[發明專利]變頻發電機調速的背壓式小汽機驅動給水泵系統及方法

有效

• 申請號: 201310352246.0
• 申請日: 2013-08-13
• 公開（公告）號: CN103397917A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 申松林;施剛夜;葉勇健;林磊
• 申請（專利權）人: 中國電力工程顧問集團華東電力設計院
• 主分類號: F01D19/00
• 分類號: F01D19/00
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 蔡繼清;翁霞

技術領域

本發明涉及發電系統的節能技術領域，具體地涉及一種變頻發電機調速的背壓式小汽機驅動給水泵系統及方法。

背景技術

在大容量高參數汽輪機發電廠中，通常配置汽動給水泵系統組。這些給水泵系統組通過如背壓式小汽機來驅動，將給水提高壓力，供給后續工藝系統。

根據機組負荷變化，需要給水泵系統的出力相應變化，通常通過給水泵系統轉速的相應變化滿足，而給水泵系統轉速由同軸連接的背壓式小汽機的轉速決定。

為了滿足長期夏季機組滿發，背壓式小汽機的額定出力通常比給水泵系統的額定出力大，給水泵系統的額定出力比機組額定負荷所需要的出力大，故背壓式小汽機的額定出力有較大裕量，一般為20%以上?，F有技術中，背壓式小汽機配置進汽調節閥，通過調節閥的開度，可以控制背壓式小汽機的轉速。然而，這種配置導致背壓式小汽機進汽調節閥大多運行時間開度較小，造成節流損失。

此外，由于發電機組的負荷隨電網需求每天都在不斷變化，負荷有高有低，因此在低負荷時，背壓式小汽機的進汽調節閥的開度會更小，從而造成的節流損失更大。并且由于背壓式小汽機的做功的能力不能充分發揮，因此也存在相對較大的經濟損失。

圖1～3示出現有的背壓式小汽機驅動給水泵系統的3種典型布置的系統流程圖。如圖1所示，背壓式小汽機1與給水泵系統4同軸連接，背壓式小汽機的進汽管道101上裝有調節閥1。正常運行時，高壓蒸汽進入背壓式小汽機1，蒸汽推動背壓式小汽機1轉動，從而拖動同軸的給水泵系統4轉動，做功后的低壓排汽或抽汽到排汽管道102或抽汽管道3。給水泵系統4使給水的壓力提高，供給后續工藝系統。排汽管道或抽汽管道的級數可選，抽汽級數為n，n＝1、2、3、4、5或6。調節背壓式小汽機進汽管道101上的調節閥2的開度改變進汽量，從而改變背壓式小汽機1的輸出功率，進而改變給水泵系統4的轉速，以滿足不同的發電機組負荷要求。

如圖2所示，給水泵組200由前置泵系統5和給水泵系統4組成，分別有給水泵系統4與前置泵系統5同軸連接于背壓式小汽機1的兩個軸端，根據轉速匹配，需要在前置泵系統5和背壓式小汽機1的輸出端之間裝有定速比齒輪箱6。高壓蒸汽進入背壓式小汽機1，蒸汽推動背壓式小汽機1轉動，從而拖動同軸的給水泵系統4和前置泵系統5轉動，前置泵系統5和給水泵系統4先后使給水的壓力提高，供給后續工藝系統。調節背壓式小汽機1進汽管道101上的調節閥2的開度來控制給水泵組200中前置泵系統5和給水泵系統4的轉速，以滿足不同的機組負荷要求。

圖3所示系統組成與工作原理與圖2類似，不同的是，給水泵系統4與前置泵系統5位于小汽機1的同側輸出端，根據轉速匹配，需要在給水泵系統4和前置泵系統5的輸出端之間裝有定速比齒輪箱6。

為了滿足長期夏季機組滿發，背壓式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，故背壓式小汽機的額定出力有較大裕量，一般為20%以上。現有技術中，背壓式小汽機配置進汽調節閥，通過調節閥的開度，可以控制背壓式小汽機的轉速。

例如對1臺1000MW蒸汽發電機組，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，而配套的背壓式小汽機最大出力約為22000kW，每臺機組背壓式小汽機出力裕量為（22000-17000）x2=10000kW。這是為了滿足機組長年夏季滿發而配置。

這種裕量配置存在以下現有問題：

1、背壓式小汽機需要節流，降低出力，與給水泵組所需功率匹配，存在明顯節流損失。背壓式小汽機的調節閥開度較小，常見開度在60%以下，影響背壓式小汽機運行效率5%以上；

2、全年大多數運行時間，特別是機組低負荷時，背壓式小汽機出力都未充分利用。每臺機組的背壓式小汽機平均未利用功率為10000kW以上。

因此，如何針對現有背壓式小汽機驅動給水泵系統的節流調速問題，開發一種既能有效減少背壓式小汽機進汽節流的損失，又能充分利用背壓式背壓式小汽機出力的驅動給水泵系統是目前汽輪機發電廠在節能領域亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種節流損失小，小汽機出力利用率高的變頻發電機調速的背壓式小汽機驅動給水泵系統。

本發明第一方面提供了一種變頻發電機調速的背壓式小汽機驅動給水泵系統，所述系統包括背壓式小汽機、給水泵和變頻發電機，其中，

所述背壓式小汽機、給水泵和變頻發電機同軸相連；

通過調節所述變頻發電機的輸出，從而控制所述背壓式小汽機的轉速，進而控制所述給水泵的轉速。