CN111794986A - 一种能量梯级利用变频运行的风机动力中心系统 - Google Patents

一种能量梯级利用变频运行的风机动力中心系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种能量梯级利用变频运行的风机动力中心系统，包括背压式小汽轮机、发电机、工业用汽用户、四象限变频器、齿轮减速器、引风机、送风机等装置，该系统通过背压式汽轮机将原动力系统中汽轮机等剩余蒸汽引入到本系统中，使得整个动力系统的剩余能量能够综合利用，该系统将蒸汽引入后通过汽轮机，先利用背压式汽轮机发电用于驱动风机动力中心，多余的电通过四象限变频器进入电厂母线，当背压式汽轮机所发电不足以驱动风机动力中心，则通过四象限变频器从厂内母线系统获得电能来驱动风机动力中心。整个动力中心通过四象限变频器的逆变作用，可以实现任意工况变频运行。动力中心发生故障，则切回高厂变带三大风机。

Description

一种能量梯级利用变频运行的风机动力中心系统
【技术领域】
本发明属于燃煤机组节能降耗领域，具体涉及一种能量梯级利用变频运行的风机动力中心系统。
【背景技术】
火力发电厂在进行设计时，辅机选型往往都按最大负荷选择并留有一定的余量。而在实际运行时，由于偏离设计工况点，辅机运行效率一般均较设计值低，造成电能损耗，尤其是当火电机组参与调峰后，由于辅机效率偏低产生的电能损耗严重。因此，在条件允许的情况下，部分辅机采用变频调速运行，降低节流损失并提高其运行效率，往往可以产生比较好的节能效果，但是当前采用的辅机统调动力源难以实现任意工况都变频运行。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种能量梯级利用变频运行的风机动力中心系统，以解决现有设备中，辅机统调动力源难以实现任意工况都变频运行的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种能量梯级利用变频运行的风机动力中心系统，包括：背压式汽轮机，背压式汽轮机的输出端连接有变频发电机，变频发电机的动力输出管路分为两个并联的主路，分别为第一主路和第二主路；
第一主路分为并联的第一支路和第二支路，其中第一支路上依次设置有四象限变频器和第二开关，第二支路上设置有第一开关；第二开关后的第一支路和第一开关后的第二支路汇合后形成第三主路，第三主路连接至母线；
所述第二主路上连接有辅机；
背压式汽轮机的蒸汽输入端连接至汽轮机或锅炉的蒸汽输出端。
本发明的进一步改进在于：
优选的，背压式汽轮机和变频发电机之间设置有齿轮减速箱。
优选的，背压式汽轮机的气体输出端连接有用户。
优选的，所述第二主路分为若干个并联的支路，每一个支路连接有一个辅机。
优选的，所述支路数量为三个，分别为第三支路、第四支路和第五支路。
优选的，第三支路上连接有引风机，第四支路上连接有送风机，第五支路上连接有一次风机。
优选的，所述第一开关和第二开关均为10kV接触式开关。
优选的，所述背压式汽轮机为变转速高速背压式汽轮机。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种能量梯级利用变频运行的风机动力中心系统，包括背压式汽轮机、发电机、四象限变频器和等装置，该系统通过背压式汽轮机将原动力系统中汽轮机等剩余蒸汽引入到本系统中，使得整个动力系统的剩余能量能够综合利用以驱动辅机，该系统将蒸汽引入后通过汽轮机，先利用背压式汽轮机发电用于驱动风机动力中心的辅机，多余的电通过四象限变频器进入电厂母线，背压式汽轮机所发电不足以驱动辅机时，则通过四象限变频器从厂内母线系统获得电能来驱动风机动力中心的辅机，若该系统发生故障，则切回高厂变带辅机。本发明利用背压式汽轮机进行发电带动辅机，并进行能量梯级利用，有效避免了冷源损失，同时汽轮机采用全周进汽，提高了小汽轮机的循环效率。其中变频器采用四象变频器可以实现任意工况变频运行，采用四象限变频器的好处在于整个动力中心任意工况都可以变频运行，无论变频发电机产生多大频率的电能，都可以通过四象限变频器逆变成为频率50赫兹的电能进入母线，同时，当从母线获得频率50赫兹的电能也可以通过四象限变频器逆变到变频发电机所产生的相同频率的电能共同驱动风机。
进一步的，汽轮机和发电机之间设置有齿轮减速箱，实现动力的传输。
进一步的，排汽全部被工业用户利用，无冷源损失，热经济性高，系统简单，检修维护工作量小，热经济性好。
进一步的，同时汽轮机通过分支能够带动并联的多个辅机。
进一步的，所述开关为10kV接触式开关，以实现动力源的切换。
进一步的，在选取驱动负荷中心的小汽轮机时，采用纯凝式小汽轮机时，会带来冷源损失，为了进一步提升机组经济性，考虑把高品位的能量进行梯级利用，汽轮机选用变转速高速背压式汽轮机，排汽为工业用户提供满足其参数要求的供汽。
【附图说明】
图1为本发明的系统结构图；
其中：1-背压式汽轮机；2-用户；3-齿轮减速箱；4-变频发电机；5-第一开关；6-送风机；7-一次风机；8-引风机；9-四象限变频器；10-第二开关；11-母线；12-第一主路；13-第二主路；14-第一支路；15-第二支路；16-第三支路；17-第四支路；18-第五支路；19-第三主路。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等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；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；此外，除非另有明确的规定和限定，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；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。
参见图1，本发明包括背压式汽轮机1、用户2、齿轮减速箱3、变频发电机4、第一开关5、送风机6、一次风机7、引风机8、四象限变频器9、第二开关10和母线11。背压式汽轮机1的汽源取自锅炉或汽轮机的某处抽汽，使得本发明的整个系统能够充分利用原有的锅炉或汽轮机剩余的蒸汽，背压式汽轮机1设置有动力输出端和气体输出端，背压式汽轮机1的动力输出端和齿轮减速箱3连接，背压式汽轮机1的气体输出端和用户2连接，齿轮减速箱3的输出端和变频发电机4连接，变频发电机4的输出管路分为两个并联的主路，分别为第一主路12和第二主路13，第一主路12又分为并联的两个支路，分别为第一支路14和第二支路15，其中第一支路14上设置有四象限变频器9和第二开关10，第二支路15上设置有第一开关5，第二支路15和第二开关10后的第一支路14汇合后形成第三主路19，第三主路19上连接有母线11。第二主路13分为三个并联的支路，分别为第三支路16、第四支路17和第五支路18，其中第三支路16上连接有引风机8，第四支路17上连接有送风机6，第五支路18上连接有一次风机7。
本发明的工作原理：
变转速高速背压式汽轮机1汽源取自机组锅炉或汽轮机某处抽汽，通过齿轮减速箱3和联轴器直驱变频发电机4，变频发电机4根据机组实际情况产生频率可调的电源驱动6送风机、7一次风机和8引风机等三大风机经济运行。当发电机4产生的电能超过三大风机所需的电功率，打开10kV接触式开关10和关闭10kV接触式开关5，这时多余的电能通过四象限变频器9进入电厂母线11上网供电。当发电机4产生的电能不足以驱动三大风机，打开10kV接触式开关10和关闭10kV接触式开关5，这时候需要从电厂母线10获得电能通过四象限变频器9逆变共同驱动三大风机。当小汽轮机需要检修或者存在故障时，打开智能控制开关5和关闭智能控制开关10，从电厂母线11全部获得电能来驱动三大风机。变转速高速背压式汽轮机1发电后的排汽供给工业用汽用户2。
本发明中，汽轮机选用背压式汽轮机1，如果用来发电的小汽轮机采用纯凝式，将带来较大的冷源损失。考虑到工业用汽用户，可以采用背压式小汽轮机实现能量梯级利用，并消除小汽轮机的冷源损失。先将高品质的蒸汽用来发电带动风机运转，然后将排汽用于工业供汽。
本发明通过高转速变转速汽轮机驱动发电频率可调的小发电机产生与需求运行频率相等的电能，继而带动各辅机运行，在减小系统节流损失提高传动效率的同时，系统更为集中、简单，便于维护，以动力中心的形式带动电厂全部辅机，实现难度较大。火力发电机组所配备的风机分为动叶可调风机和静叶可调风机两种类型。无论动叶可调风机还是工频运行的静叶可调风机，在机组低负荷运行时，效率均比较低，耗电量相对较大。比较可行的做法是以动力中心带动运行频率一致的主要辅机设备，其他辅机仍然通过厂用电源带动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种能量梯级利用变频运行的风机动力中心系统，其特征在于，包括：背压式汽轮机(1)，背压式汽轮机(1)的输出端连接有变频发电机(4)，变频发电机(4)的动力输出管路分为两个并联的主路，分别为第一主路(12)和第二主路(13)；
第一主路(12)分为并联的第一支路(14)和第二支路(15)，其中第一支路(14)上依次设置有四象限变频器(9)和第二开关(10)，第二支路(15)上设置有第一开关(5)；第二开关(10)后的第一支路(10)和第一开关(5)后的第二支路(15)汇合后形成第三主路(19)，第三主路(19)连接至母线(11)；
所述第二主路(13)上连接有辅机；
背压式汽轮机(1)的蒸汽输入端连接至汽轮机或锅炉的蒸汽输出端。
2.根据权利要求1所述的一种能量梯级利用变频运行的风机动力中心系统，其特征在于，背压式汽轮机(1)和变频发电机(4)之间设置有齿轮减速箱(3)。
3.根据权利要求1所述的一种能量梯级利用变频运行的风机动力中心系统，其特征在于，背压式汽轮机(1)的气体输出端连接有用户(2)。
4.根据权利要求1所述的一种能量梯级利用变频运行的风机动力中心系统，其特征在于，所述第二主路(13)分为若干个并联的支路，每一个支路连接有一个辅机。
5.根据权利要求4所述的一种能量梯级利用变频运行的风机动力中心系统，其特征在于，所述支路数量为三个，分别为第三支路(16)、第四支路(17)和第五支路(18)。
6.根据权利要求5所述的一种能量梯级利用变频运行的风机动力中心系统，其特征在于，第三支路(16)上连接有引风机(8)，第四支路(17)上连接有送风机(6)，第五支路(18)上连接有一次风机(7)。
7.根据权利要求1所述的一种能量梯级利用变频运行的风机动力中心系统，其特征在于，所述第一开关(5)和第二开关(10)均为10kV接触式开关。
8.根据权利要求1所述的一种能量梯级利用变频运行的风机动力中心系统，其特征在于，所述背压式汽轮机(1)为变转速高速背压式汽轮机。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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