[實用新型]一種帶前置泵的廣義變頻系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720225471.1
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN206506411U
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮偉忠
• 申請（專利權(quán)）人: 上海申能電力科技有限公司
• 主分類號: H02K7/18
• 分類號: H02K7/18;H02K7/20;H02K7/10;F01D15/10;F01D15/08
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技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型應(yīng)用于發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種帶前置泵的廣義變頻系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在發(fā)電廠的生產(chǎn)過程中，水在鍋爐中受熱變成蒸汽，然后利用蒸汽推動汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將燃料的化學(xué)能最終轉(zhuǎn)換成電能。在發(fā)電的過程中，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。

發(fā)電廠在工程設(shè)計時，一般按最大需求并加上一定的余量來選取輔機(jī)的容量，因而在實際運(yùn)行中的輔機(jī)會有較大的裕量。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，其工作效率會急劇下降，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)的工作點盡可能靠近高效區(qū)，并最大限度地降低風(fēng)機(jī)擋板、閥門的節(jié)流損失，大大降低設(shè)備運(yùn)行時的能耗，延長設(shè)備的使用壽命。以離心風(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，其功率按轉(zhuǎn)速的三次方下降。因此，變速運(yùn)行的節(jié)能效果非常可觀。

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)速和啟制動性能、高效率、高功率因素和節(jié)電效果等優(yōu)點而被國內(nèi)外認(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。

現(xiàn)在調(diào)頻方式主要有可控硅調(diào)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，發(fā)電廠較多的采用可控硅變頻技術(shù)。

由于發(fā)電廠對設(shè)備可靠性要求較高，所采用的轉(zhuǎn)動設(shè)備，如循環(huán)水泵、送風(fēng)機(jī)等設(shè)備功率大，電壓等級高，因而對用于發(fā)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)的最大缺點是電壓等級越高，其設(shè)備可靠性越低，而且變頻設(shè)備占地面積大，其變頻諧波對電網(wǎng)以及電機(jī)都有影響。因此，在發(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)品能夠較好的解決上述問題，但由于這些產(chǎn)品價格高昂，阻礙了其進(jìn)一步推廣。

為此，專利“ZL2012 1 0006442.8”提出了一種用于火力發(fā)電廠的變頻總電源系統(tǒng)。該系統(tǒng)不須借助其他變頻器就可以獲得所需頻率的交流電。但是不足之處在于，該系統(tǒng)需要額外配置一個小汽輪機(jī)和一個發(fā)電機(jī)，以及其他配套的設(shè)備，如凝汽器、油系統(tǒng)等。

因此，專利“ZL 2014 2 0245755.3”進(jìn)一步提出了一種用于火力發(fā)電廠的新型變頻系統(tǒng)。即小汽輪機(jī)一側(cè)直接連接給水泵，另一側(cè)通過減速齒輪箱與變頻發(fā)電機(jī)相連，實現(xiàn)了兩套系統(tǒng)合二為一。該系統(tǒng)的不足之處在于，由于高轉(zhuǎn)速給水泵汽輪機(jī)的功率相對較大，現(xiàn)有的制造工藝一般難以滿足要求。

為此，專利“ZL 2016 2 0307455.2”又進(jìn)一步提出了一種用于汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的廣義變頻系統(tǒng)，即給水泵汽輪機(jī)通過增速齒輪箱連接給水泵，提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，同時克服了變頻汽輪機(jī)與給水泵之間轉(zhuǎn)速較難匹配的問題。但其不足之處在于，其前置泵若采用常規(guī)布置方式，通過工頻電源驅(qū)動，不僅低負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性較差，且電氣故障率較大，影響整個系統(tǒng)的安全性。

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本實用新型的目的是提供一種高性能、高可靠性的帶前置泵的廣義變頻系統(tǒng)。

實用新型內(nèi)容

本實用新型提供了一種帶前置泵的廣義變頻系統(tǒng)，它至少包括轉(zhuǎn)速可調(diào)的汽輪機(jī)、給水泵、前置泵、齒輪箱和變頻發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述汽輪機(jī)通過所述齒輪箱同時驅(qū)動所述給水泵及所述前置泵，所述汽輪機(jī)與所述發(fā)電機(jī)連接，拖動所述發(fā)電機(jī)發(fā)電。

若未設(shè)勵磁機(jī)，則需采用“他勵方式”，也可設(shè)置勵磁機(jī)，所述勵磁機(jī)與所述變頻發(fā)電機(jī)連接。

可選地，所述汽輪機(jī)與所述前置泵、所述給水泵之間的齒輪箱為一個復(fù)合齒輪箱，所述給水泵與所述前置泵為并聯(lián)連接。

可選地，所述汽輪機(jī)與所述給水泵通過一個增速齒輪箱串聯(lián)連接，所述給水泵與所述前置泵通過一個減速齒輪箱串聯(lián)連接。