[发明专利]具有变速泵的电站传动系

说明书

本发明涉及一种电站传动系，该电站传动系具有以恒定速度旋转以便驱动发电机的蒸汽轮机和/或燃气轮机，还具有由蒸汽轮机和/或燃气轮机驱动的变速泵。变速泵用来传送和/或压缩工作介质以用于蒸汽轮机和/或燃气轮机的驱动和/或过程供应。替换地，该泵用于传送和/或压缩分别在过程供应中或在燃气轮机中产生或传送的废气或其组分。

锅炉给水泵被认为是电站中的这种变速泵，该泵由电站传动系驱动，借助电站传动系泵送用于蒸汽轮机的蒸汽发电机的锅炉的供给水，并因此传送蒸汽轮机的工作介质。根据与本发明相关的一个实施方式，这种锅炉给水泵具有多兆瓦（例如，15或20MW或以上）的功率消耗。

虽然涡轮机（尤其是蒸汽轮机）通常以恒定速度旋转以驱动发电机，该发电机进而用于以恒定频率发电，但锅炉给水泵根据对新鲜蒸汽量的要求以变化的速度运转。因此，通常通过电机来驱动锅炉给水泵，该电机进而从发电机获取电力。通常，在将涡轮机的蒸汽动力或工作介质的动力分别转换为电力的过程中以及在随后的将电力转换为机械能（转动能）的过程中会造成损失。

为了在此提供一种补救措施，可想而知的是，借助蒸汽轮机和/或燃气轮机来驱动变速泵，而无需机械地将驱动功率中间转换为电力，并且将速度可调变速器设置在蒸汽轮机和/或燃气轮机与变速泵之间进行所需的速度转换，借助该速度可调变速器将蒸汽轮机的驱动功率传输至泵。例如，这种速度可调变速器可由液力控制离合器形成或可包括这种离合器，该离合器的环形工作室可以替换地或多或少地填充有工作介质以便改变液力离合器的输出侧上的速度。同样还考虑了为这种速度可调变速器设置其他的速度转换单元，这种情况允许扭矩传送通过电磁场或机械地存在变化的滑落（Schlupf）。然而，锅炉给水泵以及通过速度可调变速器中的速度转换单元与该锅炉给水泵连接的电力传输装置的大功率消耗在这种情况下会出现问题。

类似问题导致变速泵的传动，该变速泵于是还可被称为压缩机，借助该变速泵将废气或其组分（例如CO₂）传送到地下蓄压器中，以改善电站的CO₂平衡。

本发明以具体说明电站传动系为目的，该电站传动系在驱动这种泵的效率和设计费用以及建设费用方面具有改进的实施方式。

根据本发明的目的通过具有权利要求1的特征的电站传动系来实现。在从属权利要求中具体说明了本发明的有利且尤其适宜的实施方式。

根据本发明的电站传动系具有用于驱动发电机的蒸汽轮机和/或燃气轮机。因此，该发电机仅由所谓的蒸汽发电厂中的一个或多个蒸汽轮机驱动或者仅由所谓的燃气发电厂中的一个或多个燃气轮机驱动。然而，还考虑了所谓的联合循环电厂或燃气-蒸汽电厂，其中一台发电机或多台发电机都由至少一个蒸汽轮机以及至少一个燃气轮机驱动，燃气轮机的废气的废热通常用于为蒸汽轮机产生蒸汽。

蒸汽轮机和/或燃气轮机以恒定速度旋转，使得借助发电机可产生具有预定赫兹数的电能。

此外，变速泵借助蒸汽轮机和/或燃气轮机来驱动并因此分别与蒸汽轮机或燃气轮机机械传动连接。例如，变速泵可以实现为传送和/或压缩工作介质以便驱动蒸汽轮机和/或燃气轮机。例如，该泵是锅炉给水泵，其在蒸汽发电装置中传输蒸汽轮机的工作介质。然而，还考虑了其他变速泵，其他变速泵对蒸汽轮机和/或燃气轮机的过程供应来说是必需的，例如，油泵、气泵等。此外，在目前的情况下，术语“泵”不仅指用于传输不可压缩介质的输送单元，而且还包括用于传送和/或压缩可压缩介质的压缩机。

根据本发明的具体实施方式，泵（或压缩机）用于传送和/或压缩在蒸汽轮机和/或燃气轮机的过程供应中或在燃气轮机中产生的废气。这里特别考虑了借助泵将废气或其组分（尤其是CO₂）泵送至地下蓄能器（尤其是蓄压器）中以便改善电站的CO₂平衡，电站传动系设置在该电站中。过程供应的废气尤其指燃烧化石燃料以产生蒸汽或产生热气时所产生的废气。

根据本发明，速度可调变速器包括具有机械（尤其是专用机械）主支路及液力辅助支路的功率分流器（Leistungsverzweigung），该速度可调变速器设置在变速泵与驱动该变速泵的蒸汽轮机和/或燃气轮机之间的传动连接中。借助液力辅助支路通过液力离合器和/或液力转换器使驱动功率从机械主支路分流并在变速器输出侧上借助相邻的叠加变速器反馈给主支路。可以借助液力离合器或液力转换器来实现速度匹配（Drehzahlanpassung），该液力离合器或液力转换器通过叠加在变速器输出侧的主支路上允许使存在于传动输入端的恒定速度与所需的泵速度进行速度匹配。