CN108757058A - 发电机组及其发电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发电设备技术领域，公开了一种发电机组及其发电方法。发电机组包括励磁机、一台发电机和两台汽轮机；所述发电机的主轴的两端均为动力输入端；所述两台汽轮机分别设置在所述发电机的主轴的两端，所述两台汽轮机的主轴与所述发电机的主轴连接，且，至少一台汽轮机的主轴与所述发电机的主轴通过变速组件连接；所述励磁机与所述发电机连接。本发明发电机组及其发电方法使电站的厂房土建成本、设备采购成本、设备运维成本、人力成本等都大大降低，并在提高了整个电站的发电效率的同时降低了设备的故障率，为电站提供了高效低耗的解决方案。

Description

发电机组及其发电方法

技术领域

本发明涉及发电设备技术领域，尤其是涉及一种发电机组及其发电方法。

背景技术

发电机为人们的生活和生产提供着电力保障，是我们生活中不可或缺的高端装备。在国家政策的指引下，余热发电、垃圾焚烧、自备电厂等为中小型汽轮发电机组的发展提供了良好的机遇。

传统的汽轮发电机组通常的配置为一台汽轮机配套一台发电机及其电气接入系统，这种布置形式有如下主要缺点：一是厂房布置复杂，需布置多个汽轮机平台，汽、油、水管路等布置复杂，施工难度较大；二是成本较高，除了多台发电机、汽轮机的成本外，每台汽轮机发电机组都需配套辅助设备、自动调节、输出变电等系统，并需增加配备专业运行人员，增加了发电成本；三是效率较低，发电机功率越小效率越低；四是故障率增大，每台发电机的故障率叠加，使得电站的维护保养成本增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发电机组，以解决现有技术中存在的汽轮发电机组的布置与安装方式存在的发电效率低、故障率高的技术问题。

本发明的目的还在于提供一种发电机组发电方法，以解决现有技术中存在的发电效率低、故障率高的技术问题。

基于上述第一目的，本发明提供了一种发电机组，包括励磁机、一台发电机和两台汽轮机；

所述发电机的主轴的两端均为动力输入端；

所述两台汽轮机分别设置在所述发电机的主轴的两端，所述两台汽轮机的主轴与所述发电机的主轴连接，且，至少一台汽轮机的主轴与所述发电机的主轴通过变速组件连接；

所述励磁机与所述发电机连接。

进一步地，所述两台汽轮机分别为第一汽轮机和第二汽轮机，所述第一汽轮机上连接有第一变速组件，所述第二汽轮机上连接有第二变速组件；

所述发电机的主轴一端与所述第一变速组件的输出轴通过第一联轴器连接，所述发电机主轴的另一端与所述第二变速组件的输出轴通过第二联轴器连接。

进一步地，所述发电机的额定功率不小于所述第一汽轮机和第二汽轮机的额定功率之和。

进一步地，所述发电机包括机壳、定子、转子以及两轴承座；

所述定子和所述转子分别设置在所述机壳内，所述励磁机和所述两轴承座分别设置在所述机壳的外部，且所述两轴承座分别设置在所述机壳的两端，所述发电机的主轴的两端穿出所述机壳并支撑在相应端的轴承座上；

所述转子与所述发电机的主轴同轴设置并为一体结构，所述定子套设在所述转子外围；

所述励磁机设置在靠近所述第一汽轮机的轴承座与所述第一联轴器之间，或，所述励磁机设置在靠近所述第二汽轮机的轴承座与所述第二联轴器之间。

进一步地，所述机壳包括壳体以及与所述壳体密封连接的两端盖，所述两端盖分别设置在所述壳体面向所述两轴承座的侧面，所述两端盖上分别设置有供所述发电机主轴穿过的通孔，且所述端盖与所述发电机主轴密封配合。

进一步地，所述定子包括铁芯和与所述铁芯连接的定子绕组；

所述壳体通过隔板与所述铁芯连接，且所述隔板与所述铁芯之间填充有密封垫。

进一步地，所述发电机还包括风道架，所述风道架套设于所述铁芯的外周上，所述风道架设有多个导风通道，所述导风通道与所述壳体的内部连通。

进一步地，还包括冷却器，所述冷却器与所述导风通道连通；

所述壳体的下部设置有出风斗。

进一步地，还包括控制器和测温组件；

所述测温组件设置在所述定子上，用于检测所述定子的温度；

所述控制器与所述发电机的控制组件、第一汽轮机的控制组件、第二汽轮机的控制组件、变速组件、测温组件、冷却器分别电连接。

基于上述第二目的，本发明还提供了一种发电机组发电方法，包括如上述任一项所述的发电机组，所述方法具体为：

步骤1：第一汽轮机进汽，第一汽轮机的主轴拖动所述发电机的主轴和第二汽轮机的主轴转动；

步骤2：所述发电机的主轴和所述第二汽轮机的主轴达到额定转速，所述发电机空载调序，并将发电机制造的电能输出；

步骤3：所述励磁机自动调节使发电机的功率达到所述第一汽轮机的额定功率；

步骤4：所述第二汽轮机进汽，所述第二汽轮机维持额定转速，所述第二汽轮机的功率逐渐增大到其额定功率；与此同时，励磁机自动逐渐调节使所述发电机的功率逐渐增加，最终所述发电机的输出功率达到所述第一汽轮机和所述第二汽轮机的额定功率之和。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的发电机组包括励磁机、一台发电机和两台汽轮机；所述发电机的主轴的两端均为动力输入端；所述两台汽轮机分别设置在所述发电机的主轴的两端，所述两台汽轮机的主轴与所述发电机的主轴连接，且，至少一台汽轮机的主轴与所述发电机的主轴通过变速组件连接；所述励磁机与所述发电机连接。本发明发电机组通过在发电机的主轴两端分别接入一台汽轮机，且两台汽轮机的转速可以通过变速组件调节为一致，从而实现了两台汽轮机同时驱动一台发电机的发电模式。两台汽轮机可以同时驱动发电机，促进了发电机达到额定功率，从而提高了发电机组的发电效率；同时，在其中一台汽轮机出现故障时，发电机仍可以正常运行，降低了发电机组的故障率；进一步，简化了发电厂的设备布置，相比现有一台汽轮机驱动一台发电机(两台汽轮机需搭配两台发电机)的形式，本发明发电机组的走线、管路、配套设备等更加简洁。可见，相比现有一台汽轮机驱动一台发电机(两台汽轮机需搭配两台发电机)的形式，本发明发电机组使电站的厂房土建成本、设备采购成本、设备运维成本、人力成本等都大大降低，并在提高了整个电站的发电效率的同时降低了设备的故障率，为电站提供了高效低耗的解决方案。

本发明提供的发电机组发电方法，包括如上述任一项所述的发电机组，所述方法具体为：步骤1：第一汽轮机进汽，第一汽轮机的主轴拖动所述发电机的主轴和第二汽轮机的主轴转动；步骤2：所述发电机的主轴和所述第二汽轮机的主轴达到额定转速，所述发电机空载调序，并将发电机制造的电能输出；步骤3：所述励磁机自动调节使发电机的功率达到所述第一汽轮机的额定功率；步骤4：所述第二汽轮机进汽，所述第二汽轮机维持额定转速，所述第二汽轮机的功率逐渐增大到其额定功率；与此同时，励磁机自动逐渐调节使所述发电机的功率逐渐增加，最终所述发电机的输出功率达到所述第一汽轮机和所述第二汽轮机的额定功率之和。本发明发电机组发电方法是利用上述发电机组来进行发电，其具有与本发明发电机组相同的有益效果，通过上述对本发明发电机组有益效果的描述也能够直观的获得，在此不再详细赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明发电机组的简单示意图；

图2为本发明发电机组的发电机的示意图。

图标：1-第一汽轮机；2-第二汽轮机；3-第一变速组件；4-第二变速组件；5-第一联轴器；6-第二联轴器；7-发电机；71-上罩体；72-下罩体；72a-出风斗；73-端盖；74-铁芯；74a-定子绕组；75-转子；75a-转子绕组；76-励磁机；77-护环；78-底板；79-隔板；79a-导风通道；8-第一轴承座；9-第二轴承座。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

参见图1至图2所示，本实施例提供了一种发电机组，包括励磁机76、一台发电机7和两台汽轮机。

其中，所述发电机7的主轴的两端均为动力输入端。所述两台汽轮机分别设置在所述发电机7的主轴的两端，所述两台汽轮机的主轴与所述发电机7的主轴连接，且，至少一台汽轮机的主轴与所述发电机7的主轴通过变速组件连接。所述励磁机76与所述发电机7连接。

可以理解的是，变速组件指的是能够实现汽轮机的转速调节的装置，例如齿轮箱等。变速组件可以只在一台汽轮机的主轴上设置，也可以在两台汽轮机的主轴上分别设置变速组件，下面的实施例均以两台汽轮机上分别设置变速组件为例进行说明。为了方便描述，两台汽轮机分别定义为第一汽轮机1和第二汽轮机2，所述第一汽轮机1上连接有第一变速组件3，所述第二汽轮机2上连接有第二变速组件4；所述发电机7主轴的一端与所述第一变速组件3的输出轴通过第一联轴器5连接，所述发电机7主轴的另一端与所述第二变速组件4的输出轴通过第二联轴器6连接。

本实施例发电机组通过在发电机7的主轴两端分别接入一台汽轮机，且两台汽轮机的输出转速可以通过变速组件调节一致，从而实现了两台汽轮机同时驱动一台发电机7的发电模式。两台汽轮机同时驱动发电机7，促进了发电机7达到额定功率，从而提高了发电机组的发电效率；同时，在其中一台汽轮机出现故障时，发电机7仍可以正常运行，降低了发电机组的故障率；进一步，简化了发电厂的设备布置，相比现有一台汽轮机驱动一台发电机7((两台汽轮机需搭配两台发电机7))的形式，本实施例发电机组的走线、管路、配套设备等更加简洁。

可见，相比现有一台汽轮机驱动一台发电机7(两台汽轮机需搭配两台发电机7)的形式，本发明发电机组使电站的厂房土建成本、设备采购成本、设备运维成本、人力成本等都大大降低，并在提高了整个电站的发电效率的同时降低了设备的故障率，为电站提供了高效低耗的解决方案。

需要说明的是，为了保证汽轮机能量的转化，发电机7的额定功率应当大于或等于所述第一汽轮机1和第二汽轮机2的功率之和。优选的，为了获得最佳的电能转化，发电机7的额定功率等于所述第一汽轮机1和第二汽轮机2的功率之和。

可以理解的是，本实施例发电机组通过两个功率较小的汽轮机来驱动额定功率较大的发电机7发电，一方面，保证了发电效率；另一方面，针对某些采用余热回收而产生动力的汽轮机，即使其功率较小也可以直接与发电机7连接来进行发电，从而使得余热利用更加充分。

如图2所示，本实施例发电机组的汽轮机为通常通用的汽轮机，发电机7具体包括静止部件和旋转部件两部分，其中，静止部件包括机壳、两轴承座、定子、冷却器及测温组件，所述机壳、两轴承座均设置在同一底板78上，所述机壳包括壳体以及与壳体密封连接的两端盖73，所述壳体可分为上罩体71和下罩体72，所述下罩体72上设置有出风斗72a，所述定子包括铁芯74和与所述铁芯74连接的定子绕组74a；所述旋转部件主要由转子75构成，转子75即为与发电机7主轴一体的转动结构，转子75上设置有转子绕组75a，转子75上连接有护环77。

为了方便描述定义，两轴承座分别为第一轴承座8和第二轴承座9。

所述定子和所述转子75分别设置在所述机壳内，所述励磁机76和所述第一轴承座8和第二轴承座9分别设置在所述壳体的外部，且所述第一轴承座8设置在壳体的第一端，所述第二轴承座9设置在壳体的第二端；所述发电机7的主轴的两端穿出所述机壳并支撑在相应端的轴承座上。所述转子75与所述发电机7的主轴同轴设置并为一体结构，所述定子套设在所述转子75外围；所述励磁机76设置在第一轴承座8与所述第一联轴器5之间，或，所述励磁机76设置在第二轴承座9与所述第二联轴器6之间。

需要说明的是，壳体的第一端是靠近第一轴承座8的一端，所述第一轴承座8与第一变速组件3、第一联轴器5设置在壳体的相同侧；壳体的第二端是靠近第二轴承座9的一端，所述第二轴承座9与第二变速组件4、第二联轴器6设置在壳体的相同侧。

壳体的两端盖73分别对应壳体的第一端和第二端，也即，所述两端盖73分别设置在所述壳体面向所述两轴承座的侧面，所述两端盖73上分别设置有供所述发电机7主轴穿过的通孔，且所述端盖73与所述发电机7主轴密封配合。

壳体的内壁通过隔板79与铁芯74连接，且在隔板79与铁芯74之间填充油密封垫，密封垫既能防止隔板79之间漏风，又能防止振动的传递。

隔板79与风道架相互连接，将壳体内分隔成多个风室，风道架套设于铁芯74并安装于底板78上，风道架设置有多个导风通道79a，导风通道79a与壳体内相互连通，导风通道79a将风导向各个风道内，与换热后的空气通过壳体的下部的出风斗72a流出。

壳体的上方安装有冷却器，且对应壳体的两端分别安装一冷却器，第一端的冷却器将下方风室的空气导入到与其相邻右侧的风室内，第二端的冷却器将下方凤室的空气导入到与其相邻的左侧风室内。需要说明的是，第一端的冷却器指的是与壳体的第一端对应的冷却器，也即是附图2的左侧，第二端的冷却器指的是壳体的第二端对应的冷却器，也即附图2的右侧；附图2中未画出冷却器以及第一端的导风通道，但左右两侧的导风通道结构相同。这种设计下，冷却器可以对铁芯进行更均匀的散热。

所述测温组件设置在所述定子上，用于实时监测所述定子的温度。

本实施例发电机组还包括控制器，所述还包括控制器；所述控制器与所述发电机7的控制组件、第一汽轮机1的控制组件、第二汽轮机2的控制组件、第一变速组件3的控制组件、第二变速组件4的控制组件、测温组件、励磁机76以及冷却器的控制组件分别电连接。

控制器可以为一般通用的工业PLC，其可以实现发电机7、第一汽轮机1和第二汽轮机2的连锁智能控制；同时，测温组件可以是带有信号发射装置的热电偶，所述热电偶将测得的实时温度反馈给控制器，所述控制器根据热电偶的反馈信息控制冷却器的输出功率。

综上所述，本发明带来的有益效果为：

本发明发电机组的发电机7的主轴(发电机转子)采用两端联轴器与各自驱动汽轮机连接的方式，实现前后汽轮机与中间发电机7连接的“2+1”的结构形式，结构紧凑、轴系稳定，电磁方案优化合理、效率较高，可为分布式汽轮机布置的电厂电站提供高效率、低成本的发电方案。

实施例二

本实施例提供一种发电机组发电方法，其采用实施例一所述的发电机组。具体方法所述方法包括：

步骤1：所述第一汽轮机1进汽，所述第一汽轮机1的主轴拖动所述发电机7的主轴和所述第二汽轮机2的主轴转动。第一汽轮机1的额定功率应当大于第二汽轮机2的额定功率。

步骤2：所述发电机7的主轴和所述第二汽轮机2的主轴达到额定转速，所述发电机7空载调序，并将发电机7制造的电能输出(一并采用并入国家电网的方式输出)。

步骤3：所述励磁机76自动调节使发电机7的功率达到所述第一汽轮机1的额定功率。

步骤4：所述第二汽轮机2进汽，所述第二汽轮机2维持额定转速，此时第二汽轮机2变为驱动机，所述第二汽轮机2的功率逐渐增大到其额定功率；与此同时，励磁机76自动逐渐调节使所述发电机7的功率逐渐增加，最终所述发电机7的输出功率达到所述第一汽轮机1和所述第二汽轮机2的额定功率之和，即发电机组达到额定工况。

需要说明的是，第一汽轮机1配合第一变速组件3的最终输出转速、第二汽轮机2配合第二变速组件4的最终输出转速均应与发电机7的额定转速一致，具体转速的调节，可采用控制器对第一变速组件3和第二变速组件4的调节来实现。

本实施例发电机组发电方法实现了不同参数、不同功率的汽轮机同时驱动一台发电机7发电，其与本发明提供的发电机组相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种发电机组，其特征在于，包括励磁机、一台发电机和两台汽轮机；

所述发电机的主轴的两端均为动力输入端；

所述两台汽轮机分别设置在所述发电机的主轴的两端，所述两台汽轮机的主轴与所述发电机的主轴连接，且，至少一台汽轮机的主轴与所述发电机的主轴通过变速组件连接；

所述励磁机与所述发电机连接。

2.根据权利要求1所述的发电机组，其特征在于，所述两台汽轮机分别为第一汽轮机和第二汽轮机，所述第一汽轮机上连接有第一变速组件，所述第二汽轮机上连接有第二变速组件；

所述发电机的主轴一端与所述第一变速组件的输出轴通过第一联轴器连接，所述发电机主轴的另一端与所述第二变速组件的输出轴通过第二联轴器连接。

3.根据权利要求2所述的发电机组，其特征在于，所述发电机的额定功率不小于所述第一汽轮机和第二汽轮机的额定功率之和。

4.根据权利要求3所述的发电机组，其特征在于，所述发电机包括机壳、定子、转子以及两轴承座；

所述定子和所述转子分别设置在所述机壳内，所述励磁机和所述两轴承座分别设置在所述机壳的外部，且所述两轴承座分别设置在所述机壳的两端，所述发电机的主轴的两端穿出所述机壳并支撑在相应端的轴承座上；

所述转子与所述发电机的主轴同轴设置并为一体结构，所述定子套设在所述转子外围；

所述励磁机设置在靠近所述第一汽轮机的轴承座与所述第一联轴器之间，或，所述励磁机设置在靠近所述第二汽轮机的轴承座与所述第二联轴器之间。

5.根据权利要求4所述的发电机组，其特征在于，所述机壳包括壳体以及与所述壳体密封连接的两端盖，所述两端盖分别设置在所述壳体面向所述两轴承座的侧面，所述两端盖上分别设置有供所述发电机主轴穿过的通孔，且所述端盖与所述发电机主轴密封配合。

6.根据权利要求5所述的发电机组，其特征在于，所述定子包括铁芯和与所述铁芯连接的定子绕组；

所述壳体通过隔板与所述铁芯连接，且所述隔板与所述铁芯之间填充有密封垫。

7.根据权利要求6所述的发电机组，其特征在于，所述发电机还包括风道架，所述风道架套设于所述铁芯的外周上，所述风道架设有多个导风通道，所述导风通道与所述壳体的内部连通。

8.根据权利要求7所述的发电机组，其特征在于，还包括冷却器，所述冷却器与所述导风通道连通；

所述壳体的下部设置有出风斗。

9.根据权利要求8所述的发电机组，其特征在于，还包括控制器和测温组件；

所述测温组件设置在所述定子上，用于检测所述定子的温度；

所述控制器与所述发电机的控制组件、第一汽轮机的控制组件、第二汽轮机的控制组件、变速组件、测温组件、冷却器分别电连接。

10.一种发电机组发电方法，基于如上述权利要求1-9任一项所述的发电机组，其特征在于，所述方法具体包括：

步骤1：第一汽轮机进汽，第一汽轮机的主轴拖动所述发电机的主轴和第二汽轮机的主轴转动；

步骤2：所述发电机的主轴和所述第二汽轮机的主轴达到额定转速，所述发电机空载调序，并将发电机制造的电能输出；

步骤3：所述励磁机自动调节使发电机的功率达到所述第一汽轮机的额定功率；

步骤4：所述第二汽轮机进汽，所述第二汽轮机维持额定转速，所述第二汽轮机的功率逐渐增大到其额定功率；与此同时，励磁机自动逐渐调节使所述发电机的功率逐渐增加，最终所述发电机的输出功率达到所述第一汽轮机和所述第二汽轮机的额定功率之和。