CN113431644B - 发电装置及发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于发电机技术领域，提供了一种发电装置及发电系统，上述装置包括：汽轮发电机、第一电磁阀、第二电磁阀、进汽管道、旁路管道及主控设备；进汽管道的第一端与旁路管道的第一端连接，进汽管道的第二端与汽轮发电机的进气口连接；旁路管道的第二端用于排出蒸汽；第一电磁阀设置在进汽管道上；第二电磁阀设置在旁路管道上；主控设备分别与第一电磁阀的控制端及第二电磁阀的控制端连接；主控设备用于，获取汽轮发电机的故障状态，当汽轮发电机的故障状态为故障时，控制第一电磁阀关闭，并控制第二电磁阀打开。本发明在进汽管道上设置第一电磁阀，当汽轮发电机故障时可快速切断汽源，使汽轮发电机失去动力安全降速停机。

Description

发电装置及发电系统

技术领域

本发明属于发电机技术领域，尤其涉及一种发电装置及发电系统。

背景技术

永磁同步发电机以永磁体提供励磁，发电机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了发电机运行的可靠性。通常可采用汽轮机驱动永磁同步发电机运转，形成汽轮发电机。当汽轮发电机存在故障与电网脱开甩负荷时，会导致机组发生超速事故。

现有技术中，为防止汽轮发电机发生超速事故，通常采用制动电阻消耗电能，降低发电机的转速。但当发电机定子故障，即使投入制动电阻，仍然无法使发电机安全停机，严重影响力发电机的可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种发电装置及发电系统，以解决现有技术中发电机定子故障时，制动电阻无法使发电机安全停机的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种发电装置，包括：汽轮发电机、第一电磁阀、第二电磁阀、进汽管道、旁路管道及主控设备；

进汽管道的第一端与旁路管道的第一端连接，进汽管道的第一端还用于输入蒸汽，进汽管道的第二端与汽轮发电机的进气口连接；

旁路管道的第二端用于排出蒸汽；

第一电磁阀设置在进汽管道上；第二电磁阀设置在旁路管道上；

主控设备分别与第一电磁阀的控制端及第二电磁阀的控制端连接；

主控设备用于，获取汽轮发电机的故障状态，当汽轮发电机的故障状态为故障时，控制第一电磁阀关闭，并控制第二电磁阀打开。

可选的，主控设备还用于，当汽轮发电机的故障状态为无故障时，控制第一电磁阀打开，并控制第二电磁阀关闭。

可选的，装置还包括：进汽调节阀；

进汽调节阀与第一电磁阀串联设置在进汽管道上；进汽调节阀的控制端与主控设备连接；

主控设备还用于，当汽轮发电机的故障状态为无故障时，控制进汽调节阀打开；当汽轮发电机的故障状态为故障时，控制进汽调节阀关闭。

可选的，主控设备还用于，当汽轮发电机的故障状态为无故障时，根据发电装置的参数，控制进汽调节阀的开度。

可选的，装置还包括：旁路调节阀；

旁路调节阀与第二电磁阀并联设置在旁路管道上；旁路调节阀的控制端与主控设备连接；

主控设备还用于，当汽轮发电机的故障状态为无故障时，控制旁路调节阀关闭；当汽轮发电机的故障状态为故障时，控制旁路调节阀打开。

可选的，主控设备还用于，当汽轮发电机的故障状态为故障时，根据发电装置的参数，控制旁路调节阀的开度。

可选的，装置还包括：排汽管道；

排汽管道的第一端与汽轮发电机的出气口连接，排汽管道的第二端用于排出蒸汽。

可选的，装置还包括：降温设备；

降温装置分别与旁路管道的第二端及排汽管道的第二端连接，用于对旁路管道及排汽管道排出的蒸汽降温，并将降温后的蒸汽输出。

可选的，装置还包括：制动电阻及开关；

制动电阻通过开关与汽轮发电机连接；开关的控制端与主控设备连接；

主控设备还用于，当汽轮发电机的故障状态为故障时，控制开关闭合。

本发明实施例的第二方面提供了一种发电系统，包括：蒸汽锅炉及如本发明实施例第一方面提供的发电装置；

蒸汽锅炉与发电装置中的进汽管道的第一端连接，用于向发电装置输送蒸汽。

本发明实施例提供了一种发电装置及发电系统，上述装置包括：汽轮发电机、第一电磁阀、第二电磁阀、进汽管道、旁路管道及主控设备；进汽管道的第一端与旁路管道的第一端连接，进汽管道的第二端与汽轮发电机的进气口连接；旁路管道的第二端用于排出蒸汽；第一电磁阀设置在进汽管道上；第二电磁阀设置在旁路管道上；主控设备分别与第一电磁阀的控制端及第二电磁阀的控制端连接；主控设备用于，获取汽轮发电机的故障状态，当汽轮发电机的故障状态为故障时，控制第一电磁阀关闭，并控制第二电磁阀打开。本发明实施例在进汽管道上设置第一电磁阀，当汽轮发电机故障时可快速切断汽源，使汽轮发电机失去动力安全降速停机。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种发电装置的示意图；

图2是本发明实施例提供的又一种发电装置的示意图；

图3是本发明实施例提供的发电系统的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

汽轮发电机(steam turbine generator)是指用汽轮机驱动的发电机，包括汽轮机和发电机本体。发电机本体可以为永磁同步电机。蒸汽锅炉产生的蒸汽进入汽轮机内膨胀做功，使叶片转动而带动发电机本体的转子转动发电。

现有技术中，当发电机故障脱网甩负荷后，通常接入制动电阻形成对称的三相负载回路，消耗电能，防止发电机转子超速。但若发电机的定子线圈出现断线或短路故障时，即使切换到制动电阻侧也不能够形成对称的三相负载回路，不能消耗足够的电能，在发电机甩负荷时会造成严重的超速事故。

基于以上，参考图1，本发明实施提供了一种发电装置1，包括：汽轮发电机11、第一电磁阀12、第二电磁阀13、进汽管道14、旁路管道15及主控设备16；

进汽管道14的第一端与旁路管道15的第一端连接，进汽管道14的第一端还用于输入蒸汽，进汽管道14的第二端与汽轮发电机11的进气口连接；

旁路管道15的第二端用于排出蒸汽；

第一电磁阀12设置在进汽管道14上；第二电磁阀13设置在旁路管道15上；

主控设备16分别与第一电磁阀12的控制端及第二电磁阀13的控制端连接；

主控设备16用于，获取汽轮发电机11的故障状态，当汽轮发电机11的故障状态为故障时，控制第一电磁阀12关闭，并控制第二电磁阀13打开。

参考图1，进汽管道14将蒸汽锅炉产生的蒸汽送入汽轮发电机11，为汽轮发电机11提供动力源，以驱动汽轮发电机11的转子转动发电。旁路管道15用于排除蒸汽，调节管路压强，确保发电装置1的稳定性。

电磁阀是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀控制精度高、速度快且灵活性好。本发明实施例中在进汽管道14上设置第一电磁阀12，当检测到汽轮发电机11故障时，主控设备16可控制第一电磁阀12迅速关闭，切断汽轮发电机11的汽源，使汽轮发电机11失去动力源，即使汽轮发电机11的定子故障，仍然可以安全降速停机，防止发生超速事故，提高了发电装置1的安全性。同时本发明实施例还在旁路管道15上设置第二电磁阀13，当检测到汽轮发电机11故障时，主控设备16控制第二电磁阀13迅速打开，防止第一电磁阀12关闭后蒸汽锅炉没有及时关闭，仍然送汽导致管路压强过大爆管，提高了发电装置1的安全性及稳定性。

一些实施例中，第一电磁阀12可以设置在进汽管道14上靠近汽轮发电机11的一侧。以便快速切断汽轮发电机11的供汽，防止管道内剩余的蒸汽进入汽轮发电机11内部。

一些实施例中，主控设备16还可以用于，当汽轮发电机11的故障状态为无故障时，控制第一电磁阀12打开，并控制第二电磁阀13关闭。

本发明实施例中，当汽轮发电机11正常工作时，蒸汽驱动汽轮发电机11发电，第一电磁阀12全开，使蒸汽可通过进汽管道14进入汽轮发电机11发电。同时关闭第二电磁阀13，防止蒸汽通过旁路管道15输出，造成资源浪费。

一些实施例中，参考图2，上述装置还可以包括：进汽调节阀17；

进汽调节阀17与第一电磁阀12串联设置在进汽管道14上；进汽调节阀17的控制端与主控设备16连接；

主控设备16还用于，当汽轮发电机11的故障状态为无故障时，控制进汽调节阀17打开；当汽轮发电机11的故障状态为故障时，控制进汽调节阀17关闭。

一些实施例中，主控设备16还可以用于，当汽轮发电机11的故障状态为无故障时，根据发电装置1的参数，控制进汽调节阀17的开度。

本发明实施例中还在进汽管道14上串联有进汽调节阀17，当第一电磁阀12打开时，可通过调节进汽调节阀17的开度，控制进汽管道14中的蒸汽流量。例如，当管道内压强过大时，增大进汽调节阀17的开度，从而降低管道内的压强。又例如，当汽轮发电机11故障时，第一电磁阀12关闭，进汽调节阀17全关。

一些实施例中，参考图2，上述装置还可以包括：旁路调节阀18；

旁路调节阀18与第二电磁阀13并联设置在旁路管道15上；旁路调节阀18的控制端与主控设备16连接；

主控设备16还用于，当汽轮发电机11的故障状态为无故障时，控制旁路调节阀18关闭；当汽轮发电机11的故障状态为故障时，控制旁路调节阀18打开。

一些实施例中，主控设备16还可以用于，当汽轮发电机11的故障状态为故障时，根据发电装置1的参数，控制旁路调节阀18的开度。

本发明实施例中还设置旁路调节阀18，与第二电磁阀13并联设置在旁路管道15上，用于调节旁路管道15中的蒸汽流量。例如，当汽轮发电机11正常时，第二电磁阀13关闭，旁路调节阀18全关。或，当管道内压强过大时，调节旁路调节阀18的开度，排出蒸汽，降低管道内的压强。又例如，当汽轮发电机11异常时，迅速打开第二电磁阀13放气，同时可补充旁路调节阀18全开，扩大管路的最大流量，使得蒸汽更快速的被排出管路。

由于进汽调节阀17和旁路调节阀18开度可调，完全闭合或完全打开有一个调节的过程，从而导致闭合或断开的速度较慢。当汽轮发电机11故障时，进汽调节阀17不能迅速的关闭，旁路调节阀18也不能迅速打开，仍然可能会造成超速故障，或管道压力过大造成爆管，无法替代第一电磁阀12和第二电磁阀13。

一些实施例中，参考图2，上述装置还可以包括：排汽管道19；

排汽管道19的第一端与汽轮发电机11的出气口连接，排汽管道19的第二端用于排出蒸汽。

本发明实施例还可以包括排汽管道19，排除汽轮发电机11内的蒸汽。

一些实施例中，参考图2，上述装置还可以包括：降温设备22；

降温装置22分别与旁路管道15的第二端及排汽管道19的第二端连接，用于对旁路管道15及排汽管道19排出的蒸汽降温，并将降温后的蒸汽输出。

一些实施例中，参考图2，上述装置还可以包括：制动电阻20及开关21；

制动电阻20通过开关21与汽轮发电机11连接；开关21的控制端与主控设备16连接；

主控设备16还用于，当汽轮发电机11的故障状态为故障时，控制开关21闭合。

本发明实施例中，当汽轮发电机11故障时，闭合第一电磁阀12，切断汽源降速，同时还可接入制动电阻20，通过制动电阻20消耗多余的能量辅助降速。二者共同作用，防止汽轮发电机11超速故障，确保发电装置1的稳定及安全。

进一步的，当汽轮发电机11故障时关闭蒸汽锅炉送汽，切断总的汽源降速。但关闭蒸汽锅炉的送汽需要一定的时间，同时蒸汽锅炉的送汽管路一般较长，存在剩余的蒸汽，因此汽轮发电机11的进汽不能快速切断，无法使汽轮发电机11快速降速，可用于辅助降速，不能替代第一电磁阀12和第二电磁阀13。

对应于上述实施例，参考图3，本发明实施例还提供了一种发电系统，包括：蒸汽锅炉2及上述实施例提供的发电装置1；

蒸汽锅炉2与发电装置1中的进汽管道14的第一端连接，用于向发电装置1输送蒸汽。

本发明实施例的发电系统具有上述实施例提供的发电装置所具有的优点，在此不再赘述。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种发电装置，其特征在于，包括：汽轮发电机、第一电磁阀、第二电磁阀、进汽管道、旁路管道及主控设备；

所述进汽管道的第一端与所述旁路管道的第一端连接，所述进汽管道的第一端还用于输入蒸汽，所述进汽管道的第二端与所述汽轮发电机的进气口连接；

所述旁路管道的第二端用于排出蒸汽；

所述第一电磁阀设置在所述进汽管道上；所述第二电磁阀设置在所述旁路管道上；

所述主控设备分别与所述第一电磁阀的控制端及所述第二电磁阀的控制端连接；

所述主控设备用于，获取所述汽轮发电机的故障状态，当所述汽轮发电机的故障状态为故障时，控制所述第一电磁阀关闭，并控制所述第二电磁阀打开；

所述装置还包括：旁路调节阀；

所述旁路调节阀与所述第二电磁阀并联设置在所述旁路管道上；所述旁路调节阀的控制端与所述主控设备连接；

所述主控设备还用于，当所述汽轮发电机的故障状态为无故障时，控制所述旁路调节阀关闭；当所述汽轮发电机的故障状态为故障时，控制所述旁路调节阀打开；

所述装置还包括：排汽管道；

所述排汽管道的第一端与所述汽轮发电机的出气口连接，所述排汽管道的第二端用于排出蒸汽；

所述装置还包括：降温设备；

所述降温设备分别与所述旁路管道的第二端及所述排汽管道的第二端连接，用于对所述旁路管道及所述排汽管道排出的蒸汽降温，并将降温后的蒸汽输出。

2.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述主控设备还用于，当所述汽轮发电机的故障状态为无故障时，控制所述第一电磁阀打开，并控制所述第二电磁阀关闭。

3.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述装置还包括：进汽调节阀；

所述进汽调节阀与所述第一电磁阀串联设置在所述进汽管道上；所述进汽调节阀的控制端与所述主控设备连接；

所述主控设备还用于，当所述汽轮发电机的故障状态为无故障时，控制所述进汽调节阀打开；当所述汽轮发电机的故障状态为故障时，控制所述进汽调节阀关闭。

4.如权利要求3所述的发电装置，其特征在于，所述主控设备还用于，当所述汽轮发电机的故障状态为无故障时，根据所述发电装置的参数，控制所述进汽调节阀的开度。

5.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述主控设备还用于，当所述汽轮发电机的故障状态为故障时，根据所述发电装置的参数，控制所述旁路调节阀的开度。

6.如权利要求1至5任一项所述的发电装置，其特征在于，所述装置还包括：制动电阻及开关；

所述制动电阻通过所述开关与所述汽轮发电机连接；所述开关的控制端与所述主控设备连接；

所述主控设备还用于，当所述汽轮发电机的故障状态为故障时，控制所述开关闭合。

7.一种发电系统，其特征在于，包括：蒸汽锅炉及如权利要求1至6任一项所述的发电装置；

所述蒸汽锅炉与所述发电装置中的进汽管道的第一端连接，用于向所述发电装置输送蒸汽。

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