一實施例基本工作原理相同，不同的是，變頻發(fā)電系統(tǒng)300與給水泵4同軸連接布置于小汽機I的同一輸出端，其中，給水泵4靠近小汽機I的輸出端。給水泵4和變頻發(fā)電機7之間可以根據(jù)需要選配定速比齒輪箱6。
[0038]正常運行時，純凝式小汽機100的調(diào)節(jié)閥2保持較大(甚至全開)開度，高壓蒸汽進入小汽機1，蒸汽推動小汽機I轉(zhuǎn)動，從而拖動給水泵4和變頻發(fā)電機7同時轉(zhuǎn)動。給水泵4使給水的壓力提高，供給后續(xù)工藝系統(tǒng)。變頻發(fā)電機7所發(fā)出的變頻電可以直接全部或部分供給變頻電用戶，也可全部或部分通過變流器8，變成與電網(wǎng)匹配的工頻電(頻率一般為50Hz或者60Hz )，供給廠內(nèi)或廠外電網(wǎng)。如果變頻發(fā)電機與電網(wǎng)之間電壓不同，可以設(shè)置變壓器9，將所發(fā)的電變壓到與電網(wǎng)匹配的電壓。
[0039]發(fā)電機組負荷變大或變小時，調(diào)節(jié)變頻發(fā)電機7的勵磁系統(tǒng)改變其負載變小或變大，從而使小汽機I輸出端總負載變小或變大，由于小汽機I的進汽量不變，總負載的變化將導致小汽機I的轉(zhuǎn)速變大或變小，給水泵4的轉(zhuǎn)速相應(yīng)地變大或變小,從而滿足發(fā)電機組工況變化要求。
[0040]圖6-8所示的本實用新型第三、四、五實施例與圖4、圖5所示的第一、二實施例的基本工作原理相同，給水泵組200包括給水泵4和前置泵5。
[0041]如圖6所示，本實用新型的第三實施例中，給水泵組200與變頻發(fā)電系統(tǒng)300分別同軸布置于小汽機I的不同輸出端。小汽機I 一側(cè)的給水泵組200中，給水泵4靠近小汽機I的輸出輸出端，給水泵4與前置泵5之間根據(jù)轉(zhuǎn)速匹配的需要配置合適的定速比齒輪箱6。而在小汽機I的另一側(cè)，小汽機I和變頻發(fā)電機7之間可以根據(jù)需要選配定速比齒輪箱6。
[0042]正常運行時，純凝式小汽機100的調(diào)節(jié)閥2保持較大(甚至全開)開度，高壓蒸汽進入小汽機1，蒸汽推動小汽機I轉(zhuǎn)動，從而拖動給水泵組200和變頻發(fā)電機7同時轉(zhuǎn)動。經(jīng)過前置泵5 —級加壓的水進入給水泵4進行二級加壓過后，供給后續(xù)工藝系統(tǒng)。變頻發(fā)電機7所發(fā)出的變頻電可以直接全部或部分供給變頻電用戶，也可全部或部分通過變流器8，變成與電網(wǎng)匹配的工頻電(頻率一般為50Hz或者60Hz )，供給廠內(nèi)或廠外電網(wǎng)。如果變頻發(fā)電機與電網(wǎng)之間電壓不同，可以設(shè)置變壓器9，將所發(fā)的電變壓到與電網(wǎng)匹配的電壓。
[0043]發(fā)電機組負荷變大或變小時，調(diào)節(jié)變頻發(fā)電機7的勵磁系統(tǒng)使其負載變小或變大，從而使小汽機I輸出端總負載變小或變大，進而使小汽機I的轉(zhuǎn)速變大或變小，與小汽機I輸出端直接相連的給水泵4的轉(zhuǎn)速相應(yīng)地變大或變小，前置泵5的轉(zhuǎn)速也依定速比齒輪箱的減速比相應(yīng)縮倍地變大或變小，因而滿足發(fā)電機組工況變化要求。
[0044]如圖7所示，本實用新型的第四實施例中，給水泵組200與變頻發(fā)電系統(tǒng)300同軸布置于小汽機I的同一輸出端，給水泵4直接與小汽機I輸出端相連,變頻發(fā)電機7同軸布置于給水泵4和前置泵5之間。根據(jù)轉(zhuǎn)速匹配，需要在給水泵4和前置泵5之間安裝定速比齒輪箱6，圖7所示的本實施例中，定速比齒輪箱6同軸布置于給水泵4和變頻發(fā)電機7之間。根據(jù)實際情況變化要求，定速比齒輪箱6也可同軸布置于變頻發(fā)電機7與前置泵5之間，圖未示。
[0045]與以上實施例類似地，小汽機I轉(zhuǎn)動拖動給水泵組200和變頻發(fā)電機7同時轉(zhuǎn)動，當發(fā)電機組工況發(fā)生變化時，通過調(diào)節(jié)變頻發(fā)電機7的輸出(出力)，部分或全部代替調(diào)節(jié)閥2節(jié)流方式，控制小汽機I的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)前置泵5和給水泵4的轉(zhuǎn)速使之滿足工況變化要求。
[0046]如圖8所示，本實用新型的第五實施例中，給水泵組200與變頻發(fā)電系統(tǒng)300同軸布置于小汽機I的同一輸出端，給水泵4直接與小汽機I輸出端相連，前置泵5同軸布置于給水泵4和變頻發(fā)電機7之間。根據(jù)轉(zhuǎn)速匹配，在給水泵4和前置泵5之間安裝有定速比齒輪箱6。
[0047]與以上實施例類似地，小汽機I轉(zhuǎn)動拖動給水泵組200和變頻發(fā)電機7同時轉(zhuǎn)動，當發(fā)電機組工況發(fā)生變化時，通過調(diào)節(jié)變頻發(fā)電機7的輸出(出力)，部分或全部代替調(diào)節(jié)閥2節(jié)流方式，控制小汽機I的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)前置泵5和給水泵4的轉(zhuǎn)速使之滿足工況變化要求。
[0048]圖9所示的第六實施例與圖4所示的第一實施例基本工作原理相同，不同的是，在變頻發(fā)電機7和小汽機I之間可根據(jù)需要選配離合器11。離合器11連接時起到定速比齒輪箱的功能，離合器11斷開時，變頻發(fā)電系統(tǒng)300與純凝式小汽機100分離，系統(tǒng)回到如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)。
[0049]本實用新型針對現(xiàn)有純凝式小汽機驅(qū)動給水泵技術(shù)的節(jié)流調(diào)速的技術(shù)問題，增加與純凝式小汽機驅(qū)動給水泵組同軸連接的變頻發(fā)電機，通過控制變頻發(fā)電機的出力來調(diào)節(jié)給水泵轉(zhuǎn)速，不但能減少小汽機進汽節(jié)流的損失，而且能充分利用小汽機的出力，通過變頻發(fā)電機多發(fā)電，提高電廠的售電收益。
[0050]對I臺1000MW超超臨界發(fā)電機組，采用本實用新型，小汽機的調(diào)節(jié)閥開度可長期保持在大開度甚至100%全開度，顯著減少節(jié)流損失，小汽機運行效率提高5%以上，年節(jié)約標煤5000噸以上，可大幅降低運行成本，并達到減少污染物排放的綜合效益；另外，可充分利用小汽輪機的做功能力，通過變頻發(fā)電機發(fā)電，每年可對外多供電7500萬千瓦，直接經(jīng)濟收益1500萬元以上。
[0051]以上已詳細描述了本實用新型的較佳實施例，但應(yīng)理解到，在閱讀了本實用新型的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實用新型作各種改動或修改。例如，系統(tǒng)中不同設(shè)備之間相對位置的合理修改，齒輪箱的靈活選取等。這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.變頻發(fā)電機調(diào)速的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括純凝式小汽機和給水泵和變頻發(fā)電機，其中， 所述純凝式小汽機、所述給水泵和所述變頻發(fā)電機同軸相連；以及 通過調(diào)節(jié)所述變頻發(fā)電機的輸出，從而控制所述純凝式小汽機的轉(zhuǎn)速，進而控制所述給水泵的轉(zhuǎn)速。
2.如權(quán)利要求1所述的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)，其特征在于，所述純凝式小汽機設(shè)有進汽管道，所述進汽管道上設(shè)有調(diào)節(jié)閥。
3.如權(quán)利要求1所述的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括前置泵和定速比齒輪箱，所述定速比齒輪箱同軸連接于所述給水泵與所述前置泵之間。
4.如權(quán)利要求1所述的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)，其特征在于，所述給水泵與所述變頻發(fā)電機同軸連接布置于所述純凝式小汽機的同一輸出端。
5.如權(quán)利要求1所述的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)，其特征在于，所述給水泵與所述變頻發(fā)電機同軸連接布置于所述純凝式小汽機的不同輸出端，所述變頻發(fā)電機與所述純凝式小汽機之間通過定速比齒輪箱或者離合器連接。
6.如權(quán)利要求4所述的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)，其特征在于，所述給水泵直接連接于所述純凝式小汽機的輸出端，所述變頻發(fā)電機與所述給水泵通過定速比齒輪箱連接。
7.如權(quán)利要求3所述的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)，其特征在于，所述前置泵、所述定速比齒輪箱、所述給水泵以及所述變頻發(fā)電機布置于所述純凝式小汽機的同一輸出端，所述給水泵直接連接于所述純凝式小汽機的輸出端，所述變頻發(fā)電機同軸連接布置于所述給水泵和所述前置泵之間。
8.如權(quán)利要求3所述的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)，其特征在于，所述前置泵、所述定速比齒輪箱、所述給水泵以及所述變頻發(fā)電機布置于所述純凝式小汽機的同一輸出端，所述給水泵直接連接于所述純凝式小汽機的輸出端，所述前置泵通過定速比齒輪箱與所述給水泵連接，所述變頻發(fā)電機與所屬前置泵相連。
9.如權(quán)利要求3所述的純凝式小汽機驅(qū)動給水泵系統(tǒng)，其特征在于，所述給水泵與所述變頻發(fā)電機同軸連接布置于所述純凝式小汽機的不同輸出端，所述給水泵與所述純凝式小汽機的一側(cè)輸出端直接相連，所述前置泵通過所述定速比齒輪箱與所述給水泵連接，所述變頻發(fā)電機與所述純凝式小汽機的另一側(cè)輸出端相連。
【文檔編號】F01D15/08GK203394725SQ201320494159
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月13日
【發(fā)明者】申松林, 施剛夜, 葉勇健, 林磊 申請人:中國電力工程顧問集團華東電力設(shè)計院