專利名稱：一種用于火力發(fā)電廠的變頻總電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變頻電源系統(tǒng)，尤其涉及一種用于火力發(fā)電廠的新型變頻總電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程中，水在鍋爐中受熱變成蒸汽，然后利用水蒸氣推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。在發(fā)電的過程中，火力發(fā)電廠配備的大量泵與風(fēng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)輔機(jī)需要消耗大量電能。目前的一般做法是通過廠用變壓器，將所發(fā)的電引出一部分供廠用輔機(jī)使用?；痣姀S在工程設(shè)計(jì)時(shí)，一般按最大需求并加上一定的余量來選取輔機(jī)的容量，因而在實(shí)際運(yùn)行中的輔機(jī)會(huì)有較大的裕量。而當(dāng)定速運(yùn)行的輔機(jī)不在滿負(fù)荷下運(yùn)行、特別是在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，其工作效率會(huì)急劇下降，這造成電能的嚴(yán)重浪費(fèi)。如果采用變頻調(diào)速技術(shù)，則可使輔機(jī)的工作點(diǎn)盡可能靠近高效區(qū)，并最大限度的降低風(fēng)機(jī)擋板、閥門的節(jié)流損失，大大降低設(shè)備運(yùn)行時(shí)的能耗，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。以風(fēng)機(jī)為例，根據(jù)流體力學(xué)原理，軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。當(dāng)所需風(fēng)量減少，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，其功率按轉(zhuǎn)速的三次方下降。因此，變速運(yùn)行的節(jié)能效果非?？捎^。變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)能減排、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種重要手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和起制動(dòng)性能、高效率、高功率因素和節(jié)電效果等優(yōu)點(diǎn)而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。目前電廠主要是通過加裝變頻器以達(dá)到改變水泵或者風(fēng)機(jī)電機(jī)頻率，從而改變水泵或者風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，提高其運(yùn)行效率， 達(dá)到節(jié)能減排目的?，F(xiàn)在變頻方式主要有可控硅變頻、液力耦合變頻和磁力耦合變頻。在這三種變頻方式中，液力耦合變頻功率大，可靠性低、成本低，其效率與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，調(diào)節(jié)精度低。磁力耦合變頻可靠性高，成本最高，其效率與轉(zhuǎn)速的平方成正比，在轉(zhuǎn)速低的時(shí)候，效率低，另外安裝磁力耦合裝置需要改變電機(jī)或者是設(shè)備的安裝位置，拆除原先的土建基礎(chǔ)。可控硅變頻效率最高，而且其效率不受負(fù)載變化的影響，響應(yīng)最快，調(diào)節(jié)精度最高。在這三種變頻方法中，可控硅變頻成本居中。從成本和效率的角度考慮，火力發(fā)電廠較多的采用可控硅變頻技術(shù)。由于火力發(fā)電廠對(duì)設(shè)備可靠性要求較高，所采用的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，如循環(huán)水泵、送風(fēng)機(jī)等設(shè)備功率大，電壓等級(jí)高，因而對(duì)用于火力電廠的變頻器要求也極高。目前電廠中所采用變頻設(shè)備主要采用可控硅技術(shù)，而可控硅變頻技術(shù)的最大缺點(diǎn)是電壓等級(jí)越高，其設(shè)備可靠性越低，而且變頻設(shè)備占地面積大，其變頻諧波對(duì)電網(wǎng)以及電機(jī)都有影響。因此，在火力發(fā)電廠中可控硅變頻技術(shù)推廣應(yīng)用比較緩慢。隨著技術(shù)的發(fā)展，目前已有部分產(chǎn)品能夠較好地解決上述問題，但由于這些產(chǎn)品價(jià)格高昂，阻礙了其進(jìn)一步推廣。因此，本發(fā)明致力于開發(fā)一種成本低、高可靠性、高效率、簡(jiǎn)單易行的變頻總電源系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種成本較低、高可靠性、高效率、系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單的變頻總電源系統(tǒng)。本發(fā)明提供一種新型的變頻總電源它利用單獨(dú)設(shè)置的工作轉(zhuǎn)速可調(diào)的小汽輪機(jī)推動(dòng)一個(gè)發(fā)電機(jī)，通過改變小汽輪機(jī)的工作轉(zhuǎn)速，從而改變發(fā)電機(jī)輸出的交流電的頻率。這個(gè)發(fā)電機(jī)為連接在同一母線上的所有輔機(jī)提供變頻動(dòng)力電源。與此同時(shí)，所有連接在該母線上的輔機(jī)都另連接有一路工頻電源，作為備用。由于汽輪機(jī)的調(diào)速技術(shù)已發(fā)展得非常完善，因此小汽輪機(jī)帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)寬范圍的調(diào)速，即不須借用變頻器就可以獲得所需頻率的交流電。該變頻總電源為連接在其上的所有輔機(jī)提供頻率初步調(diào)整的調(diào)頻電源， 每一個(gè)輔機(jī)上的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)如閥門、擋板或動(dòng)葉可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉角度進(jìn)行微調(diào)，以保證滿足生產(chǎn)要求。例如，以滿足調(diào)節(jié)開度最大的輔機(jī)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)開度的95%的電源頻率作為調(diào)頻電源頻率。本發(fā)明通過設(shè)立特定的變頻發(fā)電機(jī)組，其具體由發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)、相應(yīng)的變壓器以及為變頻發(fā)電機(jī)組配套的母線等其它輔助系統(tǒng)。通過調(diào)整汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào)門的開度，控制進(jìn)入汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，從而達(dá)到改變汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速以及功率。發(fā)電機(jī)由汽輪機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速跟著汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速變化而變化，因而其發(fā)出的交流電的頻率也隨之變化。受其影響，連接在母線上的所有輔機(jī)電動(dòng)機(jī)的電源頻率也隨之改變，最終轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的轉(zhuǎn)速也因此改變。因此，本發(fā)明不需要設(shè)置額外的變頻器，簡(jiǎn)單易行。本發(fā)明的汽輪機(jī)帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)全程調(diào)速，即不須借用變頻器就可以獲得所需頻率的交流電。這種系統(tǒng)克服了因使用變頻器所帶來的問題，可靠性高，占地較少。本發(fā)明所用小汽輪機(jī)的工作汽源可取之于主汽輪機(jī)的抽汽。以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的系統(tǒng)示意圖；圖中標(biāo)記T 汽輪機(jī)；V 調(diào)節(jié)閥；G 發(fā)電機(jī)；a 變頻母線；b 工頻母線la, 2a, 3a,……，na 輔機(jī)與變頻母線間的開關(guān)；lb, 2b, 3b……，nb 輔機(jī)與工頻母線間的開關(guān)；M1, M2, M3……Mn為輔機(jī)的電動(dòng)機(jī)
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明是一種用于火力發(fā)電廠新型變頻總電源系統(tǒng)，它包括汽輪機(jī) T、發(fā)電機(jī)G、變頻母線a和工頻母線b。輔機(jī)M1, M2, M3……Mn通過開關(guān)la，2a，3a，……,na 與變頻母線a相連，通過lb，2b，北……，nb與工頻母線b相連。通過調(diào)節(jié)汽輪機(jī)入口調(diào)門 V的開度，就可改變汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速，從而改變發(fā)電機(jī)輸出的交流電的頻率。這個(gè)發(fā)電機(jī)為連接在同一母線上的所有輔機(jī)提供變頻動(dòng)力電源。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，本發(fā)明的輔機(jī)上還可設(shè)有擋板或閥門等調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。這些調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以對(duì)輔機(jī)的運(yùn)行工況進(jìn)行微調(diào)，以滿足生產(chǎn)要求。本發(fā)明通過改變汽輪機(jī)進(jìn)汽量來改變汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，相應(yīng)實(shí)現(xiàn)改變相連輔機(jī)電源的頻率，從而改變這些輔機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于火力發(fā)電廠的變頻總電源系統(tǒng)，包括工作轉(zhuǎn)速可調(diào)的汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)、變頻母線和工頻母線；所述汽輪機(jī)拖動(dòng)所述發(fā)電機(jī)發(fā)電；所述發(fā)電機(jī)通過變頻母線與所述火力發(fā)電廠的輔機(jī)的電動(dòng)機(jī)相連；通過改變汽輪機(jī)的進(jìn)汽量來改變汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速，相應(yīng)改變所述發(fā)電機(jī)的發(fā)電頻率，從而改變所述變頻母線所連接輔機(jī)的工作轉(zhuǎn)速。
2.如權(quán)利要求1所述的變頻總電源系統(tǒng)，其中還包括工頻電源，所述輔機(jī)的電動(dòng)機(jī)通過所述工頻母線與所述工頻電源相連，使得當(dāng)所述汽輪機(jī)或所述發(fā)電機(jī)故障或其他特殊工況時(shí)，可迅速切換至工頻電源，從而保證機(jī)組安全運(yùn)行。
3.如權(quán)利要求2所述的變頻總電源系統(tǒng)，其中所述輔機(jī)的電動(dòng)機(jī)通過開關(guān)與所述變頻母線相連；所述輔機(jī)的電動(dòng)機(jī)通過開關(guān)與所述工頻母線相連。
4.如權(quán)利要求3所述的變頻總電源系統(tǒng)，其中所述輔機(jī)為多個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于火力發(fā)電廠的新型變頻總電源系統(tǒng)，它包括轉(zhuǎn)速可調(diào)的汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、變頻母線和工頻母線以及與其相連的輔機(jī)；通過改變汽輪機(jī)的進(jìn)汽量來達(dá)到改變汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速從而實(shí)現(xiàn)改變輔機(jī)電源的頻率。本發(fā)明不需額外設(shè)置變頻器，系統(tǒng)簡(jiǎn)單；克服了因使用變頻器所帶來的問題，可靠性高，占地較少。
文檔編號(hào)H02J3/38GK102570504SQ20121000644
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者馮偉忠 申請(qǐng)人:馮偉忠