CN204316102U - 变频发电机组与汽轮发电机组同轴布置的火电厂发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种变频发电机组与汽轮发电机组同轴布置的火电厂发电机组，包括由汽轮机和第一发电机组成的汽轮发电机组，汽轮机拖动第一发电机以固定的速度旋转发电；还包括由调速齿轮箱和第二发电机组成的变频发电机组，汽轮机的转速经过调速齿轮箱调速后输出给第二发电机，并通过第二发电机为变频厂用电系统供电。本实用新型既能通过第一发电机发出工频电能用于上网销售，又能由第二发电机发出变频电能用于自身厂用电，相对于常规汽轮发电机组，充分利用了汽轮机的出力，提高汽轮机的运行效率；通过第二发电机为厂内主要动力负载提供电能，实现了全厂主要动力负载集中变频，降低了厂用电率，节约了电能，增加了上网电量，提高电厂的发电收益。

Description

变频发电机组与汽轮发电机组同轴布置的火电厂发电机组

技术领域

本实用新型涉及汽轮发电技术领域，尤其是一种变频发电机组与汽轮发电机组同轴布置的火电厂发电机组。

背景技术

火力发电厂的核心设备是锅炉、汽轮机、发电机，其中汽轮机和发电机组成的系统称为汽轮发电机组。常规汽轮发电机组的配置方案是单台汽轮机与单台发电机同轴相连。常规汽轮发电机组的生产过程为由锅炉产生的过热蒸汽通过进气管道进入汽轮机内膨胀做功，使叶片转动而带动一台发电机发电，做功后的废汽通过排气经凝汽器、循环水泵、凝结水泵、给水加热装置等送回锅炉循环使用。

现有技术中，汽轮发电机组一般包括汽轮机、发电机，由汽轮机拖动发电机用恒定的转速旋转发电，经主变压器升压后向厂外电网供电；经厂用变压器降压后向厂内设备提供厂用电。

这种配置的火电厂汽轮发电机组只能向其厂内负载提供工频电源，发电机组负荷随电网需求每天都在变化，为了提高设备效率，降低厂用电量，节约电能，需要在厂用负载与电源之间安装变频器，根据不同的负荷工况调节变频器输出频率。但安装变频器存在以下缺陷：(1)有节能潜力的负载均需要单独安装变频器，安装位置随负载位置而定，占地大，不便于集中管理；(2)变频器属于精密设备，对粉尘、温度、湿度均有较高的要求；(3)变频器经长期工作后其性能会逐渐降低、老化，如维护不及时，会发生故障，进而缩短设备的使用寿命，重要厂用电负载变频器故障会造成机组减负荷甚至停机，给发电厂带来严重的经济损失。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种变频发电机组与汽轮发电机组同轴布置的火电厂发电机组，该发电机组能够实现全厂主要动力负载集中变频、降发电厂厂用电率以及提高汽轮机的运行效率和电厂经济效益。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种变频发电机组与汽轮发电机组同轴布置的火电厂发电机组，包括汽轮机、第一发电机、调速齿轮箱和第二发电机；所述汽轮机、第一发电机、调速齿轮箱和第二发电机同轴连接，其中，所述汽轮机与所述第一发电机的一侧轴端连接，所述第一发电机的另一侧轴端连接所述调速齿轮箱的输入端，所述调速齿轮箱的输出端与所述第二发电机连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的汽轮机和第一发电机组成了汽轮发电机组，调速齿轮箱和第二发电机组成了变频发电机组；本实用新型既能通过第一发电机发出工频电能用于上网销售，又能通过调速齿轮箱调速后由第二发电机发出变频电能用于自身厂用电，相对于常规汽轮发电机组来说，充分利用了汽轮机的出力，提高了汽轮机的运行效率；其次，由调速齿轮箱调速后通过第二发电机为厂内主要动力负载提供电能，实现了全厂主要动力负载集中变频，降低了厂用电率，节约了电能，增加了上网电量，提高电厂的发电收益。当每台1000MW机组每年可对外多供电1.5亿千瓦时，直接经济收益可达2400万元以上；再者,由于由调速齿轮箱和第二发电机组成的变频发电机组本身具有变频的功能，所以不再需要安装大功率变频器，也就是说解决了使用大功率变频器时存在的问题。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步,所述调速齿轮箱采用变液力变矩器或液力偶合器。

优选采用变液力变矩器,因为变液力变矩器能够100％无级调速，且效率较高，没有滑差，可以实现对第二发电机更好的变频调速的作用。

本实用新型还提供了一种变频发电机组与汽轮发电机组同轴布置的火电厂发电机组，包括汽轮机、第一发电机、调速齿轮箱和第二发电机；所述汽轮机、第一发电机、调速齿轮箱和第二发电机同轴连接，其中，所述第一发电机与所述汽轮机的一侧轴端连接；所述调速齿轮箱的输入端与所述汽轮机的另一侧轴端连接，所述调速齿轮箱的输出端与所述第二发电机连接。

本技术方案的有益效果除了与上述的本实用新型的有益效果相同以外，还由于如此设置使得由调速齿轮箱和第二发电机组成的变频发电机组能够远离运行控制中心，当变频发电机组变频运行时，运行过程中产生的谐波不会对运行控制中心的电子设备造成干扰；且更加方便于设备的维修。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步,所述调速齿轮箱采用变液力变矩器或液力偶合器。在此也优选变液力变矩器。

附图说明

图1为现有技术中典型的火电厂汽轮发电机组的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1中所述的变频发电机组与汽轮发电机组同轴布置的火电厂发电机组的结构示意图；

图3为本实用新型实施例2中所述的变频发电机组与汽轮发电机组同轴布置的火电厂发电机组的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、汽轮机，2、第一发电机，3、主变压器，4、厂用变压器，5、调速齿轮箱，6、第二发电机。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示为现有技术中典型的火电厂汽轮发电机组的结构示意图，包括汽轮机1和第一发电机2，由汽轮机1拖动第一发电机2用恒定的转速旋转发电，经主变压器3升压后向厂外电网供电；经厂用变压器4降压后向厂内设备提供厂用电。

本实用新型不仅包括了由汽轮机1和第一发电机2组成的汽轮发电机组，并由第一发电机2分别通过主变压器3和厂用变压器4向厂外电网和工频厂用电系统供电，还包括了由调速齿轮箱5和第二发电机6组成的变频发电机组，汽轮机1的转速经过调速齿轮箱5调速后输出给第二发电机6，并通过第二发电机6为变频厂用电系统供电，具体实施方式如下：

实施例1

如图2所示，一种变频发电机组与汽轮发电机组同轴布置的火电厂发电机组，包括汽轮机1、第一发电机2、调速齿轮箱5和第二发电机6；所述汽轮机1、第一发电机2、调速齿轮箱5和第二发电机6同轴连接，其中，所述汽轮机1与所述第一发电机2的一侧轴端连接，所述第一发电机2的另一侧轴端连接所述调速齿轮箱5的输入端，所述调速齿轮箱5的输出端与所述第二发电机6连接。

调速齿轮箱5用于将固定的转速转化为变化的转速,调速齿轮箱5可选为具有离合功能的形式。调速齿轮箱5的输出端与第二发电机6的输入端连接以带动第二发电机6转动，使第二发电机6发出频率可调的电能。

在本实用新型的发电机组中，可将汽轮机1固定的转速(一般为50Hz)通过调速齿轮箱5调节，转化为0至50Hz的变频频转速，从而带动第二发电机6转动，将汽轮机1的部分功率输出为频率可调的电能。

所述调速齿轮箱5采用变液力变矩器或液力偶合器。这里优选变液力变矩器，因为变液力变矩器能够100％无级调速，且效率较高，没有滑差，可以实现对第二发电机6更好的变频调速的作用。

本实施例的工作原理如下：

当蒸汽推动汽轮机1转动时，汽轮机1一侧的轴端与第一发电机2相连，从而拖动同轴的第一发电机2旋转发电，将电能通过主变压器3调压至于电网匹配的电压后送入厂外电网，同时通过厂用变压器4降压后为工频厂用电系统供电。

当蒸汽推动汽轮机1转动时，汽轮机1拖动第一发电机2以固定速度旋转，第一发电机2通过调速齿轮箱5拖动第二发电机6旋转发电，通过调速齿轮箱5调速后，将固定的转速转变为频率可调的转速。第二发电机6为发电厂的主动动力负载提供厂用电，根据发电厂的负荷情况调节调速齿轮箱5的输出转速，发电厂负荷率较高时，提高调速齿轮箱5的转速，第二发电机6发出高频率的电能，发电厂负荷较低时，降低调速齿轮箱5的转速，第二发电机6发出低频率的电能。

实施例2

如图3所示，一种变频发电机组与汽轮发电机组同轴布置的火电厂发电机组，包括汽轮机1、第一发电机2、调速齿轮箱5和第二发电机6；所述汽轮机1、第一发电机2、调速齿轮箱5和第二发电机6同轴连接，其中，所述第一发电机2与所述汽轮机1的一侧轴端连接；所述调速齿轮箱5的输入端与所述汽轮机1的另一侧轴端连接，所述调速齿轮箱5的输出端与所述第二发电机6连接。

如此设置的原因为：可以使得由调速齿轮箱5和第二发电机6组成的变频发电机组能够远离运行控制中心，当变频发电机组变频运行时，运行过程中产生的谐波不会对运行控制中心的电子设备造成干扰；且更加方便于设备的维修。

所述调速齿轮箱5采用变液力变矩器或液力偶合器。优选变液力变矩器，因为变液力变矩器能够100％无级调速，且效率较高，没有滑差，可以实现对第二发电机6更好的变频调速的作用。

本实施例的工作原理如下：

当蒸汽推动汽轮机1转动时，汽轮机1一侧的轴端与第一发电机2相连，从而拖动同轴的第一发电机2旋转发电，将电能通过主变压器3调压至于电网匹配的电压后送入厂外电网，同时通过厂用变压器4降压后为工频厂用电系统供电。

当蒸汽推动汽轮机1转动时，汽轮机1的另一轴端通过调速齿轮箱5调速后，将汽轮机1固定的转速转变为频率可调的转速，拖动第二发电机6旋转发电。第二发电机6为发电厂的主动动力负载提供厂用电，根据发电厂的负荷情况调节调速齿轮箱5的输出转速，发电厂负荷率较高时，提高调速齿轮箱5的转速，第二发电机6发出高频率的电能，发电厂负荷较低时，降低调速齿轮箱5的转速，第二发电机6发出低频率的电能。

本实用新型汽轮机1既拖动第一发电机2发电，又通过调速齿轮箱5拖动第二发电机6发电，从而充分利用了汽轮机1的出力，提高了汽轮机1的运行效率。通过调节调速齿轮箱5的输出转速，来改变第二发电机6的输出频率，以满足不同的工况要求，实现了全厂主要动力负载的集中变频，降低了厂用电率，提高了上网电量和火电厂运行效益。

本实用新型的经济效益分析：

1、增加的初投资

以单台机组1000MW的发电厂为例,本实用新型的变频发电机组与汽轮发电机组同轴布置的火电厂发电机组较常规火电厂汽轮发电机组需要增加投资3800万元，具体设备如下表：

2、投资年收益分析

变频厂用电系统的负荷为引风机、送风机和凝结水泵和氧化风机提供厂用电，机组多上网电量如下(机组年利用小时数按5500小时)：

变频厂用电系统的负荷为：送风机，2800kW(2台)；引风机，9200kW(2台)；凝结水泵2250kW(1台)；氧化风机400kW(2台)。

单台机组由变频中心提供的负荷：2800×2+9200×2+2250+400×4＝27850kW。

根据以上计算，当采用本实用新型后单台机组一年多上网电量为27850×5500＝1.53175亿KW.h。上网电价0.448元/KW.h计算，单台机组全年多发电上网的收益为6862.24万元。

根据以上计算，单台机组一年多消耗标准煤4.29万吨。(发电煤耗按280克/千瓦时)。按每吨标准煤1018元计，单台机组全年多消耗燃煤费用4367.22万元。

单台机组每年多收益：6862.24-4367.22＝2495.02万元。

3、结论：

本实用新型的变频发电机组与汽轮发电机组同轴布置的火电厂发电机组虽然在初始投资上比常规火电厂发电机组高3800万元/机组，但是效益显著，较常规火电厂发电机组每年可多收益2495万元，一年半即可可收回初期投资成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种变频发电机组与汽轮发电机组同轴布置的火电厂发电机组，其特征在于，包括汽轮机(1)、第一发电机(2)、调速齿轮箱(5)和第二发电机(6)；所述汽轮机(1)、第一发电机(2)、调速齿轮箱(5)和第二发电机(6)同轴连接，其中，所述汽轮机(1)与所述第一发电机(2)的一侧轴端连接，所述第一发电机(2)的另一侧轴端连接所述调速齿轮箱(5)的输入端，所述调速齿轮箱(5)的输出端与所述第二发电机(6)连接。

2.根据权利要求1所述的一种变频发电机组与汽轮发电机组同轴布置的火电厂发电机组，其特征在于，所述调速齿轮箱(5)采用变液力变矩器或液力偶合器。

3.一种变频发电机组与汽轮发电机组同轴布置的火电厂发电机组，其特征在于，包括汽轮机(1)、第一发电机(2)、调速齿轮箱(5)和第二发电机(6)；所述汽轮机(1)、第一发电机(2)、调速齿轮箱(5)和第二发电机(6)同轴连接，其中，所述第一发电机(2)与所述汽轮机(1)的一侧轴端连接；所述调速齿轮箱(5)的输入端与所述汽轮机(1)的另一侧轴端连接，所述调速齿轮箱(5)的输出端与所述第二发电机(6)连接。

4.根据权利要求3所述的一种变频发电机组与汽轮发电机组同轴布置的火电厂发电机组，其特征在于，所述调速齿轮箱(5)采用变液力变矩器或液力偶合器。