[发明专利]变频发电机调速的背压式小汽机驱动给水泵系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及发电系统的节能技术领域，具体地涉及一种变频发电机调速的背压式小汽机驱动给水泵系统及方法。

背景技术

在大容量高参数汽轮机发电厂中，通常配置汽动给水泵系统组。这些给水泵系统组通过如背压式小汽机来驱动，将给水提高压力，供给后续工艺系统。

根据机组负荷变化，需要给水泵系统的出力相应变化，通常通过给水泵系统转速的相应变化满足，而给水泵系统转速由同轴连接的背压式小汽机的转速决定。

为了满足长期夏季机组满发，背压式小汽机的额定出力通常比给水泵系统的额定出力大，给水泵系统的额定出力比机组额定负荷所需要的出力大，故背压式小汽机的额定出力有较大裕量，一般为20%以上。现有技术中，背压式小汽机配置进汽调节阀，通过调节阀的开度，可以控制背压式小汽机的转速。然而，这种配置导致背压式小汽机进汽调节阀大多运行时间开度较小，造成节流损失。

此外，由于发电机组的负荷随电网需求每天都在不断变化，负荷有高有低，因此在低负荷时，背压式小汽机的进汽调节阀的开度会更小，从而造成的节流损失更大。并且由于背压式小汽机的做功的能力不能充分发挥，因此也存在相对较大的经济损失。

图1～3示出现有的背压式小汽机驱动给水泵系统的3种典型布置的系统流程图。如图1所示，背压式小汽机1与给水泵系统4同轴连接，背压式小汽机的进汽管道101上装有调节阀1。正常运行时，高压蒸汽进入背压式小汽机1，蒸汽推动背压式小汽机1转动，从而拖动同轴的给水泵系统4转动，做功后的低压排汽或抽汽到排汽管道102或抽汽管道3。给水泵系统4使给水的压力提高，供给后续工艺系统。排汽管道或抽汽管道的级数可选，抽汽级数为n，n＝1、2、3、4、5或6。调节背压式小汽机进汽管道101上的调节阀2的开度改变进汽量，从而改变背压式小汽机1的输出功率，进而改变给水泵系统4的转速，以满足不同的发电机组负荷要求。

如图2所示，给水泵组200由前置泵系统5和给水泵系统4组成，分别有给水泵系统4与前置泵系统5同轴连接于背压式小汽机1的两个轴端，根据转速匹配，需要在前置泵系统5和背压式小汽机1的输出端之间装有定速比齿轮箱6。高压蒸汽进入背压式小汽机1，蒸汽推动背压式小汽机1转动，从而拖动同轴的给水泵系统4和前置泵系统5转动，前置泵系统5和给水泵系统4先后使给水的压力提高，供给后续工艺系统。调节背压式小汽机1进汽管道101上的调节阀2的开度来控制给水泵组200中前置泵系统5和给水泵系统4的转速，以满足不同的机组负荷要求。

图3所示系统组成与工作原理与图2类似，不同的是，给水泵系统4与前置泵系统5位于小汽机1的同侧输出端，根据转速匹配，需要在给水泵系统4和前置泵系统5的输出端之间装有定速比齿轮箱6。

为了满足长期夏季机组满发，背压式小汽机的额定出力通常比给水泵的额定出力大，给水泵的额定出力比机组额定负荷所需要的出力大，故背压式小汽机的额定出力有较大裕量，一般为20%以上。现有技术中，背压式小汽机配置进汽调节阀，通过调节阀的开度，可以控制背压式小汽机的转速。

例如对1台1000MW蒸汽发电机组，通常配置2台50%容量的汽动给水泵组。给水泵的额定工况所需功率约为17000kW，而配套的背压式小汽机最大出力约为22000kW，每台机组背压式小汽机出力裕量为（22000-17000）x2=10000kW。这是为了满足机组长年夏季满发而配置。

这种裕量配置存在以下现有问题：

1、背压式小汽机需要节流，降低出力，与给水泵组所需功率匹配，存在明显节流损失。背压式小汽机的调节阀开度较小，常见开度在60%以下，影响背压式小汽机运行效率5%以上；

2、全年大多数运行时间，特别是机组低负荷时，背压式小汽机出力都未充分利用。每台机组的背压式小汽机平均未利用功率为10000kW以上。

因此，如何针对现有背压式小汽机驱动给水泵系统的节流调速问题，开发一种既能有效减少背压式小汽机进汽节流的损失，又能充分利用背压式背压式小汽机出力的驱动给水泵系统是目前汽轮机发电厂在节能领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节流损失小，小汽机出力利用率高的变频发电机调速的背压式小汽机驱动给水泵系统。

本发明第一方面提供了一种变频发电机调速的背压式小汽机驱动给水泵系统，所述系统包括背压式小汽机、给水泵和变频发电机，其中，

所述背压式小汽机、给水泵和变频发电机同轴相连；

通过调节所述变频发电机的输出，从而控制所述背压式小汽机的转速，进而控制所述给水泵的转速。