CN219774380U - 一种汽轮机及电机异侧同轴驱动的鼓风机组控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种汽轮机及电机异侧同轴驱动的鼓风机组控制装置，包括冗余汽轮机进汽压力变送器(5)、透平压缩机控制器(6)、轴振动监测器(7)，还包括依次通过驱动轴连接的电机(2)、电机超越离合器(4)、透平压缩机(1)、汽轮机超越离合器(8)、汽轮机(3)；透平压缩机控制器(6)分别与透平压缩机(1)、电机(2)、汽轮机(3)电连接；轴振动监测器(7)分别与透平压缩机(1)、汽轮机(3)电连接，透平压缩机控制器(6)与轴振动监测器(7)连接；冗余汽轮机进汽压力变送器(5)安装于汽轮机(3)的进汽侧并与透平压缩机控制器(6)电连接。本实用新型安全可靠、能效高、经济效益好。
Description
技术领域
本发明属于高效节能技术领域，特别涉及一种汽轮机及电机异侧同轴驱动的鼓风机组控制装置。
背景技术
工业用鼓风机以电力为功率源的能量转换过程为化学能→热能→机械能→电能→机械能驱动机泵，过程中存在能量转换损失，而通过工业拖动汽轮机只需化学能→热能→机械能驱动机泵，可避免能量损失、提高能量利用率，而增加工业托动汽轮机，目的是为更多的利用、更直接的能量转换，减少以电力为功率源带来的能量损失。因此，针对铜精矿冶炼流程所产生的蒸汽开发适应铜冶炼生产工艺需求的高效节能技术，已成为铜冶炼企业节能降耗、提高经济效益、践行绿色发展理念的攻关课题之一。
现代工业用鼓风机组离不开智能控制系统、灵活的控制模式及完善的联锁保护机制。目前以电力为功率源的机组，控制模式较为单一，以蒸汽为功率源的机组，控制模式比以电力为功率源的机组控制模式相对复杂，而以电力及蒸汽同时为功率源的机组控制模式则需要互相兼顾，需同时考虑主电机状态、主电机功率、离合器啮合状态、鼓风机工作状态、减速离合器啮合状态、以蒸汽为功率源的汽轮机工作状态、工艺产生的联锁保护状态、设备产生的联锁保护状态。
为适应工艺特殊性，需制定独立的联锁投切方案，既要保障机组设备的安全，又要兼顾为工艺的连续不间断生产提供可操作性，同时为实现连续自动控制，增加多种控制模式，以适应不同的运行工况。
实用新型内容
针对现有技术中的问题，本实用新型提供一种工艺匹配好、安全可靠、能效高、经济效益好的汽轮机及电机异侧同轴驱动的鼓风机组控制装置。
本实用新型采用以下技术方案：
一种汽轮机及电机异侧同轴驱动的鼓风机组控制装置，所述装置包括透平压缩机(1)、电机(2)、汽轮机(3)、电机超越离合器(4)、汽轮机超越离合器(8)、冗余汽轮机进汽压力变送器(5)、透平压缩机控制器(6)、轴振动监测器(7)，电机(2)、电机超越离合器(4)、透平压缩机(1)、汽轮机超越离合器(8)、汽轮机(3)依次通过驱动轴连接；透平压缩机控制器(6)分别与透平压缩机(1)、电机(2)、汽轮机(3)电连接；轴振动监测器(7)分别与透平压缩机(1)、汽轮机(3)电连接，透平压缩机控制器(6)与轴振动监测器(7)通过通讯电缆连接；冗余汽轮机进汽压力变送器(5)安装于汽轮机(3)的进汽侧，冗余汽轮机进汽压力变送器(5)与透平压缩机控制器(6)电连接。
进一步地，所述透平压缩机控制器(6)为和利时透平压缩机系统-T880；所述轴振动监测器(7)为Bently本特利3500框架系统。
进一步地，所述冗余汽轮机进汽压力变送器(5)为三台压力变送器取中间值，保证任一台压力变送器损坏不会出现错误数据。
进一步地，所述透平压缩机(1)当前运行由所述电机(2)拖动时，所述电机超越离合器(4)为啮合状态，所述汽轮机超越离合器(8)为分离状态；所述透平压缩机控制器(6)通过电缆连接所述汽轮机(3)，所述汽轮机(3)启动模式为恒速控制模式，通过调节汽轮机转速使所述汽轮机超越离合器(8)啮合。
进一步地，所述透平压缩机(1)当前运行由所述电机(2)及所述汽轮机(3)共同拖动时，所述汽轮机(3)由恒转速控制模式切换至恒功率控制模式，所述透平压缩机控制器(6)通过电缆连接所述电机(2)，根据所述电机(2)功率，控制所述汽轮机(3)的进汽量。
进一步地，所述透平压缩机(1)当前运行由所述电机(2)及所述汽轮机(3)共同拖动时，所述汽轮机(3)当前控制模式为恒功率控制模式，当所述冗余汽轮机进汽压力变送器(5)压力低于设定值时，所述汽轮机(3)由恒功率控制模式自动切换至恒压力控制模式。
进一步地，所述汽轮机(3)当前控制模式为恒压控制模式时，当所述冗余汽轮机进汽压力变送器(5)压力持续降低时，所述汽轮机(3)转速低于设定速度后，所述汽轮机(3)自动停机，所述汽轮机超越离合器(8)自动分离，所述透平压缩机(1)由所述电机(2)拖动。
进一步地，所述汽轮机(3)当前控制模式为恒压控制模式时，当蒸汽管网压力升高，所述汽轮机(3)转速高于设定速度后，所述汽轮机(3)由恒压力控制模式自动切换至恒转速控制模式。
进一步地，所述轴振动监测器(7)通过电缆与所述汽轮机(3)连接，所述轴振动监测器(7)通过电缆与所述透平压缩机控制器(6)连接，当所述汽轮机(3)振动状态超过停机值，由所述轴振动监测器(7)向所述透平压缩机控制器(6)发送状态异常信号，所述透平压缩机控制器(6)发出所述汽轮机(3)停机指令，所述汽轮机超越离合器(8)自动分离，所述透平压缩机(1)由所述电机(2)拖动。
进一步地，所述轴振动监测器(7)通过电缆与所述汽轮机(3)连接，所述轴振动监测器(7)通过电缆与所述透平压缩机控制器(6)连接，当所述透平压缩机(1)振动状态超过停机值，由所述轴振动监测器(7)向所述透平压缩机控制器(6)发送状态异常信号，所述透平压缩机控制器(6)发出所述电机(2)、所述汽轮机(3)停机指令。
本实用新型的有益技术效果：本实用新型汽轮机主要用来拖动压缩机和增压机，优点是效率高、功率大、寿命长、运转可靠，主电机拖动压缩机和增压机，使用不受条件控制，耗电量大，能耗高。而且汽轮机以铜冶炼过程副产的中低压蒸汽为动力源，采用工业拖动汽轮机直接驱动流程中的大功率鼓风机(单机功率N≥750KW)，机组采用齿轮压缩机，空压、增压一体机，控制系统为T880压缩机专用控制系统；以保证压缩机的运行的安全性和调节的精确性，同时降低鼓风机的运行能耗。机组是由汽轮机+减速离合器+离心压缩机+离合器+电机组成的，可以电机单拖动，可以汽轮机单拖动，也可以汽电双拖动，是国内罕见的一种机械组合方式。该机组可依据不同工况在电力驱动时，汽电联合驱动、蒸汽驱动三种运行模式之间相互切换，降低能耗，充分利用余热资源，运行控制灵活稳定。该机组控制系统工艺匹配好、安全可靠、能效高、经济效益好，可适应铜冶炼生产过程中各种工况变化，有效地提高了铜冶炼生产过程的能量利用率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
具体实施方式
参见图1，本实用新型的一种汽轮机及电机异侧同轴驱动的鼓风机组控制装置，包括透平压缩机1、电机2、汽轮机3、电机超越离合器4、汽轮机超越离合器8、冗余汽轮机进汽压力变送器5、透平压缩机控制器6、轴振动监测器7，电机2、电机超越离合器4、透平压缩机1、汽轮机超越离合器8、汽轮机3依次通过驱动轴连接；透平压缩机1位于电机2与汽轮机3之间，驱动力通过透平压缩机1两侧的电机超越离合器4、汽轮机超越离合器8啮合与切断；透平压缩机控制器6分别与透平压缩机1、电机2、汽轮机3电连接；轴振动监测器7分别与透平压缩机1、汽轮机3电连接，透平压缩机控制器6与轴振动监测器7通过通讯电缆连接；冗余汽轮机进汽压力变送器5安装于汽轮机3的进汽侧，冗余汽轮机进汽压力变送器5与透平压缩机控制器6电连接。透平压缩机控制器6为和利时透平压缩机系统-T880。轴振动监测器7为Bently本特利3500框架系统。冗余汽轮机进汽压力变送器5为三台压力变送器取中间值，保证任一台压力变送器损坏不会出现错误数据。
透平压缩机1的当前运行由电机2拖动时，电机超越离合器4为啮合状态，汽轮机超越离合器8为分离状态；透平压缩机控制器6通过电缆连接汽轮机3，汽轮机3启动模式为恒速控制模式，通过调节汽轮机转速使汽轮机超越离合器8啮合。
透平压缩机1当前运行由电机2拖动时，电机超越离合器4为啮合状态，汽轮机超越离合器4为分离状态；透平压缩机控制器6通过电缆连接汽轮机3，汽轮机3启动过程中，如因透平压缩机1、电机2故障停机，为保护汽轮机3，自动联锁汽轮机3停机。
透平压缩机1当前运行由电机2及汽轮机3共同拖动时，汽轮机3由恒转速控制模式切换至恒功率控制模式，透平压缩机控制器6通过电缆连接电机2，根据电机2功率，控制汽轮机3的进汽量，降低电机2功率，达到节约电能的目的。
透平压缩机1当前运行由电机2及汽轮机3共同拖动时，汽轮机3当前控制模式为恒功率控制模式，当冗余汽轮机进汽压力变送器5压力低于设定值时，为保证蒸汽管网压力，汽轮机3由当前恒功率控制模式自动切换至恒压力控制模式，汽轮机3自动降低功率，由电机2托动更多负载。
汽轮机3当前控制模式为恒压控制模式时，当冗余汽轮机进汽压力变送器5压力持续降低时，汽轮机3转速低于设定速度后，汽轮机3自动停机，以保护低压蒸汽进入汽轮机3损坏设备，此时汽轮机超越离合器8自动分离，透平压缩机1完全由电机2拖动。
汽轮机3当前控制模式为恒压控制模式时，当蒸汽管网压力升高，汽轮机3转速高于设定速度后，汽轮机3由当前恒压力控制模式自动切换至恒转速控制模式，以保障汽轮机3不超速。
轴振动监测器7通过电缆与汽轮机3连接，轴振动监测器7通过电缆与透平压缩机控制器6连接，当汽轮机3振动状态超过停机值，由轴振动监测器7向透平压缩机控制器6发送状态异常信号，透平压缩机控制器6发出汽轮机3停机指令，此时汽轮机超越离合器8自动分离，透平压缩机1完全由电机2拖动。
轴振动监测器7通过电缆与汽轮机3连接，轴振动监测器7通过电缆与透平压缩机控制器6连接，当透平压缩机1振动状态超过停机值，由轴振动监测器7向透平压缩机控制器6发送状态异常信号，透平压缩机控制器6发出电机2、汽轮机3停机指令，此时透平压缩机1无驱动源，停机。
本实用新型因工艺特殊性，采用主电机跟转不做功，即使汽轮机故障跳机，此时由主电机瞬间托动全部负荷，继续保障工艺运行，既保证了工艺稳定性，又降低电机功率以节省电耗。汽轮机采用三种控制模式以实现上述功能。恒功率控制模式，通过主电机功率，闭环控制汽轮机输出功率，使主电机在最低功率下运行，只跟转不做功，在恒功率控制模式下，当蒸汽管网压力低于设定值时，为保障蒸汽管网压力恒定(保障其它蒸汽设备正常运行)，此时由恒功率控制模式自动无扰切换至恒压控制模式，通过三重化主蒸汽进汽压力监测，实现蒸汽管网的恒压控制，但蒸汽管网超压会导致的汽轮机超速，当恒压控制模式下，汽轮机转速超过上限值，此时自动由恒压模式无扰切换至恒转速控制模式，用于保障汽轮机转速在控制范围内，进行汽轮机超速保护；控制模式均为自动控制且系统根据条件自动切换执行，模式切换后，输出报警，以提示操作人员，控制模式发生变化。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的详细说明，不能理解为对本实用新型的限制，在不脱离本实用新型技术路线的前提下，做出基于铜冶炼蒸汽利用的汽电异侧同轴驱动的鼓风机组的等同替代，均应视为属于本实用新型由权利要求书确定的保护范围。
Claims (9)
1.一种汽轮机及电机异侧同轴驱动的鼓风机组控制装置，其特征在于，所述装置包括透平压缩机（1）、电机（2）、汽轮机（3）、电机超越离合器（4）、汽轮机超越离合器（8）、冗余汽轮机进汽压力变送器（5）、透平压缩机控制器（6）、轴振动监测器（7），电机（2）、电机超越离合器（4）、透平压缩机（1）、汽轮机超越离合器（8）、汽轮机（3）依次通过驱动轴连接；透平压缩机控制器（6）分别与透平压缩机（1）、电机（2）、汽轮机（3）电连接；轴振动监测器（7）分别与透平压缩机（1）、汽轮机（3）电连接，透平压缩机控制器（6）与轴振动监测器（7）通过通讯电缆连接；冗余汽轮机进汽压力变送器（5）安装于汽轮机（3）的进汽侧，冗余汽轮机进汽压力变送器（5）与透平压缩机控制器（6）电连接。
2.根据权利要求1所述的汽轮机及电机异侧同轴驱动的鼓风机组控制装置，其特征在于，所述冗余汽轮机进汽压力变送器（5）为三台压力变送器取中间值，保证任一台压力变送器损坏不会出现错误数据。
3.根据权利要求1所述的汽轮机及电机异侧同轴驱动的鼓风机组控制装置，其特征在于，所述透平压缩机（1）当前运行由所述电机（2）拖动时，所述电机超越离合器（4）为啮合状态，所述汽轮机超越离合器（8）为分离状态；所述透平压缩机控制器（6）通过电缆连接所述汽轮机（3），所述汽轮机（3）启动模式为恒速控制模式，通过调节汽轮机转速使所述汽轮机超越离合器（8）啮合。
4.根据权利要求1所述的汽轮机及电机异侧同轴驱动的鼓风机组控制装置，其特征在于，所述透平压缩机（1）当前运行由所述电机（2）及所述汽轮机（3）共同拖动时，所述汽轮机（3）由恒转速控制模式切换至恒功率控制模式，所述透平压缩机控制器（6）通过电缆连接所述电机（2），根据所述电机（2）功率，控制所述汽轮机（3）的进汽量。
5.根据权利要求1所述的汽轮机及电机异侧同轴驱动的鼓风机组控制装置，其特征在于，所述透平压缩机（1）当前运行由所述电机（2）及所述汽轮机（3）共同拖动时，所述汽轮机（3）当前控制模式为恒功率控制模式，当所述冗余汽轮机进汽压力变送器（5）压力低于设定值时，所述汽轮机（3）由恒功率控制模式自动切换至恒压力控制模式。
6.根据权利要求1所述的汽轮机及电机异侧同轴驱动的鼓风机组控制装置，其特征在于，所述汽轮机（3）当前控制模式为恒压控制模式时，当所述冗余汽轮机进汽压力变送器（5）压力持续降低时，所述汽轮机（3）转速低于设定速度后，所述汽轮机（3）自动停机，所述汽轮机超越离合器（8）自动分离，所述透平压缩机（1）由所述电机（2）拖动。
7.根据权利要求1所述的汽轮机及电机异侧同轴驱动的鼓风机组控制装置，其特征在于，所述汽轮机（3）当前控制模式为恒压控制模式时，当蒸汽管网压力升高，所述汽轮机（3）转速高于设定速度后，所述汽轮机（3）由恒压力控制模式自动切换至恒转速控制模式。
8.根据权利要求1所述的汽轮机及电机异侧同轴驱动的鼓风机组控制装置，其特征在于，所述轴振动监测器（7）通过电缆与所述汽轮机（3）连接，所述轴振动监测器（7）通过电缆与所述透平压缩机控制器（6）连接，当所述汽轮机（3）振动状态超过停机值，由所述轴振动监测器（7）向所述透平压缩机控制器（6）发送状态异常信号，所述透平压缩机控制器（6）发出所述汽轮机（3）停机指令，所述汽轮机超越离合器（8）自动分离，所述透平压缩机（1）由所述电机（2）拖动。
9.根据权利要求1所述的汽轮机及电机异侧同轴驱动的鼓风机组控制装置，其特征在于，所述轴振动监测器（7）通过电缆与所述汽轮机（3）连接，所述轴振动监测器（7）通过电缆与所述透平压缩机控制器（6）连接，当所述透平压缩机（1）振动状态超过停机值，由所述轴振动监测器（7）向所述透平压缩机控制器（6）发送状态异常信号，所述透平压缩机控制器（6）发出所述电机（2）、所述汽轮机（3）停机指令。
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