[发明专利]工频发电机调速的背压式小汽轮机驱动给水泵系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽轮机发电设备，具体涉及小汽轮机驱动给水泵系统。

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组。用小汽轮机驱动给水泵，将给水提高压力，供给后续工艺系统。该小汽轮机可采用背压式。根据机组负荷变化，需要给水泵的出力相应变化，通常通过给水泵转速的相应变化满足，而给水泵转速由同轴连接的小汽轮机的转速决定。

为了满足长期夏季机组满发，小汽轮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，故小汽轮机的额定出力有较大裕量，一般为20%以上。

图1～3是现有技术中调节阀节流调速的背压式小汽轮机驱动给水泵系统流程示意图。现有技术中，背压式小汽轮机驱动给水泵系统一般设有小汽轮机1、进汽调节阀5和给水泵6，部分系统中（如图2和图3所示）还设有前置泵10和定速比齿轮箱11。通过控制进汽调节阀5的开度，可以控制小汽轮机1的转速。

这种配置导致小汽轮机进汽调节阀大多运行时间开度较小，造成节流损失。另外，由于发电机组负荷随电网需求每天在升降，在低负荷时，小汽轮机的调阀开度会更小，节流损失更大。一般来说，影响小汽轮机运行效率5％以上。除了上述节流损失，由于小汽轮机的做功能力不能充分发挥，存在相对的经济损失。在现有的蒸汽发电机组所配置的背压式小汽轮机驱动给水泵系统中，全年大多数运行时间，特别是机组低负荷时，小汽轮机出力都未充分利用。例如为了满足机组常年夏季满发的需要，对1台1000MW超超临界发电机组，通常配置2台50%容量的小汽轮机驱动给水泵组系统。给水泵的额定工况所需功率约为17000kW，而配套的小汽轮机最大出力约为22000kW，每台机组小汽轮机出力裕量为（22000-17000）x2=10000kW。每台机组的小汽轮机平均未利用功率为10000kW以上，这种裕量配置存在很大问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节流损失小，小汽轮机出力利用率高的工频发电机调速的背压式小汽轮机驱动给水泵系统。本发明的工频发电机调速的背压式小汽轮机驱动给水泵系统是在大容量高参数汽轮机发电厂中，发电机组所配置的用于将给水的压力提高后，供给后续工艺系统所不可缺少的系统之一。

本发明的系统包括；背压式小汽轮机、给水泵（或给水泵组）、工频发电机和调速齿轮箱，其中，

背压式小汽轮机设有进汽管道、排气管道和调节阀，进汽管道的蒸汽来自于发电机热力系统的高压蒸汽，排汽管道与低温热源加热器或热交换器连接，调节阀设置在进汽管道上，用于调节高压蒸汽的通汽量。

背压式小汽轮机可选配抽汽管道，抽汽管道与高温热源（高压汽源）加热器或热交换器连接。背压式小汽轮机可根据需要，配置一级抽汽管道、二级抽汽管道或二级以上抽汽管道（如三级抽汽管道、四级抽汽管道等）。给水泵组与背压式小汽轮机同轴相连，即给水泵连接在背压式小汽轮机的转动轴上。本发明的给水泵可以是给水泵一个设备，也可以是前置泵和给水泵两个设备。在另一优选例中，对前置泵可选配定速比齿轮箱。

调速齿轮箱用于将变化转速转换为固定转速；调速齿轮箱可选具有离合功能的型式。调速齿轮箱的输出端可与工频发电机的输入端连接以带动工频发电机转动。

可选地，工频发电机可与给水泵一起连接于背压式小汽轮机的同一转动轴上。工频发电机与给水泵组可分别与背压式小汽轮机两侧的轴端相连，也可连接于背压式小汽轮机的同一轴端。

当工频发电机与给水泵组分别位于背压式小汽轮机两侧的轴端时，调速齿轮箱位于背压式小汽轮机和工频发电机之间，并与背压式小汽轮机和工频发电机同轴相连。即调速齿轮箱的输入端与背压式小汽轮机的一侧的轴端相连，给水泵组的输入端与背压式小汽轮机的另一侧的轴端相连。

当工频发电机与给水泵组位于背压式小汽轮机同一轴端时，可选地，调速齿轮箱设置在给水泵和工频发电机之间，并与给水泵组和工频发电机同轴相连。即调速齿轮箱的输入端与给水泵组的输出端相连，给水泵组的输入端与背压式小汽轮机的轴端相连。

在本发明的系统中，可将给水泵组变化的转速通过调速齿轮箱调节，转化为50Hz或60Hz的工频转速，从而带动工频发电机转动，将背压式小汽轮机的部分功率用于输出工频电。

本发明系统的背压式小汽轮机、给水泵组、工频发电机和调速齿轮箱为同轴相连。当给水泵组由前置泵和给水泵组成，前置泵与给水泵的转速差值较大时，可在前置泵和给水泵之间的转动轴上设置定速比齿轮箱，以调节两者的转速比值，满足发电机组负荷变化的需要。