CN201858130U - 一种电厂大型机组锅炉给水泵新型变频驱动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电厂大型机组锅炉给水泵新型变频驱动系统，包括：至少一台高压大容量变频装置，可实现锅炉给水泵组的全程调速；至少一台大容量同步高速电机，电机两边均延伸出一组接口，一组直接驱动给水泵，另一组直接驱动减速箱；至少一套电机转子位置检测装置；至少一台减速箱，将同步高速电机的转速以一定的比例降速带动前置泵；至少一台前置泵，与给水泵组成给水泵组。并且锅炉给水泵也可选用带有诱导轮结构的给水泵，这时减速箱与前置泵就不是必须的。本实用新型的变频驱动系统通过高压厂变提供电能，经高压大容量变频装置实现调速，使得这一方案相对于传统的汽泵方案来说可以充分利用电能的高转换效率，特别是在低负荷下提高能量利用水平；相对于主轴驱动方案来说，变频驱动方案可以灵活采用1*100％容量给水泵组，2*50％容量给水泵组与3*35％容量给水泵组，从而可以大大提高整个单元机组的安全可靠性。

Description

一种电厂大型机组锅炉给水泵新型变频驱动系统 

技术领域

本实用新型涉及电厂大型机组节能领域，尤其是一种应用于电厂大型发电机组锅炉给水泵驱动系统。 

背景技术

电力行业是国民经济的重要基础行业，也是国家经济发展战略的重点和先行产业。随着我国经济的持续健康发展，全国的装机容量也随之增长。据2009年8月16日从全国电力工作会议得到的数据，我国发电装机容量已经突破8亿千瓦，其中75％来自火电站和核电站的汽轮发电机组。预计到2020年，我国的发电装机容量将达到12亿千瓦，其中火电占65％左右。在我国的一次能源结构中，煤炭资源所占的比例最大，约为75.87％，这一能源结构特点势必影响燃煤发电在我国发电中所占的比例。据统计，我国发电燃煤占煤总产量比例的65％左右，这一状况预计还要持续相当长的一段时间。由于煤碳资源是不可再生能源，为后代考虑，不可浪费与耗尽，所以提高煤碳能源利用水平就是一项紧迫的任务，但是目前我国火电机组存在着诸多问题，主要表现在： 

(1)、耗煤低、效率高的火电机组所占比率低，常规小火电机组比例过大，单机容量偏小，虽然通过“上大压小”政策，关闭了200MW以下的大量机组，与国际先进水平相比还有一定的差距； 

(2)、各级容量机组的平均经济性与国外同等容量先进机组经济性有一定的差距，国内300MW等级机组热耗8079kJ/kW·h，国际先进水平7912kJ/kW·h，600MW等级机组热耗7995kJ/kW·h，国际先进水平7744kJ/kW·h。现在虽有所改善，但仍有一定的差距； 

(3)、电源调峰性能较低。2008年，全国平均发电设备利用小时数仅4648小时，其中火电4885小时，比2007年下降了459小时，燃煤火电机组越来越多的时间是参加电网调峰，水电与核电基本上満发，但火电厂调峰经济性较差； 

在常规燃煤火力发电机组中，给水泵需要消耗一定量的驱动机械功，是电厂辅助设备中最为耗功的设备，常占主机功率的2％-4％。表面上给水泵组是电厂辅机，但从朗肯循环的角度看如图一，却是核心设备之一，运行状况直接影响着锅炉的正常运行，从而也影响着整个机组的正常发电，因此锅炉给水泵被称为“火电厂的心脏”。随着电网容量的迅速增大，昼夜间负荷的差值增大，因此大机组参加调峰也势在必行，因此，除了要求机组在额定工况下有较好的经济性，还要求在整个部分负荷范围内效率变化平稳(现电网将机组负荷下限一般定在50％额定负荷)，有尽量好的经济性。 

随着火电厂机组容量的增加，给水泵驱动功率也在增加，比如外三100％容量的给水泵额定功率是3.0694万kW，因此给水泵用何种方式驱动对机组经济性的影响也在增加，特别是在低负荷工况下。比如一台1000MW机组，供电煤耗300g/kW·h，给水泵功率占主机功率3％，先进的驱动方式下泵组效率平均可提高10％，那么整个机组提效率高约是0.3％，降低供电煤耗约0.9g/kW·h，按年利用小时5000h来计算可节约4500t标煤，按￥800/t来计算，年节省的煤碳成本是￥360万，这对电厂来说将是无疑是一笔可观的费用。 

因此大型机组锅炉给水泵的驱动方式的选择，对整个机组的经济性的影响越来越不能忽视。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对目前国内外电厂大型发电机组锅炉给水泵驱动系统只有传统的汽泵系统与电泵系统现状，提出一种新型变频驱动系统。这种新型变频驱动系统虽然也是一种电泵系统，不同于传统的电泵系统，不设液力偶合器调速，而是用大容量的变频装置调速可实现全程调速，可以容易的实现空载启动。 

该种新型变频驱动系统由于驱动装置方面采用的是变频器与同步电机，所以可以充分利用电能传递环节的高效率，因此与传统的汽泵方案相比可以有效提高能量利用水平，且调节控制方便，系统简单占地面积少等优点；与传统的电泵方案相比，也相对提高了能量利用水平，因为传统的液力偶合器效率比较低，特别是在低负荷工况下，且传统的电泵方案还无法解决电机容量的问题，无换向器电机最大容量可做到250MW，彻底解决了电泵方案中的给水泵电机容量的问题。 

为实现上述目的，本实用新型提供了电厂大型机组锅炉给水泵新型变频驱动系统，包括： 

至少一为了实现锅炉给水泵变频驱动，该系统至少有一组无换向器电机(变频器+同步电机+位置检测器的总称)组成给水泵组，可以灵活采用1*100％容量给水泵组，2*50％容量给水泵组与3*35％容量给水泵组； 

进一步地，所述新型变频驱动系统至少一采用大容量高速同步电机，转速可达7200RPM，完全可以满足电厂锅炉给水泵的转速与容量的要求； 

进一步地，所述新型变频驱动系统至少一变频装置，此变频装置与大容量高速同步电机配合可实现全程调速，并至少一种功能是实现给水泵空载快速启动，以满足电厂锅炉给水泵特殊要求； 

进一步地，所述新型变频驱动系统至少一电机转子位置检测器，用以取代直流电机的旋转电枢及由电刷和换向器组成的机械换向装置； 

进一步地，所述新型变频驱动系统用同步电机直接驱动给水泵，中间只有刚性连轴器，不设任何齿轮等其它环节，以最大限度的减少能量损失； 

进一步地，所述新型变频驱动系统核心是在同步电机的另一侧，设置一台减速箱，以适当的比例减速后带动前置泵，减速比可以是3∶1。 

进一步地，新型变频驱动系统中推荐采用2*50％容量给水泵组，可以不设启动/备用给水泵。 

进一步地，新型变频驱动系统中每台给水泵组可单独设置一台供油装置；也可在减速齿轮处设置一供油泵，并将齿轮箱容积足够大，可当做给水泵组的油箱，这种方式可充分节省设置供油装置空间，当然减速齿轮箱上的电动备用润滑油泵是必须的。 

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。 

附图说明

图11000MW机组汽动方案计算系统简图 

图2小机进汽管道损失示意图(η_gd1) 

图3小机排汽管道损失示意图(η_gd2) 

图41000MW机组传统电动方案计算系统简图 

图51000MW机组高效液偶电动方案计算系统 

图61000MW机组大型变频电动方案计算系统简图 

图7朗肯循环图 

图81000MW机组大型变频电动方案计算系统方案图 

图91000MW机组典型案例计算依据1 

图101000MW机组典型案例计算依据2 

图111000MW机组典型案例计算依据3 

图121000MW机组典型案例计算依据4 

图131000MW机组典型案例计算依据5 

图141000MW机组典型案例计算依据6 

图151000MW机组典型案例计算依据7 

图161000MW机组典型案例计算依据8 

图171000MW机组典型案例计算依据9 

图181000MW机组典型案例计算依据10 

具体实施方式

实施例一： 

某厂汽轮机是上海汽轮机有限公司引进德国西门子技术生产的1000MW超超临界汽轮发电机组。型号为N1000-26.25/600/600(TC4F)。汽轮机型式是超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式、采用八级回热抽汽。 

主要汽轮机运行参数如下表： 

表1某1000MW机组主要技术参数表 

该厂每台机组设2*50％容量的汽动给水泵组，汽动给水泵组设有前置泵。单台汽泵可供给锅炉55％BMCR的给水量，一台汽泵故障停运时，另一台汽泵可保证机组在55％THA以上工况下的给水量。汽动给水泵的正常运行汽源为主机的四段抽汽，机组启动和低负荷时由辅助蒸汽系统或再热冷段供汽。当主汽轮机负荷降至正常汽源压力不能满足要求时切换到备用汽源(辅助蒸汽系统或冷段)，并在此工况下运行。当主机负荷重新上升时，调节器又能自动将汽源切换到工作汽源。但在下面的热力计算中，仅考虑正常工作条件下四段抽汽的热经济性。 

该厂小汽机技术参数如下： 

表2小汽机技术参数 

给水泵型号：HPT400-390-6S，前置泵型号：HZB303-720，给水泵用小汽轮机直接驱动，前置泵用单独电机驱动。厂家是苏尔寿，给水泵两次大修间隔不小于8年，是目前比较先进的给水泵。 

需要补充说明的是，两台50％容量的给水泵由小汽轮机单独驱动，两台50％容量的前置泵由电机单独驱动，共同组成两套汽泵组，这是目前我国电厂给水泵的典型配置，另外由于此机组有两台大机凝汽器，小机不是象外三电厂100％容量的给水泵组，所以不必另设小凝汽器，每台小机的排 汽直接排入一台大机凝汽器。 

1、汽动方案 

对于小汽轮机驱动给水泵这样的形式，泵由小汽轮机驱动，小汽机的汽源来自主机抽汽。由抽汽驱动小汽轮机，再由小汽轮机驱动给水泵。本机组为凝汽式小汽轮机，汽源来自主机中压缸抽汽，中压缸抽汽不同300MW等级机组，因为中压缸是双流式，所以是单独抽汽，不与四级抽汽共一个抽汽口，排汽引至主凝汽器。 

(1)系统简图如图1： 

(2)计算过程 

我们先选取100％负荷(这里选取THA工况)下的参数进行详细计算，75％负荷、50％负荷、30％负荷下的计算过程只是参数不同，计算方法是一样的。 

A.传统汽泵方案转化功率： 

a.四抽中至两台小机去的蒸汽返回至大机低压缸所多做的功，记为P₁

从给水泵耗功开始算起：据式 

$P_e=\frac{\mathrm{\ρg}{q}_{v}H}{1000{\mathrm{\η}}_{\mathrm{pu}}}$

q_v——给水的流量，m³/s的，ρ——给水的密度，kg/m³，ρ*q_v即为质量流量，kg/s，在100％负荷的热平衡图上可以清楚得到这个数值是：377.745kg/s；也就是1359.882T/H 

根据给水泵质量流量与泵的性能曲线，可以得到H：3483.75m(这里H值可以直接从泵的性能曲线取得，从而不必通过泵的进、出口差压算出)；泵的效率η_pu＝86.02％。因为可得： 

$P_e=\frac{377.745*9.8*3483.75}{1000*0.8602}=14992.44084\mathrm{kw}$

小机耗功：据式 

$P_x=\frac{P_e}{{\mathrm{\η}}_m{\mathrm{\η}}_{\mathrm{ri}}^x}$

η_m——锅炉给水泵至小机间的机械效率，％，这里取99％； 

——小机相对内效率，％，这里在100％负荷下取80.99％； 

P_x＝18698.45615kw 

管道效率的定义： 

这里涉及管道效率的计算，管道效率是现场布置中将设备联系的管道所消耗的能量。在这里从中压缸抽出蒸汽，至小机进口的主汽门处的这一截管道因流动损失、散热等要消耗一部分能量；因为小机不单独设凝汽器，排至大机凝汽器，因此从小机凝汽器至大机凝汽器的这部分排汽管也要消耗一部分能量。这是现场不可避免的存的损失，但制造厂提供的效率曲线却并不包括这些损失，所以必须进行单独定义与计算。 

文献[73]与[74]只是提供了管道效率的计算思路，没有提供具体计算方法，这里提出一种具体计算方法。 

如图2所示，由于进汽管道的存在，实际上小机内部的做功时，是沿3-5的过程线，而不是沿4-2过程线，所以可以用 

来表示进汽管道带来的小机实际做功的损失；另一方面由于排汽管道的存在，实际上小机还有一个排汽管道的损失，可以用 

来表示，即 

${\mathrm{\η}}_{\mathrm{gd}1}=\frac{h_3-h_5}{h_1-h_2}$

${\mathrm{\η}}_{\mathrm{gd}2}=\frac{h_3-h_6}{h_3-h_5}$

实际上管道带来的能量损失，最终是表现在小机的做功能力损失上，所以上述定义可以准确的反映管道效率的实质。 

据上述管道效率的定义，对于小机在100％负荷的热平衡图上可以得：h₄＝h₃＝3219.6kJ/kg，但这里热平衡图并没有考虑到温降，实际上在现场这一截管道有一定的长度，即使加上保温也有一定的温降，参考现场经验数值，这里温降取10℃，则h₃＝3199.29kJ/kg，h₂＝2271.21kJ/kg、h₅＝2268.69kJ/kg。所以： 

${\mathrm{\η}}_{\mathrm{gd}1}=\frac{3199.29-2268.69}{3219.6-2271.21}=98.12\%$

对于排汽压力也取一个5％的压损失进行修正(在100％负荷的热平衡图小机的排汽压力与大机凝汽器压力一致，这显然与实际运行工况不一致)，由于排汽管道长度有限忽略温度下降因素，所以小机排汽压力经修正后应是0.007035MPa，对应的h₆＝2274.82kJ/kg，所以： 

${\mathrm{\η}}_{\mathrm{gd}2}=\frac{3199.29-2274.82}{3199.29-2268.69}=99.34\%$

据式 

$D_4=2*\frac{p_x}{(h_4-h_c){\mathrm{\η}}_{\mathrm{gd}1}{\mathrm{\η}}_{\mathrm{gd}2}}$

这里h₄＝3219.6kJ/kg，h_c＝h₂＝2271.37kJ/kg，因为是两台汽泵，所以有：D₄＝40.4613491kg/s 

在这里小机蒸汽流量D₄与100％热平衡图上的43.048kg/s(21.727+21.321)，有所区别，原因在于热平衡图中给水泵效率任何情况下均取83％，小机效率均取81％，实际上在额定工况下给水泵效率达86.145％，所以实际计算出来的数值小了一些，也就是对流量进行的实际意义上的修正。 

在这里节省下来的四抽流量D₄将继续经中压缸、联通管至大机低压缸做功，因此增加的发电机功率P₁可用下式表示： 

P₁＝D₄((h₄-h_zp)η_zyg+(h_zp-h_c)η_ltgη_dygη_mη_fdj) 

式中h_zp--中压缸排汽，kJ/kg，这里是3053.1kJ/kg； 

η_zyg--中压缸排汽，100％，这里是93.27％； 

h_c--低压缸理想排汽焓，kJ/kg，这里有两个低压缸，一个低压缸排汽压力6.7KPa，另一个5.7KPa，这里假定D₄全部返回到第一个低压缸做功，所以h_c＝2274.42kJ/kg； 

η_ltg--与小机进、排汽管道效率类似， 

h_dyg是低压缸进汽焓值，因为有连联管压力损失，h_dyg比h_zp要低，这里是3053.1kJ/kg，h_c′＝2275.76所以  ${\mathrm{\η}}_{1\mathrm{tg}}=\frac{3053.1-2275.76}{3053.1-2274.42}=99.83\%;$

η_dyg--低压缸效率，这里是90.12％(数据来源运行规程)； 

η_m--机械效率，这里取99％； 

η_fdj--发电机效率，这里是98.95％(数据来源运行规程)； 

所以 

P₁＝40.4613491*((3219.6-3053.1)*0.9327+(3053.1-2274.42)*0.9983*0.9012*0.98*0.9895)＝34050.66142kw 

b.前置泵电机所耗用功率返回到发电机出口的功率P₂

据式 $P_{\mathrm{qb}}=2*\frac{\mathrm{\ρg}{q}_{v}H}{1000{\mathrm{\η}}_{\mathrm{qb}}}$

式中ρ*q_v＝377.745kg/s＝1359.882T/H； 

H--前置泵扬程，这里是172.25m； 

η_qb--前置泵效率，这里是85.72％； 

$P_{\mathrm{qb}}=2*\frac{377.745*9.8*172.25}{1000*0.8572}=1487.756526\mathrm{kw}$

前置泵电机由高压厂变提供电源，因此需在发电机出口消耗的功率P₂： 

据式 $P_2=\frac{P_{\mathrm{qb}}}{{\mathrm{\η}}_m{\mathrm{\η}}_{\mathrm{dj}}{\mathrm{\η}}_{\mathrm{gcb}}}$

η_m--机械效率，这里取99％； 

η_dj--前置泵电机效率，这里取95％； 

η_gcb--高压厂用电变压器效率，这里取98％； 

所以有 

P₂＝1614.161515kw 

c.交流润滑油泵与排烟风机所消耗功率返回到发电机出口的功率P₃

可以采用电流与电压积的方式计算： 

$P_3=2*(\frac{\sqrt{3}{U}_{\mathrm{jl}}{I}_{\mathrm{jl}}\cos \mathrm{\φ}}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{gcb}}*{\mathrm{\η}}_{\mathrm{dcb}}}+\frac{\sqrt{3}{U}_{\mathrm{py}}{I}_{\mathrm{py}}\cos \mathrm{\φ}}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{gcb}}*{\mathrm{\η}}_{\mathrm{dcb}}})$

式中： 

U_j1-汽泵方案中小机交流润滑油泵电机电压，这里是380v； 

I_jl-汽泵方案中小机交流润滑油泵电机电流，这里据现场数据是68.3A； 

U_py-汽泵方案中小机排烟风机电机电压，这里是380v； 

I_py-汽泵方案中小机排烟风机电机电流，这里据现场数据是1.1A。 

Cosφ-小机交流油泵电机与油箱排烟风机电机的功率因子，这里取0.9； 

η_dcb-低压厂用电变压器效率，这里取98％； 

所以有： $P_3=2*(\frac{\sqrt{3}*380*68.3*0.9}{0.98*0.98}+\frac{\sqrt{3}*380*1.1*0.9}{0.98*0.98})=85.75816576\mathrm{kw}$

因此传统汽泵方案转化功率： 

ΔN_汽泵＝P₁+P₂+P₃＝35750.5811kw 

在这里，我们在利用100％负荷下的热平衡图，并参照有关的性能曲线进行ΔN_汽泵的详细计算，75％负荷下，50％负荷下，30％负荷下计算不再赘述，汇成EXCEL表格如下： 

2、传统电泵方案 

对于传统的电泵方案，用一台电机一头直接带前置泵，另一头通过传统液力偶合器变速带给水泵，由于电机启动时，从0直接启动至额定转速(典型的转速是1490RPM)，所以目前在1000MW机组上这种大型电机在制造业上还有相当困难，在600MW机组上传统电泵方案已有应用，但在1000MW机组上汽泵方案得到绝对应用，这与大功率电机制造上的困难是有关系的，另外大电机启动时还有一个启动电流的问题，所以在这里我们进行热经济性上讨论，假定的前提是大功率电机是可以制造并应用于实践，随着制造业技术的发展，这个问题终会解决。 

在这里，如前面的物理模型，给水泵还是采用2*50％配置。 

(1)系统简图如图4： 

(2)计算过程 

我们先选取100％负荷(这里选取THA工况)下的参数进行详细计算，75％负荷、50％负荷、30％负荷下的计算过程只是参数不同，计算方法是一样的。 

这里要强调的是各种方案比较的前提是N_总是相同的，否则的话失去了比较的基础，这也是定流量法的实质所在，我们在上面汽泵方案中已经计算出N_总，这里只要计算出电泵组所消耗的能量，就可以计算出传统电泵方案的上网净功率，即 

a.电动机的给水泵耗功 

这里直接取汽泵计算过程的给水泵功率： 

$P_e=\frac{377.745*9.8*3483.75}{1000*0.8602}=14992.44084\mathrm{kw}$

传统液力偶合器耗功，据式(2-13)： 

$P_{\mathrm{cyo}}=\frac{P_e}{{\mathrm{\η}}_m{\mathrm{\η}}_{\mathrm{cyo}}}$

式中： 

η_m——锅炉给水泵至传统液偶间的机械效率，％，取99％； 

η_cyo——传统液力偶合器效率，％，这里是93％； 

P_cyo——传统液力偶合器耗功，kw；所以： 

$P_{\mathrm{cyo}}=\frac{14992.44084}{0.98*0.93}=16283.74154\mathrm{kw}$

$P_{\mathrm{djg}}=\frac{P_{\mathrm{cyo}}}{{\mathrm{\η}}_m}=\frac{\mathrm{\ρg}{q}_{v}H}{1000{\mathrm{\η}}_{\mathrm{pu}}{\mathrm{\η}}_m{\mathrm{\η}}_{\mathrm{cyo}}{\mathrm{\η}}_m}$

电机给水泵侧总的轴功： 

$P_{\mathrm{djg}}=\frac{16426.03248}{0.98}=16761.25763\mathrm{kw}$

b.电动机的前置泵耗功 

这里直接取汽泵计算过程的前置泵功率，所以： 

$P_{\mathrm{qb}}=\frac{1487.756526}{2}=743.8782632\mathrm{kw}$

电机前置泵侧总的轴功，： 

$P_{\mathrm{djq}}=\frac{P_{\mathrm{qb}}}{{\mathrm{\η}}_m}=751.3921851\mathrm{kw}$

电动机总的耗功，用P_dj表示，据式： 

$P_{\mathrm{dj}}=2*K*\frac{(P_{\mathrm{djg}}+P_{\mathrm{djq}})}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{dj}}}$

式中： 

η_dj-电动机效率，％，这里是95％； 

K-考虑到电泵方案电机与泵润滑均是自润滑，所以功率上应放大的系数，但实际上我们在考虑液力偶合器效率时已考虑，所以K取1；所以有： 

P_dj＝36209.71782kw 

电动机总耗功返回到发电机出口的功率，即传统电泵方案转化功率，用ΔN_传电表示：据式(2-18) 

再据式(2-21) 

在这里，我们在利用100％负荷下的热平衡图，并参照有关的性能曲线进行ΔN_传电的详细计算，75％负荷下，50％负荷下，30％负荷下计算不再赘述，汇成EXCEL表格如下： 

3、高效液偶电泵方案 

我们这里在汽泵方案基础上展开的传统电泵方案、高效液偶电泵方案、大型变频方案以及主轴驱动方案都在假想的。有些方案虽没有实际的应用，比如大型变频方案、主轴驱动方案，在目前的设备制造业的技术条件下，并不存在困难，所以这些方案的提出在1000MW等级机组上有着广泛的应用前景，但由于电机容量的限制，现有电机如果带50％的给水泵上还有一定的困难，这里做原则上的计算。 

(1)系统简图如图5： 

(2)计算过程 

计算过程与传统电泵方案完全类似，区别仅在液偶与电机在不同负荷下效率不一样，电机采用高效电机，直接生成EXCEL表格如下： 

4、大型现代变频电泵方案 

由于无换向器电机转速可以变化，且满足锅炉给水泵的转速要求。所以为了提高整个泵组效率，将给水泵与无换向器电机直接相连，前置泵通过一个减速齿轮参与整个泵组的变速，所以在这个方案里，前置泵的功率不象前面前置泵功率的计算方法，有所区别。 

在这里，如前面的物理模型，给水泵还是采用2*50％配置。 

(1)系统简图如图6： 

(2)计算过程 

我们先选取100％负荷(这里选取THA工况)下的参数进行详细计算，75％负荷、50％负荷、30％负荷下的计算过程只是参数不同，计算方法是一样的。 

a.电动机的给水泵耗功 

从给水泵耗功开始算起，两台给水泵的耗功与汽泵方案相同。 

给水泵耗功： 

$P_e=\frac{377.745*9.8*3483.75}{1000*0.8602}=14992.44084\mathrm{kw}$

电机给水泵侧总的轴功，据式： 

$P_{\mathrm{djg}}=\frac{P_e}{{\mathrm{\η}}_m}$

式中： 

η_m——锅炉给水泵至电动机机械效率，％，取99％； 

$P_{\mathrm{djg}}=\frac{14992.4408}{0.99}=15143.87963\mathrm{kw}$

b.电动机的前置泵耗功 

与给水泵轴功计算类似，前置泵轴功： 

P_qb＝743.8782632kw 

电机前置泵侧总的轴功： 

$P_{\mathrm{djq}}=\frac{P_{\mathrm{qb}}}{{\mathrm{\η}}_m{\mathrm{\η}}_{\mathrm{jc}}{\mathrm{\η}}_m}$

式中： 

η_jc--减速齿轮效率，这里是98.7％； 

P_djq＝768.9787286kw 

电动机总的耗功，用P_dj表示： 

$P_{\mathrm{dj}}=2*K_1*\frac{(P_{\mathrm{djg}}+P_{\mathrm{djq}})}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{dj}}}$

式中： 

η_dj-电动机效率，％，这里是高效电机效率96.1％； 

K₁-考虑到变频方案电机与泵润滑均要强制润滑，由减速齿轮处带动所以功率上应放大的系数，这里已在减速齿轮效率中已考虑，所以取1； 

P_dj＝33117.29108kw 

变频器的总的耗功，用P_bp表示： 

$P_{\mathrm{bp}}=\frac{P_{\mathrm{dj}}}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{bp}}}$

η_bp-变频器效率，％，这里取98％； 

P_bp＝33793.15416kwP_bp

另外制冷装置耗功用N_zl表示是： 

这里制冷系数ε取3.1上述变频器消耗能量与制冷装置消耗能量返回到发电机出口的功率之和，即大型现代变频电泵方案转化功率，用ΔN_变频表示： 

所以 

ΔN_变频＝34709.82031kw 

综上讨论： 

我们以汽泵方案为比较的基准，可以得到大型现代变频电泵方案的不同负荷下的定流量上网净功率，记 

即： 

在这里，我们在利用100％负荷下的热平衡图，并参照有关的性能曲线进行ΔN_汽泵的详细计算，75％负荷下，50％负荷下，30％负荷下计算不再赘述，汇成EXCEL表格如下： 

5、净功计算数据汇总 

各驱动(配置)方案净输出功计算汇总表(单位：MW) 

	100％	75％	50％	30％
					N净 汽泵	1000	750	500	400
N净 总	1035.750581	772.9295316	511.6423525	305.7784321
					N净 传电	998.8018893	747.4403793	497.2248703	298.7490703
N净 高电	1000.056385	750.3536752	500.6187704	300.1574994
					N净 变频	1001.040761	751.0473696	501.5711056	301.55911

从上表中，我们可以很明显地看出，变频驱动方案较其它三种方案(传统的汽泵方案，传统的电泵方案，高效液力偶合器方案)的优势都是比较的明显的，在这几种方案中，现代大型变频方案在各种负荷条件下，上网净功率都是最多的，而传统的电泵方案在四种方案中，无论在任何负荷下，上网净功率都是最少的。 

现代大型变频方案充分利用了无换向器电机的高效率，在计算中所取的数据其实还有些保守，实际运行的效率可能还要高些，在低负荷时变频器与高速电机的效率下降的并不多，所以大型变频方案效率高在低负荷时表现的更为明显，这对越来越多参加调峰的火电机组更有重要意义。 

现代大型变频方案相对于一种汽轮机主轴驱动方案来说，具有可靠性高的优势，可以将给水泵出现故障引起机组非计划停运的可能性减少到最低；相对于传统的汽泵方案，传统的电泵方案，高效液力偶合器方案，又有明显的热经济性优势。 

所以电厂大型机组锅炉给水新型变频驱动系统在电厂有着广泛的应用前景。 

Claims (4)

1.一种电厂大型机组锅炉给水泵新型变频驱动系统，电厂大型机组指目前300MW以上容量的电厂机组，包括火电、核电等需要大功率给水泵场合的机组，该系统由无换向电机、大容量高速同步电机、电机转子位置检测器、减速箱组成，其特征是变频驱动给水泵组使用电厂高压厂用变压器来的电源。

2.根据权利要求1所述的新型变频驱动系统，其特征在于前置泵经一减速齿轮由同步电机一起驱动，不单独设备一台低容量电机带动前置泵。

3.根据权利要求1所述的新型变频驱动系统，其特征在于前置泵经一减速齿轮与给水泵一起参与变频调节，即前置泵转速与随负荷变化也变化。

4.根据权利要求1所述的新型变频驱动系统，其特征在于新型变频驱动系统采用强制油润滑，每台给水泵组单独设置一台供油装置。 

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