一種用于火力發(fā)電廠的節(jié)能型鍋爐給水泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種用于火力發(fā)電廠的節(jié)能型鍋爐給水泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可以解決目前困擾火電機(jī)組的給水泵配置方式和能耗偏高的問題。小汽輪機(jī)與同步電機(jī)之間設(shè)置同步自動(dòng)離合器，同步電機(jī)與給水泵之間設(shè)置行星齒輪調(diào)速裝置，同步電機(jī)通過同期開關(guān)接入廠用母線，可以實(shí)現(xiàn)給水泵由小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)或電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式，可靠性高于傳統(tǒng)的汽泵方式或電泵方式，并可根據(jù)機(jī)組背壓情況優(yōu)化運(yùn)行，適時(shí)切換給水泵驅(qū)動(dòng)方式，以達(dá)到節(jié)能的目的。本實(shí)用新型提供的方案，小汽輪機(jī)不必單獨(dú)設(shè)置排汽冷卻系統(tǒng)，小汽輪機(jī)的排汽可以直接排入主機(jī)排汽系統(tǒng)，即使對(duì)于直接空冷機(jī)組，也不必?fù)?dān)心高背壓和大風(fēng)引起背壓突降工況影響小汽輪機(jī)軸功率而對(duì)給水調(diào)節(jié)造成影響，并有助于簡化系統(tǒng)和降低工程造價(jià)。
【專利說明】一種用于火力發(fā)電廠的節(jié)能型鍋爐給水泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及火力發(fā)電廠鍋爐給水泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具體為一種用于火力發(fā)電廠的節(jié)能型鍋爐給水泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]鍋爐給水泵是火力發(fā)電廠功率最大的輔機(jī)，給水泵的驅(qū)動(dòng)方式對(duì)機(jī)組上網(wǎng)容量影響很大，鍋爐給水泵組效率的高低對(duì)機(jī)組能耗也影響很大，目前國內(nèi)鍋爐給水泵有小汽輪機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩種方式，國外還有主汽輪機(jī)直接驅(qū)動(dòng)給水泵的方式。給水泵設(shè)置要滿足機(jī)組105?110%BMCR工況，引風(fēng)機(jī)設(shè)置要滿足TB工況，相對(duì)于正常運(yùn)行工況，設(shè)計(jì)點(diǎn)本身就偏離較多，而且因設(shè)計(jì)、制造等原因造成的裕量疊加導(dǎo)致裕量過大的問題在目前也普遍存在，情況嚴(yán)重的機(jī)組在滿負(fù)荷運(yùn)行工況下，驅(qū)動(dòng)鍋爐給水泵和引風(fēng)機(jī)的小汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥閥位不足50%，造成效率低下。
[0003]近年來，國內(nèi)北方地區(qū)投運(yùn)了大量的空冷機(jī)組，尤其是大型空冷機(jī)組的給水泵配置方式是一個(gè)難題，配置電動(dòng)給水泵會(huì)導(dǎo)致廠用電率明顯升高，過多的消耗主機(jī)發(fā)電量，導(dǎo)致上網(wǎng)電量減少，而由于受水資源的限制，目前空冷機(jī)組配置濕式冷卻的小汽輪機(jī)已不可能。間接空冷機(jī)組配置汽動(dòng)給水泵可選擇小汽輪機(jī)排汽直接排入主機(jī)凝汽器或利用間冷循環(huán)水單獨(dú)設(shè)置小汽輪機(jī)凝汽器，這種配置方式可實(shí)現(xiàn)降低廠用電率的目的，但相對(duì)于小汽輪機(jī)濕冷方式和電機(jī)驅(qū)動(dòng)給水泵的方式能耗偏高。直接空冷機(jī)組，要實(shí)現(xiàn)汽動(dòng)給水泵方式，一般采用小汽輪機(jī)單獨(dú)設(shè)置間接空冷系統(tǒng)或采用小汽輪機(jī)排汽直接排入主機(jī)排汽裝置，采用前一種方式與間接空冷機(jī)組相近，而采用后一種方式，由于小汽輪機(jī)要同時(shí)滿足主機(jī)夏季高背壓工況和大風(fēng)引起的背壓突降工況，小汽輪機(jī)需要更大的設(shè)計(jì)裕量，導(dǎo)致小汽輪機(jī)長期低負(fù)荷運(yùn)行，嚴(yán)重影響效率。
[0004]小汽輪機(jī)為了滿足鍋爐給水調(diào)節(jié)要求，進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥始終處于部分開度和動(dòng)態(tài)調(diào)整工況，該工況下小汽輪機(jī)效率低于閥門全開工況。
[0005]小汽輪機(jī)為了滿足機(jī)組變負(fù)荷工況要求，一般都設(shè)置低壓汽源(主汽源)和高壓汽源(備用汽源)，并存在汽源切換點(diǎn)，機(jī)組在低負(fù)荷工況，將投入高壓汽源(一般取自主機(jī)二段抽汽或主蒸汽)，消耗高品位汽源會(huì)導(dǎo)致機(jī)組循環(huán)效率降低。
[0006]國外主汽輪機(jī)直接驅(qū)動(dòng)給水泵的方式，在國內(nèi)尚無應(yīng)用業(yè)績，設(shè)備制造廠需要解決軸系膨脹引起的設(shè)備連接等問題，且給水泵與主汽輪機(jī)連成一個(gè)軸系的可靠性和運(yùn)行靈活性問題，電廠也一直比較關(guān)注。
[0007]濕冷機(jī)組由于全年背壓比較穩(wěn)定，機(jī)組全年運(yùn)行工況也是比較穩(wěn)定的，而空冷機(jī)組要滿足目前電網(wǎng)的負(fù)荷調(diào)度要求，在設(shè)計(jì)上必須滿足機(jī)組在夏季背壓下滿發(fā)，這樣會(huì)導(dǎo)致鍋爐設(shè)計(jì)蒸發(fā)量較正常運(yùn)行工況偏大，設(shè)備造價(jià)增加，汽輪機(jī)在夏季背壓下運(yùn)行能耗偏高，在正常運(yùn)行工況下，機(jī)組負(fù)荷系數(shù)相對(duì)偏低，也影響機(jī)組效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實(shí)用新型為了解決目前困擾空冷機(jī)組的給水泵配置問題和能耗偏高的問題，提供了一種用于火力發(fā)電廠的節(jié)能型鍋爐給水泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0009]本實(shí)用新型是采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種用于火力發(fā)電廠的節(jié)能型鍋爐給水泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括小汽輪機(jī)、同步電機(jī)、行星齒輪調(diào)速裝置、同步自動(dòng)離合器、減速齒輪箱和同期開關(guān)，小汽輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)端通過減速齒輪箱和同步自動(dòng)離合器的輸入端連接，同步自動(dòng)離合器的輸出端與同步電機(jī)的一端連接，同步電機(jī)的另一端通過行星齒輪調(diào)速裝置和給水泵連接，同步電機(jī)通過同期開關(guān)接入廠用母線。
[0010]空冷機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，小汽輪機(jī)始終保持進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥全開工況運(yùn)行，避免了小汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥開度小導(dǎo)致運(yùn)行效率低的問題，小汽輪機(jī)也不必單獨(dú)設(shè)置排汽冷卻系統(tǒng)，小汽輪機(jī)的排汽可以直接排入主汽輪機(jī)排汽系統(tǒng)，即使對(duì)于直接空冷機(jī)組，也不必?fù)?dān)心高背壓和大風(fēng)引起背壓突降工況影響小汽輪機(jī)軸功率而對(duì)給水調(diào)節(jié)造成影響，并有助于簡化系統(tǒng)和降低工程造價(jià)。小汽輪機(jī)通過減速齒輪箱減速驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)，同步電機(jī)可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)方式運(yùn)行和發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行，小汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，同步電機(jī)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行，小汽輪機(jī)故障時(shí)，通過同步自動(dòng)離合器退出運(yùn)行。同步電機(jī)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)運(yùn)行方式，同步電機(jī)為發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行時(shí)，相當(dāng)于替代引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)，可采用動(dòng)葉可調(diào)軸流式電動(dòng)引風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步降低廠用電率的同時(shí)，能耗又低于汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)方式。同步電機(jī)通過行星齒輪調(diào)速裝置驅(qū)動(dòng)給水泵，由行星齒輪調(diào)速裝置完成給水泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。
[0011]一種用于火力發(fā)電廠的節(jié)能型鍋爐給水泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括小汽輪機(jī)、同步電機(jī)、行星齒輪調(diào)速裝置、同步自動(dòng)離合器、減速齒輪箱和同期開關(guān)，小汽輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)端通過同步自動(dòng)離合器與同步電機(jī)的一端連接，同步電機(jī)的另一端通過依次連接的減速齒輪箱和行星齒輪調(diào)速裝置和給水泵連接，同步電機(jī)通過同期開關(guān)接入廠用母線。
[0012]小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)，同步電機(jī)通過減速齒輪箱和行星齒輪調(diào)速裝置驅(qū)動(dòng)給水泵，由減速齒輪箱和行星齒輪調(diào)速裝置完成給水泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，由同步自動(dòng)離合器實(shí)現(xiàn)小汽輪機(jī)投入或退出運(yùn)行的操作。
[0013]一種用于火力發(fā)電廠的節(jié)能型鍋爐給水泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括小汽輪機(jī)、同步電機(jī)、行星齒輪調(diào)速裝置、同步自動(dòng)離合器和同期開關(guān)，小汽輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)端通過同步自動(dòng)離合器與同步電機(jī)的一端連接，同步電機(jī)的另一端通過行星齒輪調(diào)速裝置和給水泵連接，同步電機(jī)通過同期開關(guān)接入廠用母線。
[0014]小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)，同步電機(jī)通過行星齒輪調(diào)速裝置驅(qū)動(dòng)給水泵，由行星齒輪調(diào)速裝置完成給水泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，由同步自動(dòng)離合器實(shí)現(xiàn)小汽輪機(jī)投入或退出運(yùn)行的操作。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0016]I)本實(shí)用新型所述的小汽輪機(jī)在機(jī)組正常運(yùn)行工況(負(fù)荷50?100%范圍)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥保持全開狀態(tài)，較目前傳統(tǒng)的給水泵汽輪機(jī)和引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥部分開度的運(yùn)行方式具有明顯的效率優(yōu)勢。(傳統(tǒng)的給水泵汽輪機(jī)設(shè)計(jì)，在理想設(shè)計(jì)條件下，機(jī)組負(fù)荷接近50%或100%工況時(shí)，給水泵汽輪機(jī)靠近汽源切換點(diǎn)，低壓汽源調(diào)節(jié)閥開度一般接近80%，同時(shí)盡量避免高壓汽源調(diào)節(jié)閥開啟，在50?100%中間負(fù)荷區(qū)間，低壓調(diào)節(jié)閥開度大約在60?80%，但由于設(shè)計(jì)、制造偏差或裕量疊加，工況偏離大多更為嚴(yán)重；引風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行工況與TB工況相比，較給水泵的正常運(yùn)行工況與105?110%BMCR工況相比偏離更多，引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)運(yùn)行中調(diào)節(jié)閥開度更小，效率更低);
[0017]2)本實(shí)用新型所述的小汽輪機(jī)可以通過同步自動(dòng)離合器投入或退出運(yùn)行，根據(jù)主汽輪機(jī)背壓的高低適時(shí)切換優(yōu)化運(yùn)行，而達(dá)到機(jī)組運(yùn)行能耗最低的目的(機(jī)組在夏季滿負(fù)荷運(yùn)行工況，小汽輪機(jī)退出運(yùn)行，機(jī)組總排汽量減少約7%，主機(jī)背壓大約可降低2?3kPa，約降低供電煤耗2?3g/kWh)；
[0018]3)本實(shí)用新型所述的小汽輪機(jī)容量大約為采用目前傳統(tǒng)配置的給水泵汽輪機(jī)和引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)的容量之和或給水泵汽輪機(jī)容量的兩倍，在相同設(shè)計(jì)條件下，小汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率相對(duì)較高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3為實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中:1_小汽輪機(jī)，2-同步電機(jī)，3-給水泵，4-行星齒輪調(diào)速裝置，5-同步自動(dòng)離合器，6-減速齒輪箱，7-同期開關(guān)，8-廠用母線。

【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例一:如圖1所示，一種用于火力發(fā)電廠的節(jié)能型鍋爐給水泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括小汽輪機(jī)1、同步電機(jī)2、行星齒輪調(diào)速裝置4、同步自動(dòng)離合器5、減速齒輪箱6和同期開關(guān)7，小汽輪機(jī)I的驅(qū)動(dòng)端通過減速齒輪箱6和同步自動(dòng)離合器5的輸入端連接，同步自動(dòng)離合器5的輸出端與同步電機(jī)2的一端連接，同步電機(jī)2的另一端通過行星齒輪調(diào)速裝置4和給水泵3連接，同步電機(jī)2通過同期開關(guān)7接入廠用母線8。
[0024]空冷機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，以660MW空冷機(jī)組配置2 X 50%容量給水泵組滿負(fù)荷運(yùn)行工況為例，在汽輪機(jī)背壓正常的情況下，小汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥全開，輸出約25麗軸功率，小汽輪機(jī)采用高轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)，例如設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為4500rpm，通過減速齒輪箱減速至1500rpm，驅(qū)動(dòng)4極同步電機(jī)做發(fā)電機(jī)工況運(yùn)行，由于并入廠用母線，所以軸系轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，同步電機(jī)通過行星齒輪調(diào)速裝置驅(qū)動(dòng)給水泵，由行星齒輪調(diào)速裝置完成鍋爐給水泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，給水泵軸功率約13MW，因而同步電機(jī)發(fā)電功率約為12麗(同步電機(jī)額定功率選用15MW，滿足給水泵配用電機(jī)的要求，同時(shí)大于小汽輪機(jī)與給水泵的軸功率差值，以滿足空冷機(jī)組不同運(yùn)行工況下，保證小汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥全開工況運(yùn)行時(shí)，同步電機(jī)不超額定功率)。
[0025]夏季工況:由于主機(jī)背壓升高導(dǎo)致機(jī)組能耗升高，該工況下，可停運(yùn)小汽輪機(jī)，同步自動(dòng)離合器自動(dòng)脫開，同步電機(jī)轉(zhuǎn)入電動(dòng)機(jī)工況運(yùn)行，由其驅(qū)動(dòng)給水泵，給水泵由汽動(dòng)方式切換為電動(dòng)方式，在主機(jī)發(fā)電功率不變的情況下，進(jìn)入空冷島的排汽總量減少，在空冷島冷卻條件不變的情況下，背壓得以降低，因而機(jī)組能耗降低。
[0026]事故工況:當(dāng)小汽輪機(jī)故障時(shí)，通過同步自動(dòng)離合器退出運(yùn)行，同步電機(jī)由發(fā)電機(jī)工況自動(dòng)切換為電動(dòng)機(jī)工況，給水泵由小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)無擾切換為同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)；當(dāng)同步電機(jī)發(fā)生電氣故障時(shí)，同期開關(guān)跳閘，同步電機(jī)與廠用母線解列，通過熱工控制系統(tǒng)，行星齒輪調(diào)速裝置液力變矩器閥位閉鎖，小汽輪機(jī)部分甩負(fù)荷，進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥快關(guān)至設(shè)定閥位，轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)速控制模式進(jìn)行給水調(diào)節(jié)；當(dāng)同步電機(jī)發(fā)生需要跳閘的機(jī)械故障時(shí)，或給水泵發(fā)生故障時(shí)，小汽輪機(jī)和同步電機(jī)同時(shí)跳閘，給水泵組整體退出運(yùn)行；采用帶有剎車裝置的行星齒輪調(diào)速裝置，可實(shí)現(xiàn)給水泵跳閘，小汽輪機(jī)部分甩負(fù)荷，進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥快關(guān)至設(shè)定閥位，保證同步電機(jī)不超出銘牌出力，繼續(xù)保持發(fā)電機(jī)工況運(yùn)行，該方案的給水泵組可靠性高于單獨(dú)由小汽輪機(jī)或電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式。
[0027]實(shí)施例二:如圖2所示，一種用于火力發(fā)電廠的節(jié)能型鍋爐給水泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括小汽輪機(jī)1、同步電機(jī)2、行星齒輪調(diào)速裝置4、同步自動(dòng)離合器5、減速齒輪箱6和同期開關(guān)7，小汽輪機(jī)I的驅(qū)動(dòng)端通過同步自動(dòng)離合器5與同步電機(jī)2的一端連接，同步電機(jī)2的另一端通過依次連接的減速齒輪箱6和行星齒輪調(diào)速裝置4和給水泵3連接，同步電機(jī)2通過同期開關(guān)7接入廠用母線8。
[0028]采用設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為3000rpm的小汽輪機(jī)通過同步自動(dòng)離合器驅(qū)動(dòng)2極同步電機(jī)，同步電機(jī)通過減速齒輪箱減速至1500rpm，再通過行星齒輪調(diào)速裝置驅(qū)動(dòng)給水泵。
[0029]實(shí)施例三:如圖3所示，一種用于火力發(fā)電廠的節(jié)能型鍋爐給水泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括小汽輪機(jī)1、同步電機(jī)2、行星齒輪調(diào)速裝置4、同步自動(dòng)離合器5和同期開關(guān)7，小汽輪機(jī)I的驅(qū)動(dòng)端通過同步自動(dòng)離合器5與同步電機(jī)2的一端連接，同步電機(jī)2的另一端通過行星齒輪調(diào)速裝置4和給水泵3連接，同步電機(jī)2通過同期開關(guān)7接入廠用母線8。
[0030]采用設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為3000rpm的小汽輪機(jī)通過同步自動(dòng)離合器驅(qū)動(dòng)2極同步電機(jī)，采用輸入轉(zhuǎn)速為3000rpm的行星齒輪調(diào)速裝置驅(qū)動(dòng)給水泵。
【權(quán)利要求】
1.一種用于火力發(fā)電廠的節(jié)能型鍋爐給水泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于包括小汽輪機(jī)(丄)、同步電機(jī)(21行星齒輪調(diào)速裝置“)、同步自動(dòng)離合器(51減速齒輪箱(6)和同期開關(guān)(7 )，小汽輪機(jī)(1)的驅(qū)動(dòng)端通過減速齒輪箱(6 )和同步自動(dòng)離合器(5 )的輸入端連接，同步自動(dòng)離合器(5)的輸出端與同步電機(jī)(2)的一端連接，同步電機(jī)(2)的另一端通過行星齒輪調(diào)速裝置(4)和給水泵(3)連接，同步電機(jī)(2)通過同期開關(guān)(7)接入廠用母線(已)。
2.—種用于火力發(fā)電廠的節(jié)能型鍋爐給水泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于包括小汽輪機(jī)(丄)、同步電機(jī)(21行星齒輪調(diào)速裝置“)、同步自動(dòng)離合器(51減速齒輪箱(6)和同期開關(guān)(7),小汽輪機(jī)(1)的驅(qū)動(dòng)端通過同步自動(dòng)離合器(5)與同步電機(jī)(2)的一端連接，同步電機(jī)(2)的另一端通過依次連接的減速齒輪箱(6)和行星齒輪調(diào)速裝置(4)和給水泵(3)連接，同步電機(jī)(2)通過同期開關(guān)(7)接入廠用母線“)。
3.—種用于火力發(fā)電廠的節(jié)能型鍋爐給水泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于包括小汽輪機(jī)(丄)、同步電機(jī)(21行星齒輪調(diào)速裝置“)、同步自動(dòng)離合器(5)和同期開關(guān)(7),小汽輪機(jī)(1)的驅(qū)動(dòng)端通過同步自動(dòng)離合器(5)與同步電機(jī)(2)的一端連接，同步電機(jī)(2)的另一端通過行星齒輪調(diào)速裝置(4)和給水泵(3)連接，同步電機(jī)(2)通過同期開關(guān)(7)接入廠用母線⑶。
【文檔編號(hào)】F01D15/10GK204152742SQ201420620042
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月25日
【發(fā)明者】楊德榮, 張玉厚, 雷平和, 李王斌, 原建軍, 馮宇亮, 李軍, 楊善軍, 李國才, 張哲宏, 劉文軍 申請(qǐng)人:大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司, 中國電力工程顧問集團(tuán)華北電力設(shè)計(jì)院工程有限公司