CN113431639B - 一种给水泵调速装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种给水泵调速装置，包括，给水泵组件，所述给水泵组件包括给水泵以及BEST机，所述BEST机控制给水泵的转速；以及，固定台，所述给水泵组件设置在所述固定台上表面。本发明为BEST机配置了一台高速电机，该高速电机在变流器的作用下也可以作为发电机使用，在最初运行时，当没有蒸汽来源(其它机组辅汽不能满足本机组启动时，发电机当电动机用)，当本机组运行稳定后，高速电机在变流器的作用下，作为发电机使用，可以使得进汽主调门控制转速产生的节流损失转换为电能供厂用电使用。

Description

一种给水泵调速装置及方法
技术领域
本发明涉及火力发电技术领域，特别是，涉及一种给水泵调速装置及方法。
背景技术
目前，直流锅炉的给水是在给水泵压头作用下，顺序的通过加热区、蒸发区和过热区，一次性地将给水全部转变为过热蒸汽，其循环倍率等于1。在直流锅炉中，给水变为过热蒸汽是一次完成的。这样，锅炉的蒸发量不仅取决与燃烧率，同时也决定给水流量。因此为了满足负荷变化的需要，给水流量控制是控制锅炉出口主蒸汽温度的一个最基本手段。由于超临界机组采用直流锅炉，给水流量的波动将对机组负荷、主蒸汽压力和主蒸汽温度等机组运行重要过程参数均产生较大影响，一但给水泵调速控制不佳，将导致煤水比动态失调。给水流量调节起到了控制锅炉总能量平衡并维持分离器出口蒸汽温度在一定范围内变化的作用。大型发电机组一般通过改变给水泵转速来控制给水流量。
现有技术中，大型发电厂的单元机组广泛采用的是改变给水泵转速来调节给水流量。汽动给水泵的动力是小汽轮机，改变小汽轮机的进汽流量实现给水泵转速的改变。小汽轮机转速由独立的给水泵汽轮机电液控制系统控制。常规的给水泵组在接收到锅炉给水流量或转速信号后，通过控制给水泵汽轮机进汽阀门的开度来调整给水泵组的转速，由于用进汽主调门是通过节流进汽的方式控制BEST机的转速，存在节流损失。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的存在节流损失的缺陷，从而提供一种给水泵调速装置。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种给水泵调速装置，包括，给水泵组件，所述给水泵组件包括给水泵以及BEST机，所述BEST机控制给水泵的转速；以及，固定台，所述给水泵组件设置在所述固定台上表面。
作为本发明所述一种给水泵调速装置的一种优选方案，其中：所述给水泵组件一侧设有前置泵组件。
作为本发明所述一种给水泵调速装置的一种优选方案，其中：所述前置泵组件包括除氧器、高压给水加热器、第一转轴以及前置泵，所述前置泵进水口用管道连接除氧器，所述第一转轴一端固定连接前置泵，所述第一转轴远离前置泵一端固定连接给水泵，所述前置泵下端固定连接固定台，所述给水泵下端固定连接固定台，所述给水泵出水口连接高压给水加热器。
作为本发明所述一种给水泵调速装置的一种优选方案，其中：所述前置泵与给水泵之间设有减速齿轮箱，所述减速齿轮箱下端固定连接固定台上表面。
作为本发明所述一种给水泵调速装置的一种优选方案，其中：所述固定台上设有启动组件，所述启动组件固定连接所述BEST机。
作为本发明所述一种给水泵调速装置的一种优选方案，其中：所述启动组件包括高速电机、变流器以及第二转轴，所述变流器电连接高速电机，所述高速电机输出轴固定连接第二转轴，所述第二转轴远离高速电机一端连接BEST机。
作为本发明所述一种给水泵调速装置的一种优选方案，其中：所述BEST机靠近启动组件一侧设有第三转轴，所述第三转轴与第二转轴用法兰连接。
作为本发明所述一种给水泵调速装置的一种优选方案，其中：所述BEST机上设有进气管道，所述进气管道中设有进气阀门，所述进气阀门由给水泵汽轮机电液控制系统控制。
作为本发明所述一种给水泵调速方法，其中：
步骤一：变流器驱动高速电机开始工作，其输出频率从零逐步升到额定频率，转速升速至额定转速；
步骤二：给水泵汽轮机电液控制系统设定暖机转速800rpm为目标转速；
步骤三：给水泵汽轮机电液控制系统设定给水泵最低工作转速为上述目标转速；
步骤四：当，给水泵以最低工作转速运转时，给水泵汽轮机电液控制系统将BEST机转速控制切换至自动控制模式，给水泵转速维持在3000rpm；
步骤五：当机组负荷上升至330MW时，投入变流器，以给定的升速率200rpm/min，逐步开大BEST机主调门，直至BEST机主调阀达到最大开度。
本发明的有益效果：本发明为BEST机配置了一台高速电机，该高速电机在变流器的作用下也可以作为发电机使用，在最初运行时，当没有蒸汽来源(其它机组辅汽不能满足本机组启动时，发电机当电动机用)，当本机组运行稳定后，高速电机在变流器的作用下，作为发电机使用，可以使得进汽主调门控制转速产生的节流损失转换为电能供厂用电使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为实施例1整体结构示意图；
图2为实施例2结构示意图；
图3为实施例3结构示意图；
图4为实施例3局部放大结构示意图；
图5为实施例3中BEST机和给水泵组之间的剩余功率曲线示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1
本实施例提供了一种给水泵101调速装置，如图1，包括，
给水泵组件100，所述给水泵组件100包括给水泵101以及BEST机102，所述BEST机102控制给水泵101的转速；以及，固定台300，所述给水泵101组件100设置在所述固定台300上表面。
固定台300用于固定给水泵组件100，给水泵组件100下方设有支撑脚，支撑脚对应固定台300上设有螺栓孔，支撑脚用紧固螺栓将给水泵101固定在固定台300上。BEST机102通过改变自身的进气流量来实现给水泵101转速的改变，给水泵组件100在接收到锅炉给水流量或转速信号后，通过控制BEST机102进汽阀门的开度来调整给水泵101的转速。所述BEST机102上设有进气管道102-2，所述进气管道102-2中设有进气阀门，所述进气阀门由给水泵101汽轮机电液控制系统控制。
常规工程中，BEST机102的启动由其他机组产生的辅汽通过进气管道102-2通至BEST机102内部，蒸汽进入BEST机102内部后驱动转子转动，使得BEST机102开始运转，进而BEST机102带动给水泵101转动。
实施例2
本实施例提供了一种给水泵101调速装置，如图2，其在实施例1的基础上但区别于实施例1的地方在于：
给水泵组件100一侧设有前置泵组件400。
所述前置泵组件400包括除氧器401、高压给水加热器402、第一转轴403以及前置泵404，所述前置泵404进水口用管道连接除氧器401，所述第一转轴403一端固定连接前置泵404，所述第一转轴403远离前置泵404一端固定连接给水泵101，所述前置泵404下端固定连接固定台300，所述给水泵101下端固定连接固定台300，所述给水泵101出水口连接高压给水加热器402。
所述前置泵404与给水泵101之间设有减速齿轮箱500，所述减速齿轮箱500下端固定连接固定台300上表面。
前置泵404的主要作用是提高给水泵101入口的压力，防止给水泵101发生汽蚀，由于前置泵404的转速较低，一般采用双吸式结构，因此具有良好的抗汽蚀能力。除氧器401是给水加热到对应除氧器401工作压力下的饱和温度，除去溶解于给水的氧及其它气体，防止和降低锅炉给水管、省煤器和其它附属设备的腐蚀；高压给水加热器402包括壳体和管系两大部分组成，在壳体内腔上部设置蒸汽凝结段，下部设置疏水冷却段，进、出水管顶端设置给水进口和给水出口。当过热蒸汽由进口进入壳体后即可将上部主螺管内的给水加热，蒸汽凝结为水后，凝结的热水又可将下部疏冷螺管内的部分给水加热，被利用后的凝结水经疏水出口流出体外。高压给水加热器402具有能耗低，结构紧凑，占用面积少，耗用材料省等显著优点，并能够较严格控制疏水水位，疏水流速和缩小疏水端差。
前置泵404与给水泵101同轴设置，能有效提高其传动效率，同时在前置泵404与给水泵101之间设有减速齿轮箱500，可以按需调节给水泵101与前置泵404的转速比。
实施例3
本实施例提供了一种给水泵101调速装置，如图3-5，其在实施例1的基础上但区别于实施例1的地方在于：
固定台300上设有启动组件200，所述启动组件200固定连接所述BEST机102。区别于实施例1所述BEST机102利用其它机组的辅汽进行启动，本实施例中提供一种启动组件200直接用于启动BEST机102，方便快捷，提高效率。
所述启动组件200包括高速电机201、变流器202以及第二转轴203，所述变流器202电连接高速电机201，所述高速电机201输出轴固定连接第二转轴203，所述第二转轴203远离高速电机201一端连接BEST机102。高速电机201在变流器202的作用下开始转动，进而通过第二转轴203带动BEST转动，使得BEST机102直接启动至目标转速，当BEST机102带动给水泵101转动到一定转速给锅炉供水，当锅炉到达一定功率时，变流器202切换电路使得高速电机201变成发电机，此时BEST机102转子带动第二转轴203转动，第二转轴203在高速电机201内部带动转子做切割磁感线运动，进而在变流器202的作用下给厂用电使用。其中变流器202对发电机进行转矩闭环控制，调节发电机的制动转矩。给水泵101的转速在闭环控制下，结合变流器202自身对反馈转速的计算(或通过速度传感器)以及结合系统DCS转矩进行综合计算，给变流器202一个转矩给定来进行电机转速的调节，使系统的转速趋向系统的速度给定。这种控制方式下，系统速度始终跟随系统给定，从而达到系统速度调节的功能。同时发电机的制动功率抵消由BEST机102和给水泵101组之间的剩余功率，由于变流器202产生的是反向转矩，变流器202内部的电流反向流动至变流器202输入端，从而实现能量反馈的功能。
所述BEST机102靠近启动组件200一侧设有第三转轴102-1，所述第三转轴102-1与第二转轴203用法兰连接，设置启动组件200与给水泵组件100之间为可拆卸结构连接，方便后续检修以及当紧急情况发生时，方便及时切断启动组件200与给水泵组件100之间的联系以减小损失。
本发明在实际操作中需要通过以下步骤来实现最佳有益效果：
步骤一：机组启动时，变流器202驱动高速电机201开始工作，其输出频率从零逐步升到额定频率，转速升速至额定转速；
步骤二：BEST机102启动时，变流器202尚未运行，给水泵101汽轮机电液控制系统设定暖机转速800rpm为目标转速，由BEST机102主调门进行转速控制；
步骤三：暖机完成后，给水泵101汽轮机电液控制系统设定给水泵101最低工作转速为上述目标转速；
步骤四：给水泵101以最低工作转速运转时，给水泵101汽轮机电液控制系统将BEST机102转速控制切换至自动控制模式，此时，锅炉仍然处于湿态运行，锅炉给水流量通过锅炉给水旁路调节阀进行流量控制，给水泵101转速通过BEST机102主调阀的调节维持在3000rpm；
步骤五：当机组负荷上升至330MW时，锅炉给水旁路退出，锅炉给水切换为主管运行，即通过给水泵101的转速来进行调节，投入变流器202，以给定的升速率200rpm/min，逐步开大BEST机102主调门，直至BEST机102主调阀达到最大开度。
BEST机102带有一个高速电机201以及变流器202，用于平衡BEST机102和给水泵101组之间多余的功率，根据主机厂的热平衡计算，BEST机102和给水泵101组之间的剩余功率曲线如图5，从上图可以看出，采用高速电机201加变流器202控制给水泵101转速的方案，高速电机201在30％THA～VWO工况下均有出力，在75％THA工况时剩余功率达到最大值16.58MW，小发电机发电除了供厂用电外还可并网降低机组厂用电率的同时提高了机组效率。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种给水泵调速装置的给水泵调速方法，给水泵调速装置包括：给水泵组件(100)，所述给水泵组件(100)包括给水泵(101)以及BEST机(102)，所述BEST机(102)控制给水泵(101)的转速；以及固定台(300)，所述给水泵组件(100)设置在所述固定台(300)上表面；
所述给水泵组件(100)一侧设有前置泵组件(400)；
所述前置泵组件(400)包括除氧器(401)、高压给水加热器(402)、第一转轴(403)以及前置泵(404)，所述前置泵(404)进水口用管道连接除氧器(401)，所述第一转轴(403)一端固定连接前置泵(404)，所述第一转轴(403)远离前置泵(404)一端固定连接给水泵(101)，所述前置泵(404)下端固定连接固定台(300)，所述给水泵(101)下端固定连接固定台(300)，所述给水泵(101)出水口连接高压给水加热器(402)；
所述前置泵(404)与给水泵(101)之间设有减速齿轮箱(500)，所述减速齿轮箱(500)下端固定连接固定台(300)上表面；
所述固定台(300)上设有启动组件(200)，所述启动组件(200)固定连接所述BEST机(102)；
所述启动组件(200)包括高速电机(201)、变流器(202)以及第二转轴(203)，所述变流器(202)电连接高速电机(201)，所述高速电机(201)输出轴固定连接第二转轴(203)，所述第二转轴(203)远离高速电机(201)一端连接BEST机(102)；
所述BEST机(102)靠近启动组件(200)一侧设有第三转轴(102-1)，所述第三转轴(102-1)与第二转轴用法兰连接；
所述BEST机(102)上设有进气管道(102-2)，所述进气管道(102-2)中设有进气阀门，所述进气阀门由给水泵汽轮机电液控制系统控制；
其特征在于:
步骤一：变流器(202)驱动高速电机(201)开始工作，其输出频率从零逐步升到额定频率，转速升速至额定转速；
步骤二：给水泵汽轮机电液控制系统设定暖机转速800rpm为目标转速；
步骤三：给水泵汽轮机电液控制系统设定给水泵(101)最低工作转速为上述目标转速；
步骤四：当给水泵(101)以最低工作转速运转时，给水泵汽轮机电液控制系统将BEST(102)转速控制切换至自动控制模式，给水泵(101)转速维持在3000rpm；
步骤五：当机组负荷上升至330MW时，投入变流器(202)，以给定的升速率200rpm/min，逐步开大BEST机(102)主调门，直至BEST机(102)主调阀门达到最大开度。
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