专利名称：一种电厂大型机组锅炉给水泵新型主轴驱动系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电厂大型机组节能领域，尤其是一种应用于电厂大型发电机组锅 炉给水泵驱动的新型系统。
背景技术：
电力行业是国民经济的重要基础行业，也是国家经济发展战略的重点和先行产 业。随着我国经济的持续健康发展，全国的装机容量也随之增长。据2009年8月16日从 全国电力工作会议得到的数据，我国发电装机容量已经突破8亿千瓦，其中75%来自火电 站和核电站的汽轮发电机组。预计到2020年，我国的发电装机容量将达到12亿千瓦，其 中火电占65%左右。在我国的一次能源结构中，煤炭资源所占的比例最大，约为75. 87%， 这一能源结构特点势必影响燃煤发电在我国发电中所占的比例。据统计，我国发电燃煤占 煤总产量比例的65%左右，这一状况预计还要持续相当长的一段时间。由于煤碳资源是不 可再生能源，为后代考虑，不可浪费与耗尽，所以提高煤碳能源利用水平就是一项紧迫的任 务，但是目前我国火电机组存在着诸多问题[80]，主要表现在(1)、耗煤低、效率高的火电机组所占比率低，常规小火电机组比例过大，单机容量 偏小，虽然通过“上大压小”政策，关闭了 200MW以下的大量机组，与国际先进水平相比还有
一定的差距；O)、各级容量机组的平均经济性与国外同等容量先进机组经济性有一定的差距， 国内300MW等级机组热耗8079kJ/kW *h,国际先进水平7912kJ/kW *h, 600MW等级机组热耗 7995kJ/kff · h，国际先进水平7744kJ/kW · h。现在虽有所改善，但仍有一定的差距；(3)、电源调峰性能较低。2008年，全国平均发电设备利用小时数仅4648小时，其 中火电4885小时，比2007年下降了 459小时，燃煤火电机组越来越多的时间是参加电网调 峰，水电与核电基本上满发，但火电厂调峰经济性较差；在常规燃煤火力发电机组中，给水泵需要消耗一定量的驱动机械功，是电厂辅助 设备中最为耗功的设备，常占主机功率的2%-4%。表面上给水泵组是电厂辅机，但从朗肯 循环的角度看如图一，却是核心设备之一，运行状况直接影响着锅炉的正常运行，从而也影 响着整个机组的正常发电，因此锅炉给水泵被称为“火电厂的心脏”。随着电网容量的迅速增大，昼夜间负荷的差值增大，因此大机组参加调峰也势在 必行，因此，除了要求机组在额定工况下有较好的经济性，还要求在整个部分负荷范围内效 率变化平稳(现电网将机组负荷下限一般定在50%额定负荷)，有尽量好的经济性。随着火电厂机组容量的增加，给水泵驱动功率也在增加，比如外三100%容量的 给水泵额定功率是3. 0694万kW，因此给水泵用何种方式驱动对机组经济性的影响也在 增加，特别是在低负荷工况下。比如一台1000MW机组，供电煤耗300g/kW*h，给水泵功率 占主机功率3 %，先进的驱动方式下泵组效率平均可提高10 %，那么整个机组提效率高约 是0. 3%，降低供电煤耗约0. 9g/kff · h，按年利用小时5000h来计算可节约4500t标煤，按 Y800/t来计算，年节省的煤碳成本是Y360万，这对电厂来说将是无疑是一笔可观的费用。因此大型机组锅炉给水泵的驱动方式的选择，对整个机组的经济性的影响越来越 不能忽视。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是，针对目前国内外电厂大型发电机组锅炉给水 泵驱动系统只有传统的汽泵系统与电泵系统现状，提出一种新型主轴驱动方案。这种主轴 驱动系统不同于某同轴驱动给水泵的汽轮发电机组，该主轴驱动系统最大可能的减少连接 环节，因为连接环节越多故障的可能性就越大、主轴驱动的汽轮发电机组轴系+给水泵组 的轴系就越长，这样整个轴系的安全性就越低。该主轴主轴驱动系统为了保证整个轴系的安全性只采用100%容量的给水泵，并 通过高效液力耦合器进行调速，高效液力耦合器在国内外已有应用，工作的可靠性是有保 障的，另外经过调研论证，100%容量锅炉给水泵机组中因锅炉给水泵原因造成机组强迫停 运率小于0.2%，反而小于常规配置的锅炉给水泵强迫停运率。因此100%容量给水泵的工 作可靠性是有保障的，在此基础上主轴驱动系统在能量传递环节上，无论是电泵系统还是 汽泵系统都大大减少了能量传递环节，充分提高了能量利用水平。为实现上述目的，本实用新型提供了电厂大型机组锅炉给水泵新型主轴驱动系 统，包括至少一为了实现主轴驱动，该系统高压缸处的前箱已尽可能简化并在前箱外提供 一个与后面高效液力耦合器相匹配的接口。并考虑到尽可能减少连接环节此靠背轮接口与 汽轮机高压转子整体一起设计并制造，也可通靠背轮连接前箱中的前小轴，将此前小轴单 独设计制造，此前小轴穿过前箱并提供了上述接口 ；进一步地，所述新型主轴驱动系统在前箱接口与高效液力耦合器之间的接口上至 少一种挠性联轴器，此挠性联轴器将可以大部分吸收主汽机轮与给水泵在不同工况下的少 量轴向位置，可以将两者的影响控制在安全范围内，并可以进行相应的变速，以满足后面高 效液力耦合器输入转速的要求；进一步地，所述新型主轴驱动系统包括至少一设置100%容量的高效液力耦合器， 此高效液力耦合器可实现全程调速，至少一种功能是实现给水泵空载启动；进一步地，所述新型主轴驱动系统包括至少一设置100%容量的给水泵，给水泵与 联轴器所需的润滑冷却用油，由高效液力耦合器提供的润滑油接口提供，也可由主机润滑 油系统提供；进一步地，所述新型主轴驱动系统至少一组用于启动/备用电动给水泵，用于机 组启动或停机时使用，并在主给水泵组出现故障情况下，备用电动给水泵可立即投入工作， 可避免非计划停机，从系统设置上提高机组的安全性。另设置一台电动前置泵与100%容量 汽动给水泵配套使用，并且锅炉给水泵也可选用带有诱导轮结构的给水泵，这时100%容 量的前置泵就不是必须的。以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说 明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
图1是朗肯循环示意图；图2是本实用新型的原理结构示意图；1-100%容量的给水泵；2-挠性联轴器；3-100%容量的高效液力偶合器；4-挠性联轴器[0025]5-高压缸；[0026]6-中压缸；[0027]7-低压缸1 ；[0028]8-低压缸2 ；[0029]9-发电机；[0030]10-励磁机；图3是传统的汽动给水泵驱动系统示意图；图4是电动给水泵驱动系统示意图。
具体实施方式
实施例一本实例以国内某厂1000丽超超临界机组为例进行计算，本机主汽轮机为西门子 (SIEMENS)制造，高、中压缸分缸布置，四缸四排汽，共八个瓦，中、低压缸用单支点支撑；回 热系统为“三高四低一除氧”。在具体的实施过程中为了能比较出主轴驱动方案的热经济性，特选择汽动给水泵 系统、电动给水泵系统并用定流量计算方法，比较各种锅炉给水泵驱动系统的上网净功率， 在同等条件下，上网净功率多者，即热经济性占优。除氧器及汽动泵汽源来自第四级抽汽；给水泵配置为50% X2汽泵不设电泵。机 组主要参数及汽机主机、给水泵小汽轮机部分参数如表1所示表1国内某厂1000MW机组部分参数
权利要求1.一种电厂大型机组锅炉给水泵新型主轴驱动系统，电厂大型机组指目前300MW以上 容量的电厂机组，包括火电、核电等需要大功率给水泵场合的机组，该系统由前箱、100%容 量高效液力耦合器、挠性联轴器、100%容量给水泵、启动/备用电动给水泵、电动前置泵， 其特征是挠性联轴器在前箱接口与高效液力耦合器之间，将两者联起来。
2.如权利要求1所述新型主轴驱动系统，其特征在于机组汽轮机高压转子直接提供 一个靠背轮的接口，该靠背轮的接口形状与液力耦合器输入接口相匹配。
3.如权利要求2所述新型主轴驱动系统，其特征在于采用一种挠性联轴器。
4.如权利要求3所述新型主轴驱动系统，其特征在于不采用分轴器，只采用挠性联轴 器与一台100%容量的给水泵相连。
5.如权利要求4所述新型主轴驱动系统，其特征在于只驱动一台100%容量给水泵， 而不是驱动两台50%容量的给水泵。
专利摘要本实用新型公开了一种电厂大型机组锅炉给水泵新型主轴驱动系统，包括至少一前箱处接口并且也是唯一的一个接口，并设有至少一用于联接的高效液力耦合器的挠性联轴器；及至少一用于实现全程调速的高效液力耦合器；及至少一100％容量的锅炉给水泵；及至少一组启动/备用锅炉给水泵组；及至少一台100％容量与主轴给水泵配套的前置泵。本实用新型的主轴驱动系统具有通过主汽轮机直接将蒸汽热能高效地转换成了机械能并引入的了高效的液力耦合器来参与调速，使得这一方案在能量转换效率和传动效率这两大重要环节均高于传统的电厂锅炉给水泵驱动系统，并具有相对比较高的安全可靠性。
文档编号F04D13/00GK201858163SQ20102026081
公开日2011年6月8日 申请日期2010年7月15日 优先权日2010年7月15日
发明者丁家峰, 吴志祥, 姚均天, 姚秀平, 杨文虎, 柴国旭, 雷一鸣 申请人:吴志祥, 杨文虎