一种主机直驱变频供电系统的驱动方法与流程

本发明属于火力发电技术领域，特别涉及一种主机直驱变频供电系统的驱动方法。

背景技术：

目前，一般火(热)电厂机组，无论调峰还是带基本负荷的机组，在运行中都要进行负荷变动，风机、水泵流量进而根据负荷相应调节。若不采用先进的调节方式，这些辅机实际运行效率可能很低，这部分损耗往往被人们忽视，长年累月，无形中的能源浪费非常严重，需要大力推行各种行之有效的节能技术和调节方式。风机、水泵的有效调节方式，是采用调速调节代替节流调节。

进入20世纪70年代以后，特别是二十多年来，受益于电力电子器件的制造技术、电力变化技术、微电子技术和控制技术的突飞猛进，交流变频调速技术也有了日新月异的发展，静止式变频器在设备的大容量化、控制技术全数字化、高可靠性和制造成本不断下降等诸多方面取得了长足的进步，成为现代工业驱动的中枢。变频调速技术的调速功能是通过变频器实现的，其通过将固定频率(一般指工频)交流电(单相或三相)转换成为频率连续可调的三相异步交流电，从而实现对电机转速进行控制的目的。

因电子变频器也有不足之处，譬如电子变频装置技术复杂，装置占用空间大，造价高，故障率高，维护检修困难等，使其可靠性降低。所以目前常采用变频发电机变频方案，动力源均为在电厂内主汽轮机之外单独设置一台凝汽式小汽轮机，拖动一台变频发电机作为变频中心动力源，需要增加复杂的小汽轮机本体及附属系统、冷却水系统、凝汽器抽真空系统、润滑油系统、凝结水输送系统。

但是，设置小汽轮机的方式，受到小汽轮机机座以及其附属系统的限制，占地面积大，有时需要增加主厂房尺寸或者增设变频中心厂房。另外，由于小汽轮机效率明显比主汽轮机的效率低，因此，节能效果一般，容易造成资源的浪费。

技术实现要素：

本发明提出一种主机直驱变频供电系统的驱动方法，能够采用主机直接驱动变频发电机模式，解决小汽轮机及其附属系统复杂、效率较低的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种主机直驱变频供电系统的驱动方法，主汽轮机的一部分功率输入主发电机，用于主发电机发电，主汽轮机的另一部分功率直接输入调速装置，并通过调速装置调节变频发电机的转速，变频发电机产生的电用于驱动供电装置运行。

作为一种优选的实施方式，主发电机和主汽轮机的后端伸出轴之间同轴连接，主汽轮机的前端伸出轴和调速装置的输入端之间连接设置有第一齿式联轴器，调速装置的输出端和变频发电机的后端伸出轴之间连接设置有第二齿式联轴器，变频发电机的前端伸出轴和供电装置之间同轴连接，调速装置包括mtv行星齿轮调速器，供电装置包括负荷较高的引风机。

作为一种优选的实施方式，引风机在40％-75％tha负荷开始采用变频调节，在此负荷下，引风机的动叶角度调整为-4°，通过变频方式调节引风机转速。

作为一种优选的实施方式，mtv行星齿轮调速器内设置有plc控制系统，该plc控制系统和电厂dcs之间通过4-20ma标准信号通信，plc完成对mtv行星齿轮调速器所有动作的控制。

作为一种优选的实施方式，主汽轮机包括一个单流汽轮机超高压汽缸、一个单流汽轮机高压汽缸、一个双分流汽轮机中压汽缸和两个双分流汽轮机低压汽缸，汽轮机超高压汽缸的出汽口和汽轮机高压汽缸的进汽口相连通，汽轮机高压汽缸的出汽口和汽轮机中压汽缸的进汽口相连通，汽轮机中压汽缸的出汽口和汽轮机低压汽缸的进汽口相连通，汽轮机低压汽缸的一侧同轴连接设置有所述主发电机，汽轮机超高压汽缸、汽轮机高压汽缸、汽轮机中压汽缸、汽轮机低压汽缸和主发电机共同构成主汽轮机机组。

作为一种优选的实施方式，主汽轮机采用多死点滑销系统，所述主汽轮机机组的轴系由超高压、高压、中压、低压和发电机共6根转子组成，转子间通过紧配液压螺栓刚性连接。

作为一种优选的实施方式，mtv行星齿轮调速器和变频发电机在安装过程中需要对轴系中心进行找中。

作为一种优选的实施方式，找中的顺序为，首先将mtv行星齿轮调速器和变频发电机对中，然后将主汽轮机和mtv行星齿轮调速器对中，其中对中的方法采用激光对中仪。

作为一种优选的实施方式，激光对中仪在对中的过程中，分别在9点、12点、3点的时钟位置取读数，并根据读数对mtv行星齿轮调速器和变频发电机进行调整。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

1、利用电厂主汽轮机直接驱动变频发电机，省去了小汽轮机及其附属系统，可以大大简化系统，减少占地及系统维护费用，降低系统故障率，进而降低投资造价及运行费用。

2、由于采用电厂主汽轮机直接驱动变频发电机，极大地节约了能耗。

3、本发明通过调速装置调节变频发电机的转速，系统结构简单，维护方便，有利于降低故障率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为动调引风机定速运行曲线；

图3为动调引风机变频运行曲线；

图4为mtv行星齿轮调速器和液力偶合器的效率曲线对比图；

图5为mtv行星齿轮调速器的装置原理图。

图中，t-主汽轮机；m-主发电机；d-调速装置；m1-变频发电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种主机直驱变频供电系统的驱动方法，主汽轮机t的一部分功率输入主发电机m，用于主发电机m发电，主汽轮机t的另一部分功率直接输入调速装置d，并通过调速装置d调节变频发电机m1的转速，变频发电机m1产生的电用于驱动供电装置运行。主发电机m和主汽轮机t的后端伸出轴之间同轴连接，主汽轮机t的前端伸出轴和调速装置d的输入端之间连接设置有第一齿式联轴器，调速装置d的输出端和变频发电机m1的后端伸出轴之间连接设置有第二齿式联轴器，变频发电机m1的前端伸出轴和供电装置之间同轴连接。

结合图2和图3所示，供电装置包括负荷较高的引风机，引风机在75％tha负荷开始采用变频调节，在此负荷下，引风机的动叶角度调整为-4°，通过变频方式调节引风机转速。根据风机运行曲线，配置定速电机和变频发电机m1的轴流引风机在设计煤种各典型工况点的轴功率、风机效率和转速见下表：

从上表可以看出，在低负荷工况，采用变频发电机m1驱动引风机，能显著降低风机的功耗。在75％tha负荷时，虽然通过变频提高了引风机效率，降低了引风机功耗，但降低的数值不是特别明显，主汽轮机t发电机组供电标煤耗数值，降低不是特别明显。而当主汽轮机t发电机组负荷进一步降低时，变频作用越来越明显，两种方案的供电标煤耗数值差距逐渐拉大。故推荐应用于主汽轮机t发电机组75％tha负荷以下。

结合图4和图5所示，调速装置d包括mtv行星齿轮调速器，该mtv行星齿轮调速器包括如下技术特征：

1、转速提升快。采用传统电动执行机构实现从零到满转速的时间一般在25-30秒钟左右，mtv行星齿轮调速器采用电液执行机构(vehs)，相比传统电动执行机构，具有调速精度高，响应时间快等优势。从静止到满转速之间为5秒，并且转速调节精度高达0.1％。

2、液力刹车功能可使变频发电机m1转速降低为零。在变频发电机m1系统故障时，mtv行星齿轮调速器需要让变频发电机m1平稳的降到零转速，否则无法确保变频发电机m1正常吊装过程的安全。传统调速型液力偶合器本身无法满足这一安全要求，因为即便将液力偶合器工作腔室内的工作油完全排空，也会由于泵轮和涡轮之间鼓风的作用，变频发电机m1仍会有一个较低的转速，此时无法对变频发电机m1进行检修。而mtv行星齿轮调速器具有液力刹车功能，首先排空行星齿轮调速装置d工作油，然后通过液力刹车将变频发电机m1转速完全降低到零转速之后，方便用户安全检修。

3、低负荷时具有较高的传动效率。传统液力偶合器在变频发电机m170％负荷时传动效率大约84％左右，而mtv行星齿轮调速器效率为95％左右，相差11％之大，而当负荷进一步下降到50％的时候，传统液力偶合器效率下降到74％左右，而mtv行星齿轮调速器的效率仍维持在92％左右的高效率，效率差别扩大到18％，如此大的效率差别带来的节能效果是显而易见的。

4、相比以往行星齿轮调速装置d产品，结构更紧凑。以往行星齿轮调速装置d产品与主汽轮机t主轴连接时，需先设置一台降速型平行轴齿轮箱，将主机输出转速由3000r/min降速至1500r/min。该齿轮箱前后均需要通过联轴器分别与主汽轮机t、行星齿轮调速装置d相连，整个结构尺寸非常长。如图5所示，mtv行星齿轮调速器将减速齿与行星齿设计在一个集成装置中，大大缩短设备长度。

mtv行星齿轮调速器内设置有plc控制系统，该plc控制系统和电厂dcs之间通过4-20ma标准信号通信，plc完成对mtv行星齿轮调速器所有动作的控制。主机直驱变频启动前，需启动mtv行星齿轮调速器辅助润滑油泵，给各轴承，齿轮及控制阀门，离合器，液力刹车等系统供油，同时变频发电机m1冷却系统投入运行，当油、水系统参数达到要求后，可以启动。此时mtv行星齿轮调速器输入转速3000rpm，输出轴由刹车系统控制，对变频发电机m1没有功率输出。当需要启动变频系统时，可以脱开刹车，启动mtv行星齿轮调速器的一个工作区间，通过对液力偶合器供油量的增加，调节变频发电机m1出力。当负荷达到另一个工作区间时，给液力变矩器充油，合上离合器，此时mtv行星齿轮调速器工作在液力变矩器工作区间，可以满足主汽轮机t发电机组满负荷运行要求。

当机组负荷降低时，首先通过液力变矩器调节负荷，当负荷下降到一定值时，脱开离合器，停止液力变矩器供油，进入液力偶合器调节范围区间。当变频电机发生故障时，亦可以脱开离合器，mtv行星齿轮调速器输入与输出之间只有液力连接。如果继续减少液力偶合器供油量至零，可以通过液力刹车降低输出轴转速，并用机械刹车锁住输出轴，可以拆解mtv行星齿轮调速器与变频发电机m1之间的第二齿式联轴器，对变频发电机m1系统进行检修。

本实施例中，第一齿式联轴器和第二齿式联轴器的型号均采用giicl，该齿式联轴器具备一定的吸收中心线偏差能力，同时具备较强的吸收轴向膨胀的能力。而且齿式联轴器可减轻主汽轮机t与同轴驱动设备间振动传递，减少轴系联接后两转子临界转速的相互影响。

主汽轮机t包括一个单流汽轮机超高压汽缸、一个单流汽轮机高压汽缸、一个双分流汽轮机中压汽缸和两个双分流汽轮机低压汽缸，汽轮机超高压汽缸的出汽口和汽轮机高压汽缸的进汽口相连通，汽轮机高压汽缸的出汽口和汽轮机中压汽缸的进汽口相连通，汽轮机中压汽缸的出汽口和汽轮机低压汽缸的进汽口相连通，汽轮机低压汽缸的一侧同轴连接设置有所述主发电机m，汽轮机超高压汽缸、汽轮机高压汽缸、汽轮机中压汽缸、汽轮机低压汽缸和主发电机m共同构成主汽轮机t机组。主汽轮机t采用多死点滑销系统，所述主汽轮机t机组的轴系由超高压、高压、中压、低压和发电机共6根转子组成，转子间通过紧配液压螺栓刚性连接。

mtv行星齿轮调速器和变频发电机m1在安装过程中需要对轴系中心进行找中。找中的顺序为，首先将mtv行星齿轮调速器和变频发电机m1对中，然后将主汽轮机t和mtv行星齿轮调速器对中，其中对中的方法采用激光对中仪。激光对中仪在对中的过程中，分别在9点、12点、3点的时钟位置取读数，并根据读数对mtv行星齿轮调速器和变频发电机m1进行调整，在设备的壳体下加垫片厚度，用来调整轴承标高，使轴系联成光滑的曲线，保证主汽轮机t发电机组运行平稳。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。