[发明专利]一种带前置泵的广义变频系统

说明书

技术领域

本发明应用于发电领域，尤其涉及一种带前置泵的广义变频系统。

背景技术

在发电厂的生产过程中，水在锅炉中受热变成蒸汽，然后利用蒸汽推动汽轮机旋转，带动发电机旋转，将燃料的化学能最终转换成电能。在发电的过程中，发电厂配备的大量泵与风机等旋转辅机需要消耗大量电能。目前的一般做法是通过厂用变压器，将所发的电引出一部分供厂用辅机使用。

发电厂在工程设计时，一般按最大需求并加上一定的余量来选取辅机的容量，因而在实际运行中的辅机会有较大的裕量。而当定速运行的辅机不在满负荷下运行、特别是在低负荷运行时，其工作效率会急剧下降，这造成电能的严重浪费。如果采用变频调速技术，则可使辅机的工作点尽可能靠近高效区，并最大限度地降低风机挡板、阀门的节流损失，大大降低设备运行时的能耗，延长设备的使用寿命。以离心风机为例，根据流体力学原理，轴功率与转速的三次方成正比，当所需风量减少，风机转速降低时，其功率按转速的三次方下降。因此，变速运行的节能效果非常可观。

变频调速技术是当今节能减排、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种重要手段。变频调速以其优异的调速和启制动性能、高效率、高功率因素和节电效果等优点而被国内外认为最有发展前途的调速方式。目前电厂主要是通过加装变频器以达到水泵或者风机电机频率，从而改变水泵或者风机的转速，提高其运行效率，达到节能减排目的。

现在调频方式主要有可控硅调频、液力耦合变频和磁力耦合变频。在这三种变频方式中，液力耦合变频功率大，可靠性低、成本低，其效率与转速的一次方成正比，调节精度低。磁力耦合变频可靠性高，成本最高，其效率与转速的平方成正比，在转速低的时候，效率低，另外安装磁力耦合装置需要改变电机或者是设备的安装位置，拆除原先的土建基础。可控硅变频效率最高，而且其效率不受负载变化的影响，响应最快，调节精度最高。在这三种变频方法中，可控硅变频成本居中。从成本和效率的角度考虑，发电厂较多的采用可控硅变频技术。

由于发电厂对设备可靠性要求较高，所采用的转动设备，如循环水泵、送风机等设备功率大，电压等级高，因而对用于发电厂的变频器要求也极高。目前电厂中所采用变频设备主要采用可控硅技术，而可控硅变频技术的最大缺点是电压等级越高，其设备可靠性越低，而且变频设备占地面积大，其变频谐波对电网以及电机都有影响。因此，在发电厂中可控硅变频技术推广应用比较缓慢。随着技术的发展，目前已有部分产品能够较好的解决上述问题，但由于这些产品价格高昂，阻碍了其进一步推广。

为此，专利“ZL2012 1 0006442.8”提出了一种用于火力发电厂的变频总电源系统。该系统不须借助其他变频器就可以获得所需频率的交流电。但是不足之处在于，该系统需要额外配置一个小汽轮机和一个发电机，以及其他配套的设备，如凝汽器、油系统等。

因此，专利“ZL 2014 2 0245755.3”进一步提出了一种用于火力发电厂的新型变频系统。即小汽轮机一侧直接连接给水泵，另一侧通过减速齿轮箱与变频发电机相连，实现了两套系统合二为一。该系统的不足之处在于，由于高转速给水泵汽轮机的功率相对较大，现有的制造工艺一般难以满足要求。

为此，专利“ZL 2016 2 0307455.2”又进一步提出了一种用于汽轮机发电机组的广义变频系统，即给水泵汽轮机通过增速齿轮箱连接给水泵，提高了机组的经济性，同时克服了变频汽轮机与给水泵之间转速较难匹配的问题。但其不足之处在于，其前置泵若采用常规布置方式，通过工频电源驱动，不仅低负荷经济性较差，且电气故障率较大，影响整个系统的安全性。

鉴于现有技术的上述不足，本发明的目的是提供一种高性能、高可靠性的带前置泵的广义变频系统。

发明内容

本发明提供了一种带前置泵的广义变频系统，它至少包括转速可调的汽轮机、给水泵、前置泵、齿轮箱和变频发电机，其特征在于，所述汽轮机通过所述齿轮箱同时驱动所述给水泵及所述前置泵，所述汽轮机与所述发电机连接，拖动所述发电机发电。。

若未设励磁机，则需采用“他励方式”，也可设置励磁机，所述励磁机与所述变频发电机连接。

可选地，所述汽轮机与所述前置泵、所述给水泵之间的齿轮箱为一个复合齿轮箱，所述给水泵与所述前置泵为并联连接。

可选地，所述汽轮机与所述给水泵通过一个增速齿轮箱串联连接，所述给水泵与所述前置泵通过一个减速齿轮箱串联连接。