一种提高热电供给灵活性的汽轮发电机组装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种提高热电供给灵活性的汽轮发电机组装置，针对具有两个低压缸的机组，在不需供热时，切断供热回路，由高中压缸和两个低压缸共同驱动发电机发电；在供热需求小时，打开供热回路，脱离第二低压缸的离合器，高中压缸出口的蒸汽部分进入第一低压缸中，另一部分进入供热回路，由高中压缸和第一低压缸共同驱动发电机发电；在供热需求大时，两个离合器同时脱离，高中压缸出口蒸汽全部进入供热回路，仅有高中压缸驱动发电机发电。针对具有一个低压缸的机组，在需要供热时，脱离低压缸离合器，由高中压缸驱动发电机发电。本发明专利技术通过离合器将低压缸分离，保证运行安全性、稳定性及变工况适应性，实现热电联供机组的灵活热电比切换。

【技术实现步骤摘要】
一种提高热电供给灵活性的汽轮发电机组装置
本专利技术涉及一种汽轮发电机组装置，具体涉及一种提高热电供给灵活性的汽轮发电机组装置。
技术介绍
近年来，“三北”地区的弃风问题十分严峻，尤其在冬季供暖期，装机占比很高的火电机组因为供热导致全网最小可调出力大幅上升，留给风电的上网空间非常有限。火电作为我国的主力能源，调峰深度仅有20％-50％，电网调峰矛盾异常突出。要解决“三北”地区严重的弃风问题，提升汽轮发电机组运行灵活性势在必行，探寻提升汽轮发电机组灵活性的技术途径，适应新的能源战略要求，更好地接纳新能源入网，具有重要意义。目前，围绕灵活性调峰的需求与目标，国内汽轮发电机组所采用的主要技术有：储热供热技术、电锅炉供热技术、汽轮机旁路供热技术和切除低压缸供热技术。常用在汽轮发电机组中的切除低压缸供热技术存在一定的安全性风险。首先，低压缸切缸后，仍然连通在汽轮发电机组的轴系中，因此需要冷却蒸汽，此时进入低压缸的流量下降，导致流场不稳定，降低机组效率，并在叶片上出现动应力突增现象，严重影响叶片的安全运行；其次，鼓风引起的排气温度将大幅升高，导致气缸变形、叶片所受激振力增大等鼓风风险；最后，由于叶片长时间在低负荷工况下运行，易在叶片根部、顶部发生水蚀现象，带来安全隐患。除此之外，在传统的汽轮机发电机组中，汽轮机转子通常分为高中压部分和低压部分，扭矩由高中压传递到低压，然后到电机，驱动电机的扭矩则由电机一端输入，导致转子需要承受很大的扭矩，也在一定程度上增加了联轴器的负荷。综上所述，目前的汽轮发电机组难以在保障运行高效性和安全性的情况下实现热电联供以及灵活调节供热能力，因此，在汽轮发电机组装置中提高热电供给灵活性具有重要的工程意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种提高热电供给灵活性的汽轮发电机组装置，主要应用于具有一个或者两个低压缸的热电联供汽轮发电机组，可在保证运行安全性、稳定性及变工况适应性的情况下，实现多功率等级热电联供机组的灵活热电比切换，完成调峰，吸纳更多的可再生能源，具有重要的工程意义及广阔的应用前景。本专利技术采用如下技术方案来实现的：一种提高热电供给灵活性的汽轮发电机组装置，包括第一控制阀、供热回路以及依次连接的高中压缸、发电机、第一离合器和第一低压缸；其中，工作时，水蒸气工质首先进入高中压缸中膨胀做功，在不需要供热的情况下，切断供热回路，打开第一控制阀，汽轮发电机组装置由高中压缸和第一低压缸驱动发电机转动发电；在需要热电联供时，打开供热回路，关闭第一控制阀，脱离第一离合器，此时第一低压缸不作业，高中压缸出口的蒸汽全部进入供热回路，仅由高中压缸驱动发电机转动发电，进入供热回路的蒸汽则实现供热。本专利技术进一步的改进在于，还包括第二控制阀以及与第一低压缸依次连接的第二离合器和第二低压缸；其中，工作时，水蒸气首先进入高中压缸中膨胀做功，在不需要供热的情况下，切断供热回路，打开第一控制阀和第二控制阀，汽轮发电机组装置由高中压缸和两个低压缸驱动发电机转动发电；在供热需求小时，打开供热回路，关闭第二控制阀，脱离第二离合器，此时第二低压缸不工作，高中压缸出口的蒸汽部分进入第一低压缸中，另一部分进入供热回路，进入第一低压缸的蒸汽继续膨胀做功，由高中压缸和第一低压缸驱动发电机转动发电，进入供热回路的其余蒸汽则实现供热；在供热需求大时，供热回路打开，第一控制阀和第二控制阀关闭，第一离合器和第二离合器同时脱离，此时第一低压缸和第二低压缸均不工作，高中压缸出口蒸汽全部进入供热回路，仅有高中压缸驱动发电机转动发电，汽轮发电机组的供热量最大。本专利技术进一步的改进在于，第一离合器和第二离合器均采用3S离合器。本专利技术具有如下有益的技术效果：本专利技术通过成功整合多种现有技术的优势，针对两种结构形式和多种功率等级的汽轮发电机组装置进行了改进创新，提出了一种提高热电供给灵活性的汽轮发电机组装置，能够在保证运行安全性、稳定性及变工况适应性的情况下，实现热电联供以及灵活调节供热能力。对于具有两个低压缸的汽轮发电机组装置，工作时水蒸气工质首先进入高中压缸中膨胀做功，在不需要供热的情况下，切断供热回路，汽轮发电机组装置由高中压缸和两个低压缸驱动发电机转动发电；在供热需求小时，打开供热回路，关闭第二控制阀，脱离第二离合器，第二低压缸不工作，高中压缸出口的蒸汽部分进入第一低压缸中，另一部分进入供热回路，由高中压缸和第一低压缸驱动发电机转动发电，进入供热回路的其余蒸汽则实现供热；在供热需求大时，两个离合器同时脱离，此时第一和第二低压缸均不工作，高中压缸出口蒸汽全部进入供热回路，仅有高中压缸驱动发电机转动发电。如此，可以实现热电联供，同时在供热能力需求不同时，进一步灵活地切换热电比。针对具有一个低压缸的机组，在不需要供热时，切断供热回路，打开控制阀，由高中压缸和低压缸共同驱动发电机发电；在需要供热时，脱离离合器，关闭控制阀，高中压缸出口蒸汽进入供热回路，仅有高中压缸发电。采用这一技术方案，可以简单高效地实现具有一个低压缸机组的热电联供。在传统的汽轮机发电机组中，汽轮机转子通常分为高中压部分和低压部分，扭矩由高中压传递到低压，然后到电机，驱动电机的扭矩则由电机一端输入，导致转子需要承受很大的扭矩，也在一定程度上增加了联轴器的负荷。本专利技术电机布置在高中压缸和低压缸之间，汽轮机产生的扭矩从电机两端输入，同样的载荷由电机两端的两个联轴器承担，同时也降低了电机转子承受的扭矩，提高了联轴器和转子的安全性。因此，本专利技术的布置方式还大大提高了转子系统的扭转安全性。在已有的低压缸切除供热技术中，低压缸不运行时仍然与汽轮发电机组的轴系连接，因而会产生鼓风损失，所以需要有一定的蒸汽量进入低压缸以冷却低压缸的叶片和转子，使得机组总体效率下降；另一方面，由于冷却蒸汽流量远小于低压缸正常运行的蒸汽量，其流场极度紊乱，将导致叶片的动应力突增、鼓风生热和水蚀等现象，严重影响叶片的安全性。而本专利技术汽轮发电机组装置供热时，采用3S离合器将相应的低压缸与发电机轴分离，针对低压缸光轴其切换速度快，并使用阀门关闭低压缸进气管路，避免了上述现象，在实现热电联供及灵活切换热电比的情况下，提高机组效率并保障了设备的运行安全性。同时，该汽轮发电机组装置适用于具有一个或者两个低压缸的热电联供机组，具有两个低压缸的机组采用高中压合缸、两个低压缸的三缸四排汽结构，根据机组功率的不同可以采用合适的叶片长度，提高低压缸叶片的运行安全性，有利于减小低压缸尺寸和提高整个汽轮发电机组的运行稳定性，并且更好地适应变工况性能。进一步，本专利技术采用3S离合器将对应的低压缸分离，并在供热时采用阀门关闭相应的低压缸进气管，在保证运行安全性、稳定性及变工况适应性的情况下，提高机组效率并实现热电联供机组的灵活热电比切换，吸纳更多的可再生能源，具有重要的工程意义及广阔的应用前景。附图说明图1为本专利技术一种提高热电供给灵活性的汽轮发电机组装置的具有两个低压缸的机组系统图。图2为本专利技术一种提高热电供给灵活性的汽轮发电机组装置的具有一个低压缸的机组系统图。图中：1-高中压缸(包含高、中压缸分缸结构)，2-发电机，3-第一离合器，4-第一低压缸，5-第二离合器，6-第二低压缸，7-第一控制阀，8-第二控制阀，9-供热回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高热电供给灵活性的汽轮发电机组装置，其特征在于，包括第一控制阀(5)、供热回路(9)以及依次连接的高中压缸(1)、发电机(2)、第一离合器(3)和第一低压缸(4)；其中，工作时，水蒸气工质首先进入高中压缸(1)中膨胀做功，在不需要供热的情况下，切断供热回路(9)，打开第一控制阀(5)，汽轮发电机组装置由高中压缸(1)和第一低压缸(4)驱动发电机(2)转动发电；在需要热电联供时，打开供热回路(9)，关闭第一控制阀(5)，脱离第一离合器(3)，此时第一低压缸(4)不作业，高中压缸(1)出口的蒸汽全部进入供热回路(9)，仅由高中压缸(1)驱动发电机(2)转动发电，进入供热回路(9)的蒸汽则实现供热。

【技术特征摘要】
1.一种提高热电供给灵活性的汽轮发电机组装置，其特征在于，包括第一控制阀(5)、供热回路(9)以及依次连接的高中压缸(1)、发电机(2)、第一离合器(3)和第一低压缸(4)；其中，工作时，水蒸气工质首先进入高中压缸(1)中膨胀做功，在不需要供热的情况下，切断供热回路(9)，打开第一控制阀(5)，汽轮发电机组装置由高中压缸(1)和第一低压缸(4)驱动发电机(2)转动发电；在需要热电联供时，打开供热回路(9)，关闭第一控制阀(5)，脱离第一离合器(3)，此时第一低压缸(4)不作业，高中压缸(1)出口的蒸汽全部进入供热回路(9)，仅由高中压缸(1)驱动发电机(2)转动发电，进入供热回路(9)的蒸汽则实现供热。2.根据权利要求1所述的一种提高热电供给灵活性的汽轮发电机组装置，其特征在于，还包括第二控制阀(8)以及与第一低压缸(4)依次连接的第二离合器(5)和第二低压缸(6)；其中，工作时，水蒸气首先进入高中压缸中膨胀做功，在不需要供热的情况下，切断供热...

【专利技术属性】
技术研发人员：张荻，王雨琦，谢永慧，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61