CN207968206U - 一种高效汽电混合动力调速机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电站风机与水泵机组调速领域，具体涉及一种高效汽电混合动力调速机组，包括汽轮机、齿轮箱、同步自动离合器、电机、全功率变频器、负载、行星液力调速/恒速装置、行星变频调速/恒速装置。通过设备的不同布置与应用，实现了混合动力调速驱动机组，机组集汽驱与电驱两大流派优点于一体，拥有节能、高效、可靠性高、投资省等特点，特别适合当前电站调峰与未来深度调峰运行的实际情况。

Description

一种高效汽电混合动力调速机组

技术领域

本实用新型涉及电站风机与水泵机组调速领域，具体涉及一种高效汽电混合动力调速机组。

背景技术

风机与水泵机组大量应用于电站系统中，是电站系统中最大的能耗设备，典型的风机与水泵机组有引风机组、一次风机组、送风机组、锅炉给水泵机组、循环水泵机组等。为了降低能耗，风机与水泵机组一般采用变速运行(动调风机除外)，按照常规设计，在电站满负荷或者接近满负荷时，风机与水泵机组效率最高。随着新能源电力的发展，国家要求火力电站参与调峰，以新能源为基本负荷，再加上国内电站电力容量普遍过剩的实际情况，电站负荷普遍偏低，一般达40%~70%，电站长期低负荷导致了风机组与水泵机组也只能长期在低负荷工况运行，大马拉小车，效率损失较大。此外，近年来，国家要求火力电站进行深度调峰，最低负荷甚至低至20%，这进一步加剧了电站热力循环系统的效率损失，在目前国内普遍存在的实际煤种次于设计煤种的情况下，锅炉甚至都无法稳燃。

本实用新型提出一种高效汽电混合动力调速机组，该机组运行高效、灵活，在目前电站调峰与未来深度调峰运行的情况下，仍能节能运行，降低厂用电，提高电站的收益。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供能实现风机或水泵机组的高效、节能运行，提供了一种高效汽电混合动力调速机组。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高效汽电混合动力调速机组，包括汽轮机、齿轮箱、同步自动离合器、电机、负载、调速设备，其中，负载可为风机或水泵，汽轮机输出轴与齿轮箱输入轴联接，齿轮箱输出轴与同步自动离合器输入轴联接，同步自动离合器输出轴与电机与负载的组合总成联接，电机与负载的组合总成与调速设备相配合连接，其中电机与电网连接。

进一步的，所述的电机为双轴伸结构，汽轮机输出轴与齿轮箱输入轴联接，齿轮箱输出轴与同步自动离合器输入轴联接，同步自动离合器输出轴与电机输入轴联接，所述的调速设备为用于调整电机转速的全功率变频器，电机通过全功率变频器与电网连接，电机输出轴与负载联接。

进一步的，所述的负载为双轴伸结构，汽轮机输出轴与齿轮箱输入轴联接，齿轮箱输出轴与同步自动离合器输入轴联接，同步自动离合器输出轴与负载左侧输入轴联接，右侧负载输入轴与调速设备联接，调速设备与电机联接，电机直接与电网连接。

进一步的，所述的电机为双轴伸结构，汽轮机输出轴与齿轮箱输入轴联接，齿轮箱输出轴与同步自动离合器输入轴联接，同步自动离合器输出轴与电机输入轴联接，电机直接与电网连接，电机输出轴与调速设备联接，调速设备与负载联接。

进一步的，所述的调速设备为行星液力调速/恒速装置。

进一步的，所述的调速设备为行星变频调速/恒速装置。

进一步的，所述的汽轮机可用燃气轮机替代。

进一步的，所述的汽轮机与同步自动离合器连接，可不布置齿轮箱。

进一步的，齿轮箱与同步自动离合器可为一体式结构成型。

进一步的，所述电机采用电动/发电两用式电机。

本实用新型的有益效果是：通过采用本实用新型的技术方案，具有以下优点，

1、在任何工况下汽轮机一直运行在最佳效率区间，平均运行效率最高；

2、大幅降低机组用电，若电机一直处于发电工况，不仅机组本身不耗电，而且可为其它用电设备供电，大幅降低电厂用电；

3、汽电混合动力调速机组具有双备用特性，机组中小汽轮机与电机互为备用，机组不易非计划停机，并且无需设置额外的启动电泵机组；

4、在电厂负荷率较低的形势下，能使锅炉的产汽量、汽轮机的抽汽量增加，使全厂的循环热效率有所提高，也在一定程度上缓解了超低负荷下锅炉稳燃的问题；

5、几乎拥有现有两大技术流派--汽驱与电驱（风机或水泵）的所有优点；

6、投资回收期短2~5年

该汽电混合动力调速机组运行高效、灵活，在目前电站调峰与未来深度调峰运行的情况下，仍能节能运行，降低厂用电，提高电站的收益。

附图说明

图1为本实用新型带全功率变频器的机组布置示意图。

图2为本实用新型负载为双轴伸结构且采用行星液力调速/恒速装置的机组布置示意图。

图3为本实用新型负载为双轴伸结构且采用行星变频调速/恒速装置的机组布置示意图。

图4为本实用新型电机为双轴伸结构且采用行星液力调速/恒速装置的机组布置示意图。

图5为本实用新型电机为双轴伸结构且采用行星变频调速/恒速装置的机组布置示意图。

图中的附图标记，1-汽轮机，2-齿轮箱，3-同步自动离合器，4-电机，5-全功率变频器，6-负载，7-行星液力调速/恒速装置，8-行星变频调速/恒速装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做进一步的详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。

实施例一如图1-5所示，本实施例所涉及的一种高效汽电混合动力调速机组，包括汽轮机1、齿轮箱2、同步自动离合器3、电机4、负载6、调速设备，汽轮机1输出轴与齿轮箱2输入轴联接，齿轮箱2输出轴与同步自动离合器3输入轴联接，同步自动离合器3输出轴与电机4与负载6的组合总成联接，电机4与负载6的组合总成与调速设备相配合连接，其中电机4与电网连接；具体的机组启动时，由电机4通过调速设备启动负载6，此时，汽轮机1未启动，并通过同步自动离合器3与机组解耦，待汽轮机1具备冲转条件，并且转子转速大于等于电机4转子转速时，同步自动离合器3接合，汽轮机1参与机组出力，并逐渐取代电机4作为主出力设备，汽轮机1调门不断开大，一直至全开状态，稳定后不再调节；随着电站主机负荷的不断变化，通过调节调速设备来改变负载6的输入转速，从而满足机组中负载6需求的轴功率变化需求，汽轮机1跟随轴系变转速运行，电机4功率自适应调整，保证汽轮机1输出功率相对稳定，电机4功率可正可负，正值表示电机4处于发电工况，负值表示电机4处于电动工况；电动工况时，电机4定转速经调速设备调速至需求转速；发电工况时，电机4发出的电并入电网。

实施例二，如图1所示，负载6可为风机或水泵，所述的电机4为双轴伸结构，汽轮机1输出轴与齿轮箱2输入轴联接，齿轮箱2输出轴与同步自动离合器3输入轴联接，同步自动离合器3输出轴与电机4输入轴联接，所述的调速设备为全功率变频器5，电机4通过全功率变频器5与电网连接，电机4输出轴与负载6联接；具体的，机组启动时，由电机4通过全功率变频器5软启动负载6，此时，汽轮机1未启动，并通过同步自动离合器3与机组解耦，机组相当于常规的变频电驱机组，待汽轮机1具备冲转条件，并且转子转速大于等于电机4转子转速时，同步自动离合器3接合，汽轮机1参与机组出力，并逐渐取代电机4作为主出力设备，汽轮机1调门不断开大，一直至全开状态，稳定后不再调节；随着电站主机负荷的不断变化，通过调节全功率变频器5的输出频率来改变负载6的输入转速，从而满足机组中负载6需求的轴功率变化需求，汽轮机1跟随轴系变转速运行，电机4功率自适应调整，保证汽轮机1输出功率相对稳定，也就是说，电机4功率与负载6功率之和等于汽轮机1的输出功率，电机4功率可正可负，正值表示电机4处于发电工况，负值表示电机4处于电动工况；电动工况时，电机4定转速经全功率变频器5后调速至需求转速；发电工况时，电机4发出的电经全功率变频器5逆变整流后并入电网。

若电机4一直处于发电工况，机组也可采用汽轮机1调节调门的方式进行调速运行。

实施例三，如图2所示，所述的负载6为双轴伸结构，汽轮机1输出轴与齿轮箱2输入轴联接，齿轮箱2输出轴与同步自动离合器3输入轴联接，同步自动离合器3输出轴与负载6左侧输入轴联接，右侧负载6输入轴与调速设备联接，调速设备与电机4联接，电机4直接与电网连接，本实施例中调速设备为行星液力调速/恒速装置7；具体的，机组启动时，由电机4通过行星液力调速/恒速装置7启动负载6，此时，汽轮机1未启动，并通过同步自动离合器3与机组解耦，机组相当于常规的电驱调速机组，待汽轮机1具备冲转条件，并且转子转速大于等于负载6转速时，同步自动离合器3接合，汽轮机1参与机组出力，并逐渐取代电机4作为主出力设备，此时，电机4自适应机组的功率分配，汽轮机1调门不断开大，一直至全开状态，稳定后不再调节；随着电站主机负荷的不断变化，通过调节行星液力调速/恒速装置7的调速机构来改变负载6的输入转速，从而满足机组中负载6需求的轴功率变化需求，汽轮机1跟随轴系变转速运行，电机4功率自适应调整，保证汽轮机1输出功率相对稳定，电机4功率可正可负，正值表示电机4处于发电工况，负值表示电机4处于电动工况；电动工况时，电机4定转速经行星液力调速/恒速装置7后调速至需求转速；发电工况时，变转速经行星液力调速/恒速装置7后变为恒定转速，电机发出的电直接并入电网。

若电机4一直处于发电工况，机组也可采用汽轮机1调节调门的方式进行调速运行。

实施例四，如图3所示，所述的负载6为双轴伸结构，汽轮机1输出轴与齿轮箱2输入轴联接，齿轮箱2输出轴与同步自动离合器3输入轴联接，同步自动离合器3输出轴与负载6左侧输入轴联接，右侧负载6输入轴与调速设备联接，调速设备与电机4联接，电机4直接与电网连接，本实施例中调速设备为行星变频调速/恒速装置8；具体的，机组启动时，由电机4通过行星变频调速/恒速装置8启动负载6，此时，汽轮机1未启动，并通过同步自动离合器3与机组解耦，机组相当于常规的电驱调速机组，待汽轮机1具备冲转条件，并且转子转速大于等于负载转速时，同步自动离合器3接合，汽轮机1参与机组出力，并逐渐取代电机4作为主出力设备，此时，电机4自适应机组的功率分配，汽轮机1调门不断开大，一直至全开状态，稳定后不再调节。随着电站主机负荷的不断变化，通过调节行星变频调速/恒速装置8中的小功率变频器的输出频率来改变负载6的输入转速，从而满足机组中负载6需求的轴功率变化需求，汽轮机1跟随轴系变转速运行，电机4功率自适应调整，保证汽轮机1输出功率相对稳定，电机4功率可正可负，正值表示电机4处于发电工况，负值表示电机4处于电动工况；电动工况时，电机4定转速经行星变频调速/恒速装置8后调速至需求转速；发电工况时，变转速经行星液力变频/恒速装置8后变为恒定转速，电机4发出的电直接并入电网。

若电机4一直处于发电工况，机组也可采用汽轮机1调节调门的方式进行调速运行。

实施例五，如图4所示，所述的电机4为双轴伸结构，汽轮机1输出轴与齿轮箱2输入轴联接，齿轮箱2输出轴与同步自动离合器3输入轴联接，同步自动离合器3输出轴与电机4输入轴联接，电机4直接与电网连接，电机4输出轴与调速设备联接，调速设备与负载6联接，本实施例中调速设备为行星液力调速/恒速装置7；具体的，机组启动时，由电机4通过行星液力调速/恒速装置7启动负载6，此时，汽轮机1未启动，并通过同步自动离合器3与机组解耦，机组相当于常规的电驱调速机组，待汽轮机1具备冲转条件，并且转子转速大于等于电机4转速时，同步自动离合器3接合，汽轮机1参与机组出力，并逐渐取代电机4作为主出力设备，此时，电机4自适应机组的功率分配，汽轮机1调门不断开大，一直至全开状态，稳定后不再调节。随着电站主机负荷的不断变化，通过调节行星液力调速/恒速装置7的调速机构来改变负载6的输入转速，从而满足机组中负载6需求的轴功率变化需求，汽轮机1跟随轴系定转速运行，电机4功率自适应调整，保证汽轮机1输出功率相对稳定，电机4功率可正可负，正值表示电机4处于发电工况，负值表示电机4处于电动工况；电动工况时，电机4与汽轮机1定转速经行星液力调速/恒速装置后调速至需求转速；发电工况时，由于电机4定速运行，电机4发出的电直接并入电网。

实施例六，如图5所示，所述的电机4为双轴伸结构，汽轮机1输出轴与齿轮箱2输入轴联接，齿轮箱2输出轴与同步自动离合器3输入轴联接，同步自动离合器3输出轴与电机4输入轴联接，电机4直接与电网连接，电机4输出轴与调速设备联接，调速设备与负载6联接，本实施例中调速设备为行星变频调速/恒速装置8；具体的，机组启动时，由电机4通过行星变频调速/恒速装置8启动负载6，此时，汽轮机1未启动，并通过同步自动离合器3与机组解耦，机组相当于常规的电驱调速机组，待汽轮机1具备冲转条件，并且转子转速大于等于电机4转速时，同步自动离合器3接合，汽轮机1参与机组出力，并逐渐取代电机4作为主出力设备，此时，电机4自适应机组的功率分配，汽轮机1调门不断开大，一直至全开状态，稳定后不再调节；随着电站主机负荷的不断变化，通过调节行星变频调速/恒速装置8中的小功率变频器的输出频率从而改变小功率电机的转速来满足机组中负载需求的轴功率变化需求，通过调节行星变频调速/恒速装置8中的小功率变频器的输出频率来改变负载6的输入转速，从而满足机组中负载6需求的轴功率变化需求，汽轮机1跟随轴系定转速运行，电机4功率自适应调整，保证汽轮机1输出功率相对稳定，电机4功率可正可负，正值表示电机4处于发电工况，负值表示电机4处于电动工况；电动工况时，电机4与汽轮机1定转速经行星变频调速/恒速装置8后调速至需求转速；发电工况时，由于电机4恒速运行，电机4发出的电直接并入电网。

以上实施例中，所述的负载6可为风机或水泵，所述的汽轮机1可采用燃气轮机替代，实现燃电混合动力。

以上实施例中，所述的汽轮机1可与同步自动离合器3直接连接，根据机组情况布置或者不布置齿轮箱2，齿轮箱是为了匹配汽轮机与负载的转速，若无需匹配转速，则可取消齿轮箱。

以上实施例中，齿轮箱2与同步自动离合器3可做成一体，可为一体式结构成型。

以上实施例中，根据机组的配置与需要实现的功能，电机4的型式有三种：纯电动、纯发电、电动/发电两用。

以上实施例中，可以根据需求选择调速设备，不限于本实用新型所提及的调速设备。

以上实施例中，也可根据实际情况进行设备位置调整，除了上述实施例介绍的运行方式外，也存在其它运行方式：如机组启动顺序可改变，由汽轮机直接带动机组运行，所有类似机组布置、机组变种或机组运行方式有一定不同的都应在本专利保护之中，本实用新型在任何工况下汽轮机一直运行在最佳效率区间，平均运行效率最高；大幅降低机组用电，若电机一直处于发电工况，不仅机组本身不耗电，而且可为其它用电设备供电，大幅降低电厂用电；汽电混合动力调速机组具有双备用特性，机组中小汽轮机与电机互为备用，机组不易非计划停机，并且无需设置额外的启动电泵机组；在电厂负荷率较低的形势下，能使锅炉的产汽量、汽轮机的抽汽量增加，使全厂的循环热效率有所提高，也在一定程度上缓解了超低负荷下锅炉稳燃的问题。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本实用新型整体构思下的不同实现方式，而且本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高效汽电混合动力调速机组，包括汽轮机（1）、齿轮箱（2）、同步自动离合器（3）、电机（4）、负载（6）、调速设备，其特征在于，汽轮机（1）输出轴与齿轮箱（2）输入轴联接，齿轮箱（2）输出轴与同步自动离合器（3）输入轴联接，同步自动离合器（3）输出轴与电机（4）与负载（6）的组合总成联接，电机（4）与负载（6）的组合总成与调速设备相配合连接，其中电机（4）与电网连接。

2.根据权利要求1所述的一种高效汽电混合动力调速机组，其特征在于，所述的电机（4）为双轴伸结构，汽轮机（1）输出轴与齿轮箱（2）输入轴联接，齿轮箱（2）输出轴与同步自动离合器（3）输入轴联接，同步自动离合器（3）输出轴与电机（4）输入轴联接，所述的调速设备为用于调整电机转速的全功率变频器（5），电机（4）通过全功率变频器（5）与电网连接，电机（4）输出轴与负载（6）联接。

3.根据权利要求1所述的一种高效汽电混合动力调速机组，其特征在于，所述的负载（6）为双轴伸结构，汽轮机（1）输出轴与齿轮箱（2）输入轴联接，齿轮箱（2）输出轴与同步自动离合器（3）输入轴联接，同步自动离合器（3）输出轴与负载（6）左侧输入轴联接，右侧负载（6）输入轴与调速设备联接，调速设备与电机（4）联接，电机（4）直接与电网连接。

4.根据权利要求1所述的一种高效汽电混合动力调速机组，其特征在于， 所述的电机（4）为双轴伸结构，汽轮机（1）输出轴与齿轮箱（2）输入轴联接，齿轮箱（2）输出轴与同步自动离合器（3）输入轴联接，同步自动离合器（3）输出轴与电机（4）输入轴联接，电机（4）直接与电网连接，电机（4）输出轴与调速设备联接，调速设备与负载6联接。

5.根据权利要求3或4所述的一种高效汽电混合动力调速机组，其特征在于，所述的调速设备为行星液力调速/恒速装置（7）。

6.根据权利要求3或4所述的一种高效汽电混合动力调速机组，其特征在于，所述的调速设备为行星变频调速/恒速装置（8）。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种高效汽电混合动力调速机组，其特征在于，所述的汽轮机（1）可用燃气轮机替代。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种高效汽电混合动力调速机组，其特征在于，所述的汽轮机（1）与同步自动离合器（3）连接，可不布置齿轮箱（2）。

9.根据权利要求1或2或3或4所述的一种高效汽电混合动力调速机组，其特征在于，齿轮箱（2）与同步自动离合器（3）可为一体式结构成型。

10.根据权利要求1或2或3或4所述的一种高效汽电混合动力调速机组，其特征在于，根据机组的配置与需要实现的功能，所述电机（4）的型式有三种：纯电动、纯发电、电动/发电两用。