CN112483419A - 一种灵活切换的双动力锅炉给水泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于火力发电技术领域，具体涉及一种灵活切换的双动力锅炉给水泵系统。其技术方案为：一种灵活切换的双动力锅炉给水泵系统，包括给水泵，给水泵的输出轴的一端连接有第一离合器，第一离合器的另一端连接有小汽轮机；所述给水泵的输出轴的另一端连接有第二离合器，第二离合器的另一端连接有变频电机。本发明提供了一种可有效降低初期投资、提高设备运行稳定性、简化系统配置和降低盘车功率的灵活切换的双动力锅炉给水泵系统。

Description

一种灵活切换的双动力锅炉给水泵系统

技术领域

本发明属于火力发电技术领域，具体涉及一种灵活切换的双动力锅炉给水泵系统。

背景技术

锅炉给水泵是燃煤火力发电站中的主要设备，布置在锅炉给水管路中，用来提升给水的压力。在现代燃煤电站中，锅炉给水泵是高耗能设备，例如在1000MW超超临界电站中，100％容量配置的给水泵最大所需功率达到40MW。为降低电站厂用电水平，同时为了满足给水泵变转速、变功率运行的需要，目前主流的配置是采用小汽轮机驱动给水泵。小汽轮机的汽源通常来自主机四段抽汽，经过小汽轮机做功后的乏汽排入凝汽器。小汽轮机与给水泵采用膜片式联轴器连接，根据主机不同的功率负荷，小汽轮机变转速变负荷运行，满足给水泵的出力需求。小汽轮机驱动给水泵的方式，有效的降低了厂用电率，同时满足了给水泵变转速变功率运行的需要，因此成为当今燃煤电站的首选。但是，这种方式仍然有一些弊端亟待改进。

首先关于给水泵组的启动。由于小汽轮机的汽源来自主机抽汽，因此在主机没有启动的时候，小汽轮机是缺少蒸汽来源从而没有办法启动。为解决这个问题，可以有两种方案：一是设置辅汽锅炉，通过燃油的辅汽锅炉产生蒸汽，蒸汽进入小汽轮机从而先行启动小汽轮机，待主机启动后关停辅汽锅炉，小汽轮机切换到采用主机抽汽的模式。二是设置电泵系统，即设置一组电动机+给水泵系统，由电动机启动拖动给水泵给锅炉供水，从而启动主机，待主机抽汽稳定后启动小汽轮机，最后在管路系统中由电泵给水切换为汽动给水泵给水。不管是采用辅汽锅炉，还是采用电泵系统，都需要增加额外的投资，并且辅汽锅炉在启动时需要消耗大量燃油，启动费用相当高。

第二个问题在于小汽轮机运行稳定性对主机的影响。在没有设置备用电动泵组的情况下，小汽轮机如果发生故障停机，那么主给水泵失掉动力，锅炉失去给水，整个电厂只能停机。如果设置了备用电动泵系统，在小汽轮机故障停机时，电动泵系统快速启动，锅炉给水切换为电泵给水，由于切换过程非常繁琐，即使配置了电泵系统，也常常没有办法及时切换到电泵给水从而保证主机不停机，因此，设置了电动泵系统也只能在某种意义上备用，并不能有效保证主机不停机。

第三个问题在于主机低负荷下小汽轮机的出力不能满足需求。由于小汽轮机汽源来自主机抽汽，而抽汽参数会随着主机负荷的变化而变化，主机负荷低时，抽汽参数相应会变低。虽然在主机负荷变低时，给水泵出力要求也会变低，但是通常小汽轮机在蒸汽参数变低时都不能满足给水泵出力要求。而解决这个问题目前的办法是设置切换汽源，即给小汽轮机设置一路来自主机再热冷段的汽源，该路汽源压力较高，通过一个切换阀进行控制，当小汽轮机出力不能满足要求时，切换阀打开，补充压力更高的蒸汽，保证小汽轮机出力满足要求。这种配置增加了切换阀，同时增加了管路系统，增加了投资成本。

第四个问题在于小汽轮机盘车。由于小汽轮机与给水泵直接连接，小汽轮机盘车就必须带着给水泵一起盘车。给水泵本身没有盘车的需求，并且由于给水泵内部间隙较小，在低速盘车时极易卡涩，因此给水泵盘车必须在较高的转速下进行。另一方面，小汽轮机的盘车是必不可少的，为了兼顾小汽轮机和给水泵，盘车转速通常在120r/min以上，并且盘车状态给水泵还存在一定负荷，因此整个盘车功率较大，1000MW超超临界电站100％容量给水泵汽轮机盘车功率达75KW，极大地消耗了电能。

综上，现有的给水泵系统无法同时解决初期投资高、设备运行稳定性差、系统配置复杂、盘车功率高的问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种可有效降低初期投资、提高设备运行稳定性、简化系统配置和降低盘车功率的灵活切换的双动力锅炉给水泵系统。

本发明所采用的技术方案为：

一种灵活切换的双动力锅炉给水泵系统，包括给水泵，给水泵的输出轴的一端连接有第一离合器，第一离合器的另一端连接有小汽轮机；所述给水泵的输出轴的另一端连接有第二离合器，第二离合器的另一端连接有变频电机。

由于给水泵的一端设置小汽轮机，另一端设置变频电机，则给水泵可分别由小汽轮机和变频电机驱动。变频电机可调速，则可根据需要改变变频电机的出力大小。在启动阶段通过采用变频电机启动，解决了启动初期小汽轮机没有蒸汽来源的问题，避免了设置辅汽锅炉以及辅汽锅炉在启动时耗能的问题，也避免了设置单独的电动给水泵组，降低了投资。在小汽轮机出故障时，变频电机可以及时替代，维持整个系统低负荷运转，相比于备用单独的电动给水泵组，该方式不需要设置另外一个给水泵，也不需要设置复杂的管路系统，减少了系统复杂性，降低了投资。在低负荷小汽轮机出力不足时，通过变频电机补足，不需要设置汽源切换阀以及相应的管道，系统简化且可靠性提高。小汽轮机盘车仅盘自身，不需要盘动整个轴系，极大降低了盘车功率，减少了用电负荷。

作为本发明的优选方案，所述变频电机电连接有变频器。变频器可有效控制变频电机的运行状态。

作为本发明的优选方案，所述小汽轮机上设置有进汽口和排汽口。

作为本发明的优选方案，所述进汽口设置于小汽轮机的小端，排汽口设置于小汽轮机的大端。

作为本发明的优选方案，所述给水泵上分别设置有进水口和出水口。

作为本发明的优选方案，所述小汽轮机上设置有调节阀。

本发明的有益效果为：

1.本发明的给水泵的一端设置小汽轮机，另一端设置变频电机，则给水泵可分别由小汽轮机和变频电机驱动。在启动阶段通过采用变频电机启动，解决了启动初期小汽轮机没有蒸汽来源的问题，避免了设置辅汽锅炉以及辅汽锅炉在启动时耗能的问题，也避免了设置单独的电动给水泵组，降低了投资。

2.在小汽轮机出故障时，变频电机可以及时替代，维持整个系统低负荷运转，相比于备用单独的电动给水泵组，该方式不需要设置另外一个给水泵，也不需要设置复杂的管路系统，减少了系统复杂性，降低了投资。

3.在低负荷小汽轮机出力不足时，通过变频电机补足，不需要设置汽源切换阀以及相应的管道，系统简化且可靠性提高。

4.小汽轮机盘车仅盘自身，不需要盘动整个轴系，极大降低了盘车功率，减少了用电负荷。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中，1-给水泵；2-第一离合器；3-小汽轮机；4-第二离合器；5-变频电机；6-变频器；11-进水口；12-出水口；31-进汽口；32-排汽口。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本实施例的灵活切换的双动力锅炉给水泵系统，包括给水泵1，给水泵1的输出轴的一端连接有第一离合器2，第一离合器2的另一端连接有小汽轮机3；所述给水泵1的输出轴的另一端连接有第二离合器4，第二离合器4的另一端连接有变频电机5，变频电机5电连接有变频器6；所述小汽轮机3上设置有进汽口31和排汽口32，进汽口31设置于小汽轮机3的小端，排汽口32设置于小汽轮机3的大端；所述给水泵1上分别设置有进水口11和出水口12；所述小汽轮机3上设置有调节阀。

由于给水泵1的一端设置小汽轮机3，另一端设置变频电机5，则给水泵1可分别由小汽轮机3和变频电机5驱动。变频电机5可调速，则可根据需要改变变频电机5的出力大小。在启动阶段通过采用变频电机5启动，解决了启动初期小汽轮机3没有蒸汽来源的问题，避免了设置辅汽锅炉以及辅汽锅炉在启动时耗能的问题，也避免了设置单独的电动给水泵1组，降低了投资。在小汽轮机3出故障时，变频电机5可以及时替代，维持整个系统低负荷运转，相比于备用单独的电动给水泵1组，该方式不需要设置另外一个给水泵1，也不需要设置复杂的管路系统，减少了系统复杂性，降低了投资。在低负荷小汽轮机3出力不足时，通过变频电机5补足，不需要设置汽源切换阀以及相应的管道，系统简化且可靠性提高。小汽轮机3盘车仅盘自身，不需要盘动整个轴系，极大降低了盘车功率，减少了用电负荷。

在电站启动过程中，由变频电机5带动给水泵1旋转，此时由于给水泵1转速超过小汽轮机3转速，因此给水泵1与小汽轮机3之间的离合器是断开状态，小汽轮机3被隔离。变频电机5带动给水泵1提升转速并带负荷，给锅炉给水，然后启动主锅炉，然后启动主汽轮机。变频电机5一直带动主给水泵1提升负荷，直至主汽轮机在在30％负荷左右稳定运行。此时打开小汽轮机3主汽阀，小汽轮机3接受来自主汽轮机的抽汽，小汽轮机3开始冲转，待小汽轮机3转速提升至与给水泵1转速一致时，给水泵1与小汽轮机3之间的第一离合器2啮合，小汽轮机3开始给给水泵1提供动力。小汽轮机3的调节阀进一步开大，小汽轮机3出力不断提升，在这个过程中，变频电机5的出力不断降低，直至降为0。当变频电机5出力降为0后，控制系统指挥变频电机5开始停机，变频电机5开始降低转速，当转速低于给水泵1转速时，变频电机5与给水泵1之间的第二离合器4断开，变频电机5逐渐降低转速至0，进入备用状态。此时给水泵1完全由小汽轮机3驱动。此后小汽轮机3带动给水泵1运行，其后的运行方式与常规配置机组相同。

当小汽轮机3出现故障时，小汽轮机3主汽阀关断，其转速开始下降，出力为0。此时变频电机5开始启动，当变频电机5转速达到给水泵1转速时，变频电机5与给水泵1之间的第二离合器4啮合，变频电机5开始给给水泵1输出动力，带着给水泵1重新提升转速，此时由于给水泵1转速已经高于小汽轮机3转速，小汽轮机3与给水泵1之间的离合器断开，小汽轮机3被隔离。变频电机5带动给水泵1能维持主机30％负荷的出力，此时主机降负荷运行，整个系统不用停机，待小汽轮机3故障消除后，重新启动小汽轮机3切换到小汽轮机3带动给水泵1状态。当主机负荷降低时，小汽轮机3进汽参数随之降低，为维持给水泵1出力要求，其进汽流量开始增大，当进汽流量增加到通流极限时(调节阀开度达到100％)，小汽轮机3出力不能继续增加，满足不了给水泵1出力需求。此时开动变频电机5，当变频电机5与给水泵1转速一致时，第一离合器2和第二离合器4均啮合，给水泵1变为由小汽轮机3和变频电机5同时驱动，小汽轮机3与给水泵1之间的功率差值由变频电机5补齐。在冲转前和停机后，小汽轮机3需要盘车，在低速状态下，第一离合器2不会啮合，因此小汽轮机3盘车时不会带动给水泵1与变频电机5，盘车需要克服的阻力仅仅来源于小汽轮机3转子摩擦。并且由于没有带动给水泵1盘车，给水泵1高速盘车的要求也不复存在，小汽轮机3盘车转速可以低于10r/min。盘车负荷和盘车转速的同时降低，可以降低盘车电机功率，在该情形下，盘车电机功率小于10KW，远低于原75KW的盘车功率。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种灵活切换的双动力锅炉给水泵系统，其特征在于，包括给水泵(1)，给水泵(1)的输出轴的一端连接有第一离合器(2)，第一离合器(2)的另一端连接有小汽轮机(3)；所述给水泵(1)的输出轴的另一端连接有第二离合器(4)，第二离合器(4)的另一端连接有变频电机(5)。

2.根据权利要求1所述的一种灵活切换的双动力锅炉给水泵系统，其特征在于，所述变频电机(5)电连接有变频器(6)。

3.根据权利要求1所述的一种灵活切换的双动力锅炉给水泵系统，其特征在于，所述小汽轮机(3)上设置有进汽口(31)和排汽口(32)。

4.根据权利要求3所述的一种灵活切换的双动力锅炉给水泵系统，其特征在于，所述进汽口(31)设置于小汽轮机(3)的小端，排汽口(32)设置于小汽轮机(3)的大端。

5.根据权利要求1所述的一种灵活切换的双动力锅炉给水泵系统，其特征在于，所述给水泵(1)上分别设置有进水口(11)和出水口(12)。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的一种灵活切换的双动力锅炉给水泵系统，其特征在于，所述小汽轮机(3)上设置有调节阀。

Images