专利名称：一种电厂大型机组锅炉给水泵新型变频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，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，水电与核电基本上満发，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。[0008]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，提出一种新型变频驱动系统。这种新型 变频驱动系统虽然也是一种电泵系统，不同于传统的电泵系统，不设液力偶合器调速，而是 用大容量的变频装置调速可实现全程调速，可以容易的实现空载启动。该种新型变频驱动系统由于驱动装置方面采用的是变频器与同步电机，所以可以 充分利用电能传递环节的高效率，因此与传统的汽泵方案相比可以有效提高能量利用水 平，且调节控制方便，系统简单占地面积少等优点；与传统的电泵方案相比，也相对提高了 能量利用水平，因为传统的液力偶合器效率比较低，特别是在低负荷工况下，且传统的电泵 方案还无法解决电机容量的问题，无换向器电机最大容量可做到250MW，彻底解决了电泵方 案中的给水泵电机容量的问题。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变频驱动系 统，包括至少一为了实现锅炉给水泵变频驱动，该系统至少有一组无换向器电机(变频 器+同步电机+位置检测器的总称)组成给水泵组，可以灵活采用1*100%容量给水泵组， 2*50%容量给水泵组与3*35%容量给水泵组；进一步地，所述新型变频驱动系统至少一采用大容量高速同步电机，转速可达 7200RPM，完全可以满足电厂锅炉给水泵的转速与容量的要求；进一步地，所述新型变频驱动系统至少一变频装置，此变频装置与大容量高速同 步电机配合可实现全程调速，并至少一种功能是实现给水泵空载快速启动，以满足电厂锅 炉给水泵特殊要求；进一步地，所述新型变频驱动系统至少一电机转子位置检测器，用以取代直流电 机的旋转电枢及由电刷和换向器组成的机械换向装置；进一步地，所述新型变频驱动系统用同步电机直接驱动给水泵，中间只有刚性连 轴器，不设任何齿轮等其它环节，以最大限度的减少能量损失；进一步地，所述新型变频驱动系统核心是在同步电机的另一侧，设置一台减速箱， 以适当的比例减速后带动前置泵，减速比可以是3 1。进一步地，新型变频驱动系统中推荐采用2*50%容量给水泵组，可以不设启动/ 备用给水泵。进一步地，新型变频驱动系统中每台给水泵组可单独设置一台供油装置；也可在 减速齿轮处设置一供油泵，并将齿轮箱容积足够大，可当做给水泵组的油箱，这种方式可充 分节省设置供油装置空间，当然减速齿轮箱上的电动备用润滑油泵是必须的。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11000MW机组汽动方案计算系统简图图2小机进汽管道损失示意图(ngdl)图3小机排汽管道损失示意图(η gd2)图41000MW机组传统电动方案计算系统简图图51000MW机组高效液偶电动方案计算系统图61000MW机组大型变频电动方案计算系统简图图7朗肯循环图图81000MW机组大型变频电动方案计算系统方案图图91000MW机组典型案例计算依据1图101000MW机组典型案例计算依据2图111000MW机组典型案例计算依据3图121000MW机组典型案例计算依据4图131000MW机组典型案例计算依据5图141000MW机组典型案例计算依据6图151000MW机组典型案例计算依据7图161000MW机组典型案例计算依据8图171000MW机组典型案例计算依据9图181000MW机组典型案例计算依据10
具体实施方式
实施例一某厂汽轮机是上海汽轮机有限公司引进德国西门子技术生产的1000MW超超临界 汽轮发电机组。型号为N1000-26. 25/600/600 (TC4F)。汽轮机型式是超超临界、一次中间再 热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式、采用八级回热抽汽。 主要汽轮机运行参数如下表
权利要求1.一种电厂大型机组锅炉给水泵新型变频驱动系统，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，该系统由无换向电机、 大容量高速同步电机、电机转子位置检测器、减速箱组成，其特征是变频驱动给水泵组使用 电厂高压厂用变压器来的电源。
2.根据权利要求1所述的新型变频驱动系统，其特征在于前置泵经一减速齿轮由同步 电机一起驱动，不单独设备一台低容量电机带动前置泵。
3.根据权利要求1所述的新型变频驱动系统，其特征在于前置泵经一减速齿轮与给水 泵一起参与变频调节，即前置泵转速与随负荷变化也变化。
4.根据权利要求1所述的新型变频驱动系统，其特征在于新型变频驱动系统采用强制 油润滑，每台给水泵组单独设置一台供油装置。
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变频驱动系统，包括至少一台高压大容量变频装置，可实现锅炉给水泵组的全程调速；至少一台大容量同步高速电机，电机两边均延伸出一组接口，一组直接驱动给水泵，另一组直接驱动减速箱；至少一套电机转子位置检测装置；至少一台减速箱，将同步高速电机的转速以一定的比例降速带动前置泵；至少一台前置泵，与给水泵组成给水泵组。并且锅炉给水泵也可选用带有诱导轮结构的给水泵，这时减速箱与前置泵就不是必须的。本实用新型的变频驱动系统通过高压厂变提供电能，经高压大容量变频装置实现调速，使得这一方案相对于传统的汽泵方案来说可以充分利用电能的高转换效率，特别是在低负荷下提高能量利用水平；相对于主轴驱动方案来说，变频驱动方案可以灵活采用1*100％容量给水泵组，2*50％容量给水泵组与3*35％容量给水泵组，从而可以大大提高整个单元机组的安全可靠性。
文档编号F04B53/18GK201858130SQ201020525598
公开日2011年6月8日 申请日期2010年9月7日 优先权日2010年9月7日
发明者丁家峰, 吴志祥, 姚均天, 姚秀平, 杨文虎, 胡深亚, 郑玉婷 申请人:丁家峰, 吴志祥, 杨文虎