CN107044397A - 一种高低转速汽动给水泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高低转速汽动给水泵系统，它至少包括转速可调的低转速给水泵汽轮机、增速齿轮箱和高转速给水泵。随着机组负荷变化，进入该给水泵汽轮机的抽汽量及参数会相应变化，该汽轮机转速同步变化，并通过增速齿轮箱间接驱动给水泵，可实现给水泵、给水泵汽轮机对各自不同最佳转速的灵活设计。

Description

一种高低转速汽动给水泵系统

技术领域

本发明应用于发电领域，尤其涉及一种高低转速汽动给水泵系统。

背景技术

随着燃煤火电技术的日益发展，机组单机容量不断提高，目前机组单机容量已发展至百万千瓦及以上。而机组单机容量越大，相应的辅机设备容量也越大，辅机设备的经济性也显得越来越重要，以给水泵为例，一方面，给水泵目前大多采用给水泵汽轮机来驱动，其具有优异的调速、高效率、高功率因素和节电效果等优点，另一方面，则是要求提升给水泵、给水泵汽轮机的内效率。事实上，对给水泵、给水泵汽轮机来说，两者因制造工艺、水平的差异对转速要求是具有不同的特性，给水泵要求相对高的转速，在目前通常设计的转速范围内，泵转速越高，泵的效率越高，同时泵的直径也就可更小，从而给水泵的制造成本可降低；另外，泵壳也可更薄，从而启动及变负荷适应性更强；而给水泵汽轮机，则要求相对低的转速，汽轮机转速越低，其排汽余速损失也就越低，相对可获得更高的内效率，此外，可采用更长的末级叶片，取得较充裕的排汽面积，因而其排汽压力也可做到相对更低。在传统的中小容量机组中，由于给水泵汽轮机与给水泵不同的转速要求特性差异尚不凸显，两者的转速设计通常是相互妥协而直接进行相连。

然而，随着机组容量的不断增大，给水泵容量已相对较大，以1000MW机组为例，单台给水泵设计功率约38MW，转速一般在4500～5300rpm，若仍然采用直接相连方式，对给水泵汽轮机来说，容量提升后，受制于汽缸结构、叶片强度等因素，尤其是受制于高速旋转下，高离心力导致的长叶片根部的高应力，末级叶片的长度及汽轮机的排汽面积受到限制，给水泵汽轮机在额定工况下的排汽压力就会很高，这样，不仅经济性差，甚至难以与给水泵转速进行匹配，可见这种直接相连的方式，其合理性已不复存在。尤其是在高纬度地区，平均气温低，若能将给水泵汽轮机的排汽压力降低至与环境条件相匹配的水平，其进汽（主汽轮机抽汽）的有效焓降会显著增加，从而能使其运行经济性得到大幅提升。

鉴于现有技术的上述不足，本发明的目的是提供一种成本低、高适用性、高可靠性、高效率的高低转速汽动给水泵系统。

发明内容

本发明提供的一种高低转速汽动给水泵系统，包括转速可调的低转速给水泵汽轮机、高转速给水泵和增速齿轮箱；其特征在于，所述给水泵汽轮机通过所述增速齿轮箱间接驱动所述给水泵。

其特征在于，还包括前置泵、减速齿轮箱，所述前置泵通过所述减速齿轮箱与所述给水泵汽轮机连接，所述前置泵与所述给水泵分别布置在所述给水泵汽轮机的两侧

进一步地，其特征在于，所述增速齿轮箱与所述减速齿轮箱组成一个复合齿轮箱，所述给水泵汽轮机通过所述复合齿轮箱分别与并联连接的所述前置泵、所述给水泵相连，所述给水泵与所述复合齿轮箱的增速侧连接，所述前置泵与所述复合齿轮箱的减速侧连接。

本发明提供的一种高低转速给水泵汽轮机系统，主要具有如下优点：1、本发明利用增速齿轮箱将高转速给水泵与低转速给水泵汽轮机进行间接相连，可使得两者的转速设计非常灵活，完全可根据各自最佳的转速需求进行设计，因而，给水泵转速可设计得相对较高，这样，不但能获得相对较高的泵效率，且泵的直径相对变小，给水泵的制造成本相对降低，泵壳变薄，启动及变负荷适应性相对提高；而给水泵汽轮机转速则可设计相对较低，不仅突破容量的限制，还可实现更高的内效率，获得更低的排汽压力，因而具有更好的运行经济性。2、本发明可进一步将前置泵纳入系统之内，通过减速齿轮箱机械式间接驱动前置泵，在不采用任何型式的电子电力变频器，就可实现前置泵变转速运行，与常规“工频驱动前置泵”方式比较，具有运行经济性好、可靠性高等优势，同时，前置泵也采用给水泵汽轮机来驱动，使得汽轮机容量相对增加，其内效率也因此得到提升。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1、图2、图3是本发明的具体实施例的系统示意图；

图中标记：1：给水泵；2：增速齿轮箱；3：给水泵汽轮机；4：减速齿轮箱；5：前置泵；6：复合齿轮箱。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明的一种高低转速汽动给水泵系统的具体实施例，它包括给水泵汽轮机3、给水泵1、增速齿轮箱2。随着机组负荷变化，相应调节（改变）进入该汽轮机的蒸汽参数及抽汽量，使该汽轮机转速相应变化，从而通过齿轮箱间接改变给水泵转速。

本发明下的低转速给水泵汽轮机，相对高转速的给水泵汽轮机来说，由于其转速低，可选取更长的末级叶片，取得较充裕的排汽面积，从而可获得更低的排汽压力，以某1350MW机组为例，其给水泵汽轮机容量要求达53MW，而目前的给水泵汽轮机制造工艺，若采用传统高转速的给水泵汽轮机，根本没法实现100%容量的单给水泵汽轮机，为此传统方案则只能采用两台50%容量的给水泵汽轮机，这样不仅投资增加，经济性也差。而若采用本发明的低转速汽动给水泵系统，则给水泵汽轮机完全可根据自身最佳转速来设计，采用相对低的转速，例如，给水泵汽轮机的转速可设计为3000rpm或更低，这样不仅突破了单给水泵汽轮机容量的限制，还可以使得给水泵汽轮机的内效率因此而提升，其排汽压力也可做得更低；同样的，给水泵转速则完全不受限制，也可根据自身最佳转速来进行设计，例如6000rpm或更高。这样可实现多重功效，一方面，给水泵内效率因转速提高可相对提高约1%，另一方面，给水泵汽轮机的内效率也可提高2%，并且其排汽压力可降低约2KPa，当然，由于两者之间设置了增速齿轮箱，这会存在一定的效率损失，但由于齿轮箱技术的发展，目前齿轮箱的效率已高达99.5%，即齿轮箱存在约0.5%的效率损失。综合上述三方面的影响，折算成机组煤耗，可因此下降约0.5g/kWh。

实施例2

如图2所示，本发明的一种高低转速汽动给水泵系统的另一具体实施例，它包括给水泵汽轮机3、给水泵1、增速齿轮箱2、前置泵5、减速齿轮箱4。随着机组负荷变化，相应调节（改变）进入该给水泵汽轮机的蒸汽参数及抽汽量，使该汽轮机转速相应变化，从而通过齿轮箱间接改变给水泵和前置泵的转速。

与实施例1相比，该实施例增设了减速齿轮箱和前置泵系统。该方案将前置泵纳入高低转速给水泵汽轮机系统。因此，在低负荷工况下，相比较常规工频驱动布置方式，该方案不仅可实现前置泵各工况处于相对高效区运作，提高其经济性，而且大大降低了工频电源带来的电气故障风险，提高了系统运行的可靠性。同时，该方案相对增加了给水泵汽轮机的容量，因此还可进一步使给水泵汽轮机的内效率得到相应提高。

实施例3

如图3所示，本发明的一种高低转速汽动给水泵系统的另一具体实施例，它包括给水泵汽轮机3、给水泵1、前置泵5、复合齿轮箱6。随着机组负荷变化，相应调节（改变）进入该给水泵汽轮机的蒸汽参数及抽汽量，使该给水泵汽轮机转速相应变化，从而通过齿轮箱间接改变给水泵和前置泵的转速。

与实施例二相比，该实施例通过“一输入两输出”复合齿轮箱将前置泵与给水泵并联在汽轮机一侧，即：输入端连接汽轮机，两输出端分别并联直接给水泵和前置泵。该实施例利用一个复合齿轮箱，投资成本相对低，另外还可实现给水泵、前置泵同侧布置，留出了给水泵汽轮机的另一侧空间。

以上详细描述了本发明的具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种高低转速汽动给水泵系统，包括转速可调的低转速给水泵汽轮机、高转速给水泵和增速齿轮箱，其特征在于，所述低转速给水泵汽轮机通过所述增速齿轮箱间接驱动所述高转速给水泵。

2.如权利要求1所述的一种高低转速汽动给水泵系统，其特征在于，还包括前置泵、减速齿轮箱，所述前置泵通过所述减速齿轮箱与所述给水泵汽轮机连接，所述前置泵与所述给水泵分别布置在所述给水泵汽轮机的两侧。

3.如权利要求2所述的一种高低转速汽动给水泵系统，其特征在于，所述增速齿轮箱与所述减速齿轮箱组成一个复合齿轮箱，所述给水泵汽轮机通过所述复合齿轮箱分别与并联连接的所述前置泵、所述高转速给水泵相连，所述给水泵与所述复合齿轮箱的增速侧连接，所述前置泵与所述复合齿轮箱的减速侧连接。