專利名稱：高速同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的給水泵系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明高速同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的給水泵系統(tǒng)涉及一種大、中型火電機(jī)組使用的高效節(jié)能調(diào)速電動(dòng)給水泵系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
:現(xiàn)有技術(shù)的火電機(jī)組使用的調(diào)速電動(dòng)給水泵系統(tǒng)由低轉(zhuǎn)速前置泵、低轉(zhuǎn)速前置泵電機(jī)、給水泵電機(jī)、增速齒輪，液力耦合器、高轉(zhuǎn)速給水泵組成；低轉(zhuǎn)速前置泵電機(jī)通常使用1480rpm異步電機(jī)，低轉(zhuǎn)速前置泵電機(jī)與低轉(zhuǎn)速前置泵用對(duì)輪直聯(lián)；給水泵電機(jī)通常使用2960rpm異步電機(jī),增速齒輪與液力稱合器通常組合成一臺(tái)增速、調(diào)速機(jī)械,使液力I禹合器的泵輪的轉(zhuǎn)速高于給水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，在這個(gè)較高的轉(zhuǎn)速值往下降低轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)調(diào)速，驅(qū)動(dòng)高轉(zhuǎn)速給水泵；高轉(zhuǎn)速給水泵的運(yùn)行最高轉(zhuǎn)速因供應(yīng)商不同而不同，分布范圍多在5400rpm 至 5900rpm。現(xiàn)有技術(shù)的火電機(jī)組大多使用汽動(dòng)給水泵系統(tǒng)，即用高速工業(yè)汽輪機(jī)(以下簡(jiǎn)稱小機(jī))經(jīng)對(duì)輪直聯(lián)驅(qū)動(dòng)高轉(zhuǎn)速給水泵；采用改變小機(jī)調(diào)速汽門開(kāi)度的方法，控制小機(jī)轉(zhuǎn)速以適應(yīng)電站鍋爐不同負(fù)荷對(duì)給水壓力和流量的要求；小機(jī)用汽通常由主機(jī)抽汽供給，低負(fù)荷主機(jī)抽汽壓力過(guò)低時(shí)由主蒸汽或者公用輔汽供給；小機(jī)排汽進(jìn)入主機(jī)凝汽器或者小機(jī)自備的小凝汽器。汽動(dòng)給水泵系統(tǒng)顯著降低了火電機(jī)組的廠用電率，但也同時(shí)顯著提高了汽輪發(fā)電電機(jī)組的熱耗。由于小機(jī)變速時(shí)的內(nèi)效率高于增速齒輪加液力耦合器的效率，現(xiàn)有技術(shù)的火電機(jī)組大多數(shù)使用汽動(dòng)給水泵系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容:所要解決的技術(shù)問(wèn)題:現(xiàn)有技術(shù)的火電機(jī)組使用的調(diào)速電動(dòng)給水泵系統(tǒng)，高轉(zhuǎn)速給水泵采用增速齒輪與液力耦合器調(diào)速運(yùn)行，傳動(dòng)損失巨大、系統(tǒng)效率低，造成大量能源浪費(fèi)；液力耦合器使用泵輪-渦輪液力連接驅(qū)動(dòng)調(diào)速，采用勺管開(kāi)度調(diào)節(jié)輸出軸轉(zhuǎn)速時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)速度慢、調(diào)節(jié)死區(qū)大、線性度差；給水泵電機(jī)功率巨大，工頻直接啟動(dòng)過(guò)程中，對(duì)廠用6kV/10kV母線沖擊明顯。小機(jī)變速時(shí)的內(nèi)效率與主機(jī)相應(yīng)級(jí)段的內(nèi)效率相比要低10%到30%;小機(jī)排汽壓力高于主機(jī)排汽壓力。解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案:本發(fā)明的目的是提供一種高速同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的給水泵系統(tǒng)采取與現(xiàn)有技術(shù)完全不同的技術(shù)路線，解決上列現(xiàn)有技術(shù)的調(diào)速電動(dòng)給水泵系統(tǒng)和汽動(dòng)給水泵系統(tǒng)存在的問(wèn)題。本發(fā)明高速同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的給水泵系統(tǒng)包括低轉(zhuǎn)速前置泵(I)、低轉(zhuǎn)速前置泵電機(jī)(2)、中頻變頻電源(3)、高速同步電動(dòng)機(jī)(4)、高轉(zhuǎn)速給水泵(5)、靜態(tài)勵(lì)磁裝置(6)；中頻變頻電源(3)輸入接3相6kV/10kV、50Hz廠用母線，輸出3相IHz到IOOHz的波形良好的交流；輸出電壓隨輸出頻率的升高而升高，在輸出頻率達(dá)到IOOHz時(shí)，輸出電壓達(dá)到6kV/10kV ;高速同步電動(dòng)機(jī)⑷配有靜態(tài)勵(lì)磁裝置(6);高速同步電動(dòng)機(jī)⑷受中頻變頻電源(3)驅(qū)動(dòng),轉(zhuǎn)速在60rpm到6000rpm無(wú)級(jí)可調(diào)；高速同步電動(dòng)機(jī)(4)與高轉(zhuǎn)速給水泵(5)經(jīng)對(duì)輪直聯(lián)。中頻變頻電源(3)為功率模塊串聯(lián)式高壓變頻電源，輸入3相6kV/10kV、輸出3相IHz到100Hz、0.06kV/0.lkV_6kV/10kV、過(guò)載系數(shù)1.5 ;具有啟動(dòng)模式和節(jié)能模式兩種運(yùn)行模式；啟動(dòng)模式，包括0轉(zhuǎn)速啟動(dòng)和旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)具有矢量控制特性；節(jié)能模式，具有VVVF特性；中頻變頻電源(3)的主控板與靜態(tài)勵(lì)磁裝置(6)的主控板之間互相通訊，保證高速同步電動(dòng)機(jī)(4)不失步同時(shí)保持高效率、高功率因素；強(qiáng)制通風(fēng)、水空冷、防護(hù)等級(jí)IP54。高速同步電動(dòng)機(jī)⑷輸入lHz-100Hz、0.06kV/0.lkv-6kv/10kv ;轉(zhuǎn)速60rpm-6000rpm ;靜態(tài)勵(lì)磁、F級(jí)絕緣、強(qiáng)制通風(fēng)、水空冷、防護(hù)等級(jí)IP54 ;滑動(dòng)軸承、強(qiáng)制潤(rùn)滑。靜態(tài)勵(lì)磁裝置(6)受中頻變頻電源(3)的協(xié)調(diào)控制，滿足啟動(dòng)模式、節(jié)能模式和故障停泵各工況下高速同步電動(dòng)機(jī)(4)的勵(lì)磁需要；靜態(tài)勵(lì)磁裝置￠)自帶滅磁回路。發(fā)明的有益效果: 中頻變頻電源調(diào)速能在大調(diào)速比區(qū)間保持97%高效，無(wú)增速齒輪損耗，解決現(xiàn)有技術(shù)的調(diào)速電動(dòng)給水泵系統(tǒng)，高轉(zhuǎn)速給水泵采用增速齒輪與液力耦合器調(diào)速運(yùn)行，傳動(dòng)損失巨大、系統(tǒng)效率低，造成大量能源浪費(fèi)的問(wèn)題； 中頻變頻電源調(diào)速為全數(shù)字高精度調(diào)節(jié)，解決了液力耦合器使用泵輪-渦輪液力連接驅(qū)動(dòng)調(diào)速，采用勺管開(kāi)度調(diào)節(jié)輸出軸轉(zhuǎn)速時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)速度慢、調(diào)節(jié)死區(qū)大、線性度差的問(wèn)題； 主機(jī)中壓缸效率94%，低壓缸效率91%，發(fā)電機(jī)效率99%，廠高變效率99.5%，中頻變頻電源調(diào)速能在大調(diào)速比區(qū)間保持97%高效，無(wú)增速齒輪損耗，高速同步電動(dòng)機(jī)效率98%，基于現(xiàn)代電力電子技術(shù)的高速同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的給水泵系統(tǒng)的綜合傳動(dòng)效率顯著高于汽動(dòng)給水泵系統(tǒng)； 汽輪發(fā)電機(jī)組的熱耗顯著降低，發(fā)電機(jī)組的供電煤耗下降； 加快發(fā)電機(jī)組的建設(shè)、調(diào)試進(jìn)度，無(wú)需等到主機(jī)達(dá)到盤車條件鍋爐即可沖管； 高速同步電動(dòng)機(jī)配中頻變頻電源可自啟動(dòng),無(wú)需異步啟動(dòng)繞組； 高速同步電動(dòng)機(jī)與2960rpm的電動(dòng)機(jī)相比,體積小,重量輕,銅、鐵耗量少； 變頻啟動(dòng)可控制啟動(dòng)電流不超過(guò)額定電流，解決現(xiàn)有技術(shù)給水泵電機(jī)工頻直接啟動(dòng)過(guò)程中，對(duì)廠用6kV/10kV母線沖擊明顯的問(wèn)題； 安全性好于汽動(dòng)給水泵系統(tǒng)，易于實(shí)現(xiàn)停機(jī)不停爐工況； 特別適合直接空冷汽輪發(fā)電機(jī)組，有效穩(wěn)定給水壓力。


:圖1為高速同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的給水泵系統(tǒng)圖。圖1中粗黑單線表示 電氣連接；低轉(zhuǎn)速前置泵⑴與低轉(zhuǎn)速前置泵電機(jī)⑵之間的3線連接和高速同步電動(dòng)機(jī)⑷與高轉(zhuǎn)速給水泵(5)之間的3線連接表示機(jī)械連接；低轉(zhuǎn)速前置泵(I)與高轉(zhuǎn)速給水泵(5)之間的2線連接表示管道連接。
在圖1中:I低轉(zhuǎn)速前置泵、2低轉(zhuǎn)速前置泵電機(jī)、3中頻變頻電源、4高速同步電動(dòng)機(jī)、5高轉(zhuǎn)速給水泵、6靜態(tài)勵(lì)磁裝置。
具體實(shí)施方式
:實(shí)施例1:現(xiàn)結(jié)合圖1以一臺(tái)1000MW等級(jí)，主汽溫度/ 一次再熱汽溫度/ 二次再熱汽溫度為6050C /6230C /6230C，主汽壓力32.45MPa，主汽流量2746t/h的二次再熱電站鍋爐為例說(shuō)明實(shí)現(xiàn)發(fā)明的優(yōu)選方式。本發(fā)明高速同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的給水泵系統(tǒng)包括低轉(zhuǎn)速前置泵(I)、低轉(zhuǎn)速前置泵電機(jī)(2)、中頻變頻電源(3)、高速同步電動(dòng)機(jī)(4)、高轉(zhuǎn)速給水泵(5)、靜態(tài)勵(lì)磁裝置(6)；中頻變頻電源⑶輸入接3相10kV、50Hz廠用母線，輸出3相IHz到IOOHz的波形良好的交流，輸出電壓隨輸出頻率的升高而升高，在輸出頻率達(dá)到IOOHz時(shí)，輸出電壓達(dá)到IOkV;高速同步電動(dòng)機(jī)⑷配有靜態(tài)勵(lì)磁裝置(6);高速同步電動(dòng)機(jī)⑷受中頻變頻電源(3)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速在60rpm到6000rpm無(wú)級(jí)可調(diào)；高速同步電動(dòng)機(jī)(4)與高轉(zhuǎn)速給水泵(5)經(jīng)對(duì)輪直聯(lián)。鍋爐BMCR工況時(shí)3臺(tái)高轉(zhuǎn)速給水泵(5)并聯(lián)工作，給水泵出口的最大總流量3000t/h，給水泵出口最高壓力40MPa，最高壓力時(shí)單泵最大流量1050t/h，轉(zhuǎn)速5900rpm，軸功率13800kW;由于現(xiàn)有技術(shù)汽輪機(jī)以定-滑方式運(yùn)行，當(dāng)主汽流量下降時(shí)主汽壓力也線性下降，2臺(tái)高轉(zhuǎn)速給水泵(5)并聯(lián)運(yùn)行可帶85%額定負(fù)荷或者4臺(tái)高壓加熱器全停時(shí)帶額定負(fù)荷；高轉(zhuǎn)速給水泵(5)單 泵運(yùn)行可帶60%額定負(fù)荷，從主機(jī)運(yùn)行安全和節(jié)能角度看，3臺(tái)新型節(jié)能調(diào)速電動(dòng)給水泵方案明顯優(yōu)于IX 100%汽動(dòng)給水泵方案和2X50%汽動(dòng)給水泵方案。高速同步電動(dòng)機(jī)(4)銘牌功率15000kW ;輸入lHz-100Hz、0.1kV-1OkV ;轉(zhuǎn)速60rpm-6000rpm ;靜態(tài)勵(lì)磁、F級(jí)絕緣、強(qiáng)制通風(fēng)、水空冷、防護(hù)等級(jí)IP54 ;滑動(dòng)軸承、強(qiáng)制潤(rùn)滑。中頻變頻電源(3)為功率模塊串聯(lián)式高壓變頻電源，輸入3相10kV、輸出3相IHz到100Hz、0.1kV-1OkV ;額定輸出功率15000kW、過(guò)載系數(shù)1.5 ;具有啟動(dòng)模式和節(jié)能模式兩種運(yùn)行模式；啟動(dòng)模式，包括0轉(zhuǎn)速啟動(dòng)和旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)具有矢量控制特性；節(jié)能模式具有VVVF特性；中頻變頻電源(3)的主控板與靜態(tài)勵(lì)磁裝置(6)的主控板之間互相通訊，保證高速同步電動(dòng)機(jī)(4)不失步同時(shí)保持高效率、高功率因素；強(qiáng)制通風(fēng)、水空冷、防護(hù)等級(jí)IP54。靜態(tài)勵(lì)磁裝置(6)受中頻變頻電源(3)的協(xié)調(diào)控制，滿足啟動(dòng)模式、節(jié)能模式和故障停泵各工況下高速同步電動(dòng)機(jī)(4)的勵(lì)磁需要；靜態(tài)勵(lì)磁裝置￠)自帶滅磁回路。實(shí)施例2:現(xiàn)結(jié)合圖1以一臺(tái)1000麗等級(jí)，主汽溫度/再熱汽溫度為605°C /623°C，主汽壓力29.4MPa，主汽流量3033t/h的二次再熱電站鍋爐為例說(shuō)明實(shí)現(xiàn)發(fā)明的優(yōu)選方式。本發(fā)明高速同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的給水泵系統(tǒng)包括低轉(zhuǎn)速前置泵(I)、低轉(zhuǎn)速前置泵電機(jī)(2)、中頻變頻電源(3)、高速同步電動(dòng)機(jī)(4)、高轉(zhuǎn)速給水泵(5)、靜態(tài)勵(lì)磁裝置(6)；中頻變頻電源(3)輸入接3相10kV、50Hz廠用母線，輸出3相IHz到IOOHz的波形良好的交流，輸出電壓隨輸出頻率的升高而升高，在輸出頻率達(dá)到IOOHz時(shí)，輸出電壓達(dá)到IOkV;高速同步電動(dòng)機(jī)⑷配有靜態(tài)勵(lì)磁裝置(6);高速同步電動(dòng)機(jī)⑷受中頻變頻電源(3)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速在60rpm到6000rpm無(wú)級(jí)可調(diào)；高速同步電動(dòng)機(jī)(4)與高轉(zhuǎn)速給水泵(5)經(jīng)對(duì)輪直聯(lián)。鍋爐BMCR工況時(shí)2臺(tái)高轉(zhuǎn)速給水泵(5)并聯(lián)工作，給水泵出口的最大總流量3050t/h，給水泵出口最高壓力34MPa，最高壓力時(shí)單泵最大流量1525t/h，轉(zhuǎn)速5900rpm，軸功率ISOOOkW;由于現(xiàn)有技術(shù)汽輪機(jī)以定-滑方式運(yùn)行，當(dāng)主汽流量下降時(shí)主汽壓力也線性下降，高轉(zhuǎn)速給水泵(5)單泵運(yùn)行可帶75%額定負(fù)荷，從主機(jī)運(yùn)行安全和節(jié)能角度看，2臺(tái)高速同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的給水泵方案明顯優(yōu)于I X 100%汽動(dòng)給水泵方案和2 X 50%汽動(dòng)給水泵方案。高速同步電動(dòng)機(jī)⑷銘牌功率19000kW ;輸入IHz-1OOHz、0.1kV-1OkV ;轉(zhuǎn)速60rpm-6000rpm ;靜態(tài)勵(lì)磁、F級(jí)絕緣、強(qiáng)制通風(fēng)、水空冷、防護(hù)等級(jí)IP54 ;滑動(dòng)軸承、強(qiáng)制潤(rùn)滑。中頻變頻電源(3)為功率模塊串聯(lián)式高壓變頻電源，輸入3相10kV、輸出3相IHz到100Hz、0.1kV-1OkV ;額定輸出功率20000kW、過(guò)載系數(shù)1.5 ;具有啟動(dòng)模式和節(jié)能模式兩種運(yùn)行模式；啟動(dòng)模式，包括0轉(zhuǎn)速啟動(dòng)和旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)具有矢量控制特性；節(jié)能模式具有VVVF特性；中頻變頻電源(3)的主控板與靜態(tài)勵(lì)磁裝置(6)的主控板之間互相通訊，保證高速同步電動(dòng)機(jī)(4)不失步同時(shí)保持高效率、高功率因素；強(qiáng)制通風(fēng)、水空冷、防護(hù)等級(jí)IP54。靜態(tài)勵(lì)磁裝置(6)受中頻變頻電源(3)的協(xié)調(diào)控制，滿足啟動(dòng)模式、節(jié)能模式和故障停泵各工況下高速同步電 動(dòng)機(jī)(4)的勵(lì)磁需要；靜態(tài)勵(lì)磁裝置￠)自帶滅磁回路。
權(quán)利要求
1.一種高速同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的給水泵系統(tǒng)，其特征在于:包括低轉(zhuǎn)速前置泵(I)、低轉(zhuǎn)速前置泵電機(jī)(2)、中頻變頻電源(3)、高速同步電動(dòng)機(jī)(4)、高轉(zhuǎn)速給水泵(5)、靜態(tài)勵(lì)磁裝置(6);中頻變頻電源(3)輸入接3相6kV/10kV、50Hz廠用母線，輸出3相IHz到IOOHz的波形良好的交流；輸出電壓隨輸出頻率的升高而升高，在輸出頻率達(dá)到IOOHz時(shí)，輸出電壓達(dá)到6kV/10kV ;高速同步電動(dòng)機(jī)⑷配有靜態(tài)勵(lì)磁裝置(6);高速同步電動(dòng)機(jī)⑷受中頻變頻電源(3)驅(qū)動(dòng),轉(zhuǎn)速在60rpm到6000rpm無(wú)級(jí)可調(diào)；高速同步電動(dòng)機(jī)(4)與高轉(zhuǎn)速給水泵(5)經(jīng)對(duì)輪直聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的給水泵系統(tǒng)，其特征是所述的高速同步電動(dòng)機(jī)(4)輸入 lHz-100Hz、0.06kV/0.lkV-6kV/10kV ;轉(zhuǎn)速 60rpm_6000rpm ;靜態(tài)勵(lì)磁、F級(jí)絕緣、強(qiáng)制通風(fēng)、水空冷、防護(hù)等級(jí)IP54 ;滑動(dòng)軸承、強(qiáng)制潤(rùn)滑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的給水泵系統(tǒng)，其特征是所述的中頻變頻電源⑶為功率模塊串聯(lián)式高壓變頻電源，輸入3相6kV/10kV、輸出3相IHz到100Hz、0.06kV/0.lkV-6kV/10kV、過(guò)載系數(shù)1.5 ;具有啟動(dòng)模式和節(jié)能模式兩種運(yùn)行模式；啟動(dòng)模式，包括0轉(zhuǎn)速啟動(dòng)和旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)具有矢量控制特性；節(jié)能模式，具有VVVF特性；中頻變頻電源(3)的主控板與靜態(tài)勵(lì)磁裝置￠)的主控板之間互相通訊，保證高速同步電動(dòng)機(jī)(4)不失步同時(shí)保持高效率、高功率因素；強(qiáng)制通風(fēng)、水空冷、防護(hù)等級(jí)IP54。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的給水泵系統(tǒng)，其特征是所述的靜態(tài)勵(lì)磁裝置(6)受中頻變頻電源(3)的協(xié)調(diào)控制，滿足啟動(dòng)模式、節(jié)能模式和故障停泵各工況下高速同步電動(dòng)機(jī)(4)的勵(lì)磁 需要；靜態(tài)勵(lì)磁裝置￠)自帶滅磁回路。
全文摘要
本發(fā)明高速同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的給水泵系統(tǒng)涉及一種大、中型火電機(jī)組使用的高效節(jié)能調(diào)速電動(dòng)給水泵系統(tǒng)。本發(fā)明包括低轉(zhuǎn)速前置泵、低轉(zhuǎn)速前置泵電機(jī)、中頻變頻電源、高速同步電動(dòng)機(jī)、高轉(zhuǎn)速給水泵、靜態(tài)勵(lì)磁裝置；高速同步電動(dòng)機(jī)受中頻變頻電源驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速在60rpm到6000rpm無(wú)級(jí)可調(diào)；高速同步電動(dòng)機(jī)與高轉(zhuǎn)速給水泵經(jīng)對(duì)輪直聯(lián)；解決現(xiàn)有技術(shù)調(diào)速電動(dòng)給水泵采用增速齒輪與液力耦合器調(diào)速運(yùn)行，傳動(dòng)損失巨大，響應(yīng)速度慢、調(diào)節(jié)死區(qū)大，啟動(dòng)對(duì)廠用母線沖擊明顯等問(wèn)題；高速同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的給水泵系統(tǒng)的綜合傳動(dòng)效率顯著高于汽動(dòng)給水泵系統(tǒng)，汽輪發(fā)電機(jī)組的熱耗顯著降低，發(fā)電機(jī)組的供電煤耗下降。
文檔編號(hào)F04B23/04GK103147955SQ201310067289
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月4日
發(fā)明者章禮道 申請(qǐng)人:章禮道