CN113107616A - 一种best小汽轮机系统及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种BEST小汽轮机系统及其应用方法，本发明系统包括BEST小汽轮机、给水泵、前置泵、变速齿轮箱、发电机、变流器、离合器及相应的进排汽管道，BEST汽轮机与发电机之间通过离合器连接。本发明所述BEST小汽轮机系统，在机组正常运行过程中BEST汽轮机同时驱动给水泵、前置泵和发电机，以维持BEST汽轮机进汽调门处于全开或较大的开度；在机组启动阶段，发电机以电动机模式运行带动给水泵和前置泵工作从而可取消单独设置的电动给水泵，且BEST汽轮机通过离合器与发电机脱开，BEST汽轮机无需通入冷却蒸汽进行冷却，可降低机组启动成本，提升机组的启动速度，本发明还可防止因BEST汽轮机低速盘车导致给水泵密封环等处卡死问题的发生。

Description

一种BEST小汽轮机系统及其应用方法

技术领域

本发明涉及汽轮机系统，具体涉及一种BEST小汽轮机系统及其应用方法。

背景技术

现在以及未来相当长的一段时间内，火电仍将是主力电源，是经济社会稳定发展的重要基础，燃煤发电产生清洁能源电力的同时也将产生大量的污染物和二氧化碳排放。为实现碳达峰和碳中和的目标，如何提升火电机组的发电效率显得尤为重要。为了提升火电机组的效率，新建火电机组大多采用了大容量、高参数及二次再热等配置，随着机组主、再热蒸汽温度的大幅度升高，汽轮机高中压段特别是再热后的抽汽温度大幅度升高，导致加热器的不可逆损失增大，同时对加热器的抽汽管道和加热器本体的工作温度等级提出了更高的要求。为了应对这一问题，BEST汽轮机的设计应运而生，该系统配置一台抽汽背压式给水泵汽轮机，将高压缸排汽引入BEST汽轮机中做功，BEST汽轮机设计有若干级抽汽，其抽汽和排汽为各级加热器供汽，减少了回热抽汽的过热度，可实现能量的梯级利用，进而提升火电机组的效率。为最大程度地提升BEST汽轮机效率，BEST汽轮机通常配备一台小发电机平衡小汽轮机输出功率从而可确保BEST汽轮机进汽调门处于全开或较大的开度。

对于新建机组，为取消单独设置的电动给水泵，降低机组投资，通常需要BEST汽轮机所配置的小发电机可分别以发电机和电动机的模式运行，从而可以在机组启动阶段，启动小发电机驱动给水泵组工作，但为确保BEST汽轮机的安全，通常需要为BEST汽轮机通入冷却蒸汽，这将降低机组的启动速度和增加启动成本。

此外，对于汽动给水泵，启泵前和停运后盘车问题一直困扰着现场技术人员，给水泵与小汽轮机的制造厂家的要求不一致，给水泵制造厂家通常不建议盘车，当水质不合格时，低速盘车极易导致给水泵密封环等处卡住；而对于小汽轮机，低速盘车可以消除大轴的热弯曲，减小汽轮机启动时的振动。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种BEST小汽轮机系统及其应用方法，本发明可降低机组启动成本并提升机组启动速度，防止因低速盘车导致给水泵卡死故障的发生，可充分利用BEST汽轮机排汽余热，提升机组启动时的经济性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种BEST小汽轮机系统，包括BEST汽轮机、离合器、发电机、给水泵、变速箱、前置泵以及变流器，所述发电机、给水泵、前置泵位于BEST汽轮机的同一侧并采用同轴布置，给水泵、前置泵之间通过变速箱相连，所述BEST汽轮机、发电机之间通过离合器相连，所述发电机设有变流器调节输出功率。

可选地，所述BEST汽轮机的进汽端包括本机进汽端、邻机进汽端，所述本机进汽端用于与本机汽源相连，所述邻机进汽端用于与邻机汽源相连。

可选地，所述BEST汽轮机的排汽端包括低压加热器排汽端、除氧器排汽端中的至少一种，所述低压加热器排汽端用于与低压加热器相连，所述除氧器排汽端用于与除氧器相连。

可选地，所述BEST汽轮机的进汽端设有用于调节BEST汽轮机转速的进汽调节阀。

可选地，所述发电机为具有电动机模式和发电机模式的全变速发电机。

可选地，所述离合器为自动同步离合器，用于实现BEST汽轮机和发电机之间的在线啮合和脱开。

一种前述BEST小汽轮机系统的应用方法，包括在机组正常运行时的下述控制步骤：在机组正常运行时，通过BEST汽轮机同时驱动发电机、给水泵以及前置泵，且通过变流器控制发电机以平衡BEST汽轮机的输出功率，使BEST汽轮机的进汽进汽调节阀保持全开或较大的开度以提升BEST汽轮机的效率。

可选地，还包括在机组启动阶段的下述控制步骤：在机组启动阶段，判断邻机是否处于运行状态，若邻机未处于运行状态，通过离合器将BEST汽轮机、发电机脱开，控制发电机以电动机模式运行，驱动给水泵以及前置泵为锅炉上水；若邻机处于运行状态，通过邻机汽源接入BEST汽轮机使得BEST汽轮机驱动给水泵以及前置泵为锅炉上水。

可选地，所述机组启动阶段还包括将BEST汽轮机的排汽排至除氧器，为除氧器提供加热汽源。

可选地，还包括在锅炉点火启动后的下述控制步骤：在锅炉点火启动后，判断本机汽源是否能够满足BEST汽轮机的运行需求，若能够满足BEST汽轮机的运行需求，则将BEST汽轮机的进汽端接入本机汽源或者由邻机汽源切换至本机汽源；判断BEST汽轮机、发电机之间的离合状态，若BEST汽轮机、发电机之间为脱开状态，则检测BEST汽轮机的转速，在BEST汽轮机的转速达到预设的啮合转速后通过离合器将BEST汽轮机、发电机啮合，并将发电机的运行模式切换为发电机模式；若检测到给水泵停运，则通过离合器将BEST汽轮机、发电机脱开从而单独对BEST汽轮机进行盘车。

和现有技术相比，本发明主要具有下述优点：

1、本发明BEST汽轮机、发电机之间通过离合器相连，通过增设的离合器可在机组启动阶段通过离合器使BEST汽轮机和发电机脱开，BEST汽轮机可不必通入冷却蒸汽，可降低机组启动成本并提升机组启动速度。

2、本发明BEST汽轮机、发电机之间通过离合器相连，通过增设的离合器可在在机组停运阶段，可在BEST汽轮机为热态的情况下单独对BEST汽轮机进行盘车，可防止因低速盘车导致给水泵卡死故障的发生。

附图说明

图1为本发明实施例中BEST小汽轮机系统的结构示意图。

图例说明：1、BEST汽轮机；2、离合器；3、发电机；4、给水泵；5、变速箱；6、前置泵；7、变流器。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的BEST小汽轮机系统包括BEST汽轮机1、离合器2、发电机3、给水泵4、变速箱5、前置泵6以及变流器7，发电机3、给水泵4、前置泵6位于BEST汽轮机1的同一侧并采用同轴布置，给水泵4、前置泵6之间通过变速箱5相连，BEST汽轮机1、发电机3之间通过离合器2相连，发电机3的控制端与变流器7相连。本实施例中，发电机3与给水泵4之间采用联轴器连接；

其中，BEST汽轮机1为现有的汽轮机，BEST汽轮机1为全周进汽、无调节级、全变速汽轮机，采用抽汽背压式结构，汽源可采用主汽轮机高压缸排汽或其它段抽汽。

参见图1，本实施例中BEST汽轮机1的进汽端包括本机进汽端、邻机进汽端，本机进汽端用于与本机汽源相连，邻机进汽端用于与邻机汽源相连，可实现本机汽源、邻机汽源两种汽源方式来实现进汽，BEST汽轮机1的本机汽源为主汽轮机抽汽，BEST汽轮机1设有数段抽汽。通过增设邻机进汽端，当邻机处于运行状态时，可利用邻机汽源冲转BEST汽轮机1，节约厂用电，并可提前为加热器提供加热汽源，可取消邻机加热管道的设计，提升机组启动速度。

参见图1，BEST汽轮机1的排汽端包括低压加热器排汽端、除氧器排汽端两种，低压加热器排汽端用于与低压加热器相连，除氧器排汽端用于与除氧器相连。需要说明的是，若BEST汽轮机1的排汽设计为除氧器提供加热汽源，则可取消至低压加热器排气管道的设计。增设除氧器排汽端，启动阶段无需将BEST汽轮机1排汽排至凝汽器，可回收启动阶段BEST汽轮机1排汽的热量，提升机组启动时的经济性。

本实施例中，离合器2采用自动同步离合器，通过离合器2可实现BEST汽轮机1、发电机3之间的在线啮合和脱开。

本实施例中，BEST汽轮机1的进汽端设有用于调节BEST汽轮机1转速的进汽调节阀。进汽调节阀具备独立快速调节BEST汽轮机1转速的功能，并可与变流器7相互配合使用；当发电机3发生故障时，给水泵4转速的控制方式可切换为常规的进汽调节阀节流控制。

本实施例中，发电机3为具有电动机模式和发电机模式的发电机，可实现电动机模式和发电机模式两种模式的切换。

本实施例中，发电机3为全变速发电机，通过变流器7可实现输出功率的调节。

此外，本实施例还提供一种前述BEST小汽轮机系统的应用方法，包括在机组正常运行时的下述控制步骤：在机组正常运行时，通过BEST汽轮机1同时驱动发电机3、给水泵4以及前置泵6，且通过变流器7控制发电机3以平衡BEST汽轮机1的输出功率，使BEST汽轮机1的进汽进汽调节阀保持全开或较大的开度以提升BEST汽轮机1的效率。

本实施例方法还包括在机组启动阶段的下述控制步骤：在机组启动阶段，判断邻机是否处于运行状态，若邻机未处于运行状态，通过离合器2将BEST汽轮机1、发电机3脱开(BEST汽轮机1无需通入冷却蒸汽进行冷却，可降低机组启动成本，提升机组的启动速度)，控制发电机3以电动机模式运行，驱动给水泵4以及前置泵6为锅炉上水；若邻机处于运行状态，通过邻机汽源接入BEST汽轮机1使得BEST汽轮机1驱动给水泵4以及前置泵6为锅炉上水。

本实施例方法中，机组启动阶段还包括将BEST汽轮机1的排汽排至除氧器，为除氧器提供加热汽源，从而可为除氧器提供加热汽源。

本实施例方法还包括在锅炉点火启动后的下述控制步骤：在锅炉点火启动后，判断本机汽源是否能够满足BEST汽轮机1的运行需求，若能够满足BEST汽轮机1的运行需求，则将BEST汽轮机1的进汽端接入本机汽源或者由邻机汽源切换至本机汽源；判断BEST汽轮机1、发电机3之间的离合状态，若BEST汽轮机1、发电机3之间为脱开状态，则检测BEST汽轮机1的转速，在BEST汽轮机1的转速达到预设的啮合转速后通过离合器2将BEST汽轮机1、发电机3啮合，并将发电机3的运行模式切换为发电机模式；若检测到给水泵4停运，则通过离合器2将BEST汽轮机1、发电机3脱开从而可单独对BEST汽轮机1进行盘车(可克服给水泵4与BEST汽轮机1之间因盘车而产生的矛盾，可防止因BEST汽轮机1低速盘车导致给水泵4密封环等处卡死问题的发生)。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种BEST小汽轮机系统，其特征在于，包括BEST汽轮机(1)、离合器(2)、发电机(3)、给水泵(4)、变速箱(5)、前置泵(6)以及变流器(7)，所述发电机(3)、给水泵(4)、前置泵(6)位于BEST汽轮机(1)的同一侧并采用同轴布置，给水泵(4)、前置泵(6)之间通过变速箱(5)相连，所述BEST汽轮机(1)、发电机(3)之间通过离合器(2)相连，所述发电机(3)的设有变流器(7)对其输出功率进行调节。

2.根据权利要求1所述的BEST小汽轮机系统，其特征在于，所述BEST汽轮机(1)的进汽端包括本机进汽端、邻机进汽端，所述本机进汽端用于与本机汽源相连，所述邻机进汽端用于与邻机汽源相连。

3.根据权利要求1所述的BEST小汽轮机系统，其特征在于，所述BEST汽轮机(1)的排汽端包括低压加热器排汽端、除氧器排汽端中的至少一种，所述低压加热器排汽端用于与低压加热器相连，所述除氧器排汽端用于与除氧器相连。

4.根据权利要求1所述的BEST小汽轮机系统，其特征在于，所述BEST汽轮机(1)的进汽端设有用于调节BEST汽轮机(1)转速的进汽调节阀。

5.根据权利要求1所述的BEST小汽轮机系统，其特征在于，所述发电机(3)为具有电动机模式和发电机模式的全变速发电机。

6.根据权利要求1所述的一种新型BEST小汽轮机系统，其特征在于：所述离合器(2)为自动同步离合器，用于实现BEST汽轮机(1)和发电机(3)之间的在线啮合和脱开。

7.一种权利要求1～6中任意一项所述BEST小汽轮机系统的应用方法，其特征在于，包括在机组正常运行时的下述控制步骤：在机组正常运行时，通过BEST汽轮机(1)同时驱动发电机(3)、给水泵(4)以及前置泵(6)，且通过变流器(7)控制发电机(3)以平衡BEST汽轮机(1)的输出功率，使BEST汽轮机(1)的进汽进汽调节阀保持全开或较大的开度以提升BEST汽轮机(1)的效率。

8.根据权利要求7所述的BEST小汽轮机系统的应用方法，其特征在于，还包括在机组启动阶段的下述控制步骤：在机组启动阶段，判断邻机是否处于运行状态，若邻机未处于运行状态，通过离合器(2)将BEST汽轮机(1)与发电机(3)脱开，控制发电机(3)以电动机模式运行，驱动给水泵(4)以及前置泵(6)为锅炉上水；若邻机处于运行状态，通过邻机汽源接入BEST汽轮机(1)使得BEST汽轮机(1)驱动给水泵(4)以及前置泵(6)为锅炉上水。

9.根据权利要求8所述的BEST小汽轮机系统的应用方法，其特征在于，所述机组启动阶段还包括将BEST汽轮机(1)的排汽排至除氧器，为除氧器提供加热汽源。

10.根据权利要求7所述的BEST小汽轮机系统的应用方法，其特征在于，还包括在锅炉点火启动后的下述控制步骤：在锅炉点火启动后，判断本机汽源是否能够满足BEST汽轮机(1)的运行需求，若能够满足BEST汽轮机(1)的运行需求，则将BEST汽轮机(1)的进汽端接入本机汽源或者由邻机汽源切换至本机汽源；判断BEST汽轮机(1)、发电机(3)之间的离合状态，若BEST汽轮机(1)、发电机(3)之间为脱开状态，则检测BEST汽轮机(1)的转速，在BEST汽轮机(1)的转速达到预设的啮合转速后通过离合器(2)将BEST汽轮机(1)、发电机(3)啮合，并将发电机(3)的运行模式切换为发电机模式；若检测到给水泵(4)停运，则通过离合器(2)将BEST汽轮机(1)、发电机(3)脱开以便可单独对BEST汽轮机(1)进行盘车。

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