一种电机-小汽轮机变转速双驱动系统技术方案

本发明专利技术涉及火力发电领域，具体为一种电机‑小汽轮机变转速双驱动系统。电机‑小汽轮机变转速双驱动系统，可以实现整个轴系在变转速运行条件下，通过调节电机功率，从而改变被驱动设备的转速，而小汽轮机可以在进汽阀门全开方式下运行，不进行调节，使小机的进汽、抽汽（BEST小机）、排汽流量保持稳定。由于BEST小机的抽汽排入高加，其蒸汽流量的稳定，可以使双机回热系统在机组变负荷运行时，不会因高加水位控制问题，而影响到机组变负荷速率；由于小机阀门全开，小机得以始终工作在接近设计工况，也可以使机组（包括传统回热机组和双机回热机组）在全负荷范围内，使辅机驱动效率均保持在较高水平。

A variable speed dual drive system for motor and small steam turbine

The invention relates to the field of thermal power generation, in particular to a variable speed dual drive system of an electric motor and a small steam turbine. The variable speed dual drive system of motor small steam turbine can change the speed of the driven equipment by adjusting the power of the motor under the condition of variable speed operation. The small steam turbine can operate in the mode of full open intake valve without adjusting, so that the intake, extraction (BEST) and exhaust of the small turbine can be operated under the condition of variable speed operation. Traffic remained stable. Due to the stability of steam flow in BEST small unit, the variable load rate of the unit will not be affected by the control of water level during variable load operation of the double-unit regenerative system. The traditional regenerative unit and dual regenerative unit keep the driving efficiency of the auxiliary engine at a higher level in the full load range.

【技术实现步骤摘要】
一种电机-小汽轮机变转速双驱动系统
本专利技术涉及火力发电领域，具体为一种电机-小汽轮机变转速双驱动系统，尤其适用于超（超）临界机组EC-BEST(EchelonCycle-BackpressureExtractionSteamTurbine)双机回热系统（以下简称“双机回热系统”）的锅炉给水泵驱动，也适用于传统回热系统的机组，其不限于锅炉给水泵的驱动，也可适用于离心式风机、静叶可调轴流式风机等变转速、变工况运行设备的驱动，可以提高机组效率和双机回热机组的负荷响应速率，电机-小汽轮机也可以是其他定速-变速动力设备的组合。
技术介绍
由于节能减排要求的日益提高，火电机组追求更高的效率，提高蒸汽参数是提高火电机组发电效率的重要手段，目前国内已投运的超超临界机组再热蒸汽温度已达620℃，并向更高参数发展，随之带来了汽轮机回热抽汽过热度不断提高，换热熵增不断增大的情况，对二次再热机组的影响比一次再热机组更为严重，影响机组效率进一步提升。为解决这一问题，进一步提高机组效率，近年来国内开发了超超临界机组EC-BEST双机回热系统，相似的系统实际上国外在上世纪六十年代有较多的应用，但后来由于纯凝小机的发展，用于给水泵驱动的BEST小汽轮机（背压-抽汽回热小汽轮机，以下简称“BEST小机”）逐渐被凝汽式小汽轮机（以下简称“纯凝小机”）取代，且双机回热系统机组变负荷速率慢，双机回热系统逐渐退出历史舞台。目前得益于BEST小机通流设计水平的提高，在同等条件下，采用BEST小机的热力系统热耗已低于采用纯凝小机的传统回热系统，因此，近年来，双机回热系统引起广泛关注，但由于BEST小机的抽汽接带主汽轮机（以下简称“主机”）的高压加热器（以下简称“高加”），机组变负荷或异常工况给水流量大幅度波动时，高加的水位难以控制，而且BEST小机直接调节给水泵转速（功率），又会降低BEST小机的效率，目前尚无工程投运的案例证实已解决了BEST小机的控制问题。另外，随着电网峰谷差的增大，以及大量新能源接入电网，火力发电厂日益承担繁重的调峰和调频任务，导致辅机更多时间偏离设计工况运行，且频繁波动，效率降低，尤其是给水泵、风机等大型辅机的能耗水平对机组的效率影响较大，也需要有新的驱动方式提高辅机驱动效率。
技术实现思路
本专利技术提供了一种电机-小汽轮机变转速双驱动系统，可以实现整个轴系在变转速运行条件下，通过调节电机功率，从而改变被驱动设备（给水泵）的转速（功率），而小汽轮机（包含BEST小机和纯凝小机，以下简称“小机”）可以在进汽阀门全开方式下运行，不进行调节，使小机的进汽、抽汽（BEST小机）、排汽流量保持稳定。由于BEST小机的抽汽排入高加，其蒸汽流量的稳定，可以使双机回热系统在机组变负荷运行时，不会因高加水位控制问题，而影响到机组变负荷速率；由于小机阀门全开，小机得以始终工作在接近设计工况，也可以使机组（包括传统回热机组和双机回热机组）在全负荷范围内，使辅机驱动效率均保持在较高水平。本专利技术是采用如下的技术方案实现的：一种电机-小汽轮机变转速双驱动系统，包括电机、调速行星齿轮箱（以下简称“行星齿轮箱”）、绕组式永磁调速器（包括绕组转子和永磁转子，以下简称“调速器”）、传扭中间轴、分轴齿轮箱、小机，其中电机、行星齿轮箱、分轴齿轮箱、小机依次连接，电机接入高压厂用电系统，并设有软启动装置，调速器的绕组通过两象限变频器接入高压厂用电系统，行星齿轮箱包括主行星机构和小行星机构，分轴齿轮箱通过传扭中间轴与行星齿轮箱的主行星机构的太阳轮连接，分轴齿轮箱还与调速器连接，调速器与小行星机构的太阳轮连接，小行星机构的行星架和主行星机构的行星架通过各自与其同轴的齿轮经中继齿轮啮合，小行星机构的内齿圈和主行星机构的内齿圈通过各自与其同轴的齿轮啮合，主行星机构的内齿圈和电机连接。在设备尺寸允许的情况下，行星齿轮箱、调速器、传扭中间轴、分轴齿轮箱可以设计集成为一个整体，更便于安装布置。工作原理：机组正常运行中，小机的后轴伸驱动被驱动设备（给水泵），由于小机阀门全开，不做调节，小机的前轴伸将富余功率通过电机，以及调速器的绕组馈电返送至厂用电系统，小机和电机之间功率的传递是通过布置在两者之间的机械机构完成的，而功率的调节是通过两个（一个或多个）调速器完成的。小机前轴伸的输出功率输入分轴齿轮箱的中间齿轮，中间齿轮把大部分功率直接传递给传扭中间轴，另外一部分功率通过分轴齿轮减速后，传递给两个调速器。传扭中间轴把功率输入行星齿轮箱的主行星机构的太阳轮，调速器把功率输入行星齿轮箱的小行星机构的太阳轮，小行星机构的行星架和主行星机构的行星架通过齿轮啮合，进行功率传递，小行星机构的内齿圈和主行星机构的内齿圈通过齿轮啮合，进行功率传递，主行星机构的内齿圈最终把功率传递给电机，电机功率与调速器绕组馈电功率之和等于小机前轴伸功率。通过调节调速器，来调节行星齿轮箱的速比，以达到调节通过电机和调速器绕组反馈到厂用电系统的富余功率大小的目的，即控制了被驱动设备的功率，因此，通过控制调速器而最终达到了控制轴系中转子转速（功率）的目的。轴系中驱动设备和被驱动设备的轴功率平衡关系是这样的：被驱动设备（给水泵）的轴功率与其转速和给水管路阻力特性有关，小机轴功率与其进汽阀门开度和阀门前蒸汽参数（温度、压力）有关，而蒸汽参数与主机的负荷有关，电机的轴功率与其承担的负载有关，而在任一时刻，轴系中所有设备的功率必然处于平衡状态，小机和被驱动设备（给水泵）轴功率的差额由电机（以及调速器绕组）承担，只要这个轴功率差值不超出电机铭牌功率，轴系就可以安全稳定运行，即使遇到小机或被驱动设备（给水泵）功率突变等工况，上述调节过程仍然成立。本专利技术还可以采用如下技术方案实现：一种电机-小汽轮机变转速双驱动系统，包括电机、分轴齿轮箱、调速器、传扭中间轴、行星齿轮箱、小机，其中电机、分轴齿轮箱、行星齿轮箱、小机依次连接，电机接入高压厂用电系统，并设有软启动装置（优先选择基于变频原理的软启动装置），调速器的绕组通过四象限变频器接入高压厂用电系统，行星齿轮箱为单行星机构，分轴齿轮箱通过传扭中间轴与行星齿轮箱的内齿圈连接，分轴齿轮箱还与调速器连接，调速器与行星齿轮箱的行星架通过各自与其同轴的齿轮经中继齿轮啮合，行星齿轮箱的太阳轮和小机连接。在设备尺寸允许的情况下，分轴齿轮箱、调速器、传扭中间轴、行星齿轮箱可以设计集成为一个整体，更便于安装布置。工作原理：机组正常运行中，小机的后轴伸驱动被驱动设备（给水泵），由于小机阀门全开，不做调节，小机的前轴伸将富余功率通过电机返送至厂用电系统，调速器的绕组通过四象限变频器接入高压厂用电系统，在不同工况下，功率与厂用电系统双向交换，小机和电机之间功率的传递是通过布置在两者之间的机械机构完成的，而功率的调节是通过两个（一个或多个）调速器完成的。小机前轴伸的输出功率输入行星齿轮箱的太阳轮，太阳轮把功率再传递给内齿圈和行星架，内齿圈的功率传递给传扭中间轴，行星架的功率由齿轮传递给调速器。传扭中间轴把功率直接输入分轴齿轮箱的中间齿轮，调速器把功率输入分轴齿轮箱的分轴齿轮，分轴齿轮再把功率传递给中间齿轮，中间齿轮最终把功率传递给电机。通过调节调速器，来调节行星齿轮箱的速比，以达到调节通过电机和调速器绕组反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机‑小汽轮机变转速双驱动系统，其特征在于包括电机、行星齿轮箱、绕组式永磁调速器、传扭中间轴、分轴齿轮箱和小汽轮机，其中电机、行星齿轮箱、分轴齿轮箱、小汽轮机依次连接，电机接入高压厂用电系统，并设有软启动装置，调速器通过两象限变频器接入高压厂用电系统，行星齿轮箱包括主行星机构和小行星机构，分轴齿轮箱通过传扭中间轴与行星齿轮箱的主行星机构的太阳轮连接，分轴齿轮箱还与绕组式永磁调速器连接，绕组式永磁调速器与小行星机构的太阳轮连接，小行星机构的行星架和主行星机构的行星架通过各自与其同轴的齿轮经中继齿轮连接，小行星机构的内齿圈和主行星机构的内齿圈通过各自与其同轴的齿轮连接，主行星机构的内齿圈和电机连接。

【技术特征摘要】
1.一种电机-小汽轮机变转速双驱动系统，其特征在于包括电机、行星齿轮箱、绕组式永磁调速器、传扭中间轴、分轴齿轮箱和小汽轮机，其中电机、行星齿轮箱、分轴齿轮箱、小汽轮机依次连接，电机接入高压厂用电系统，并设有软启动装置，调速器通过两象限变频器接入高压厂用电系统，行星齿轮箱包括主行星机构和小行星机构，分轴齿轮箱通过传扭中间轴与行星齿轮箱的主行星机构的太阳轮连接，分轴齿轮箱还与绕组式永磁调速器连接，绕组式永磁调速器与小行星机构的太阳轮连接，小行星机构的行星架和主行星机构的行星架通过各自与其同轴的齿轮经中继齿轮连接，小行星机构的内齿圈和主行星机构...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨德荣，马志强，程辉，邓广琳，朱振荣，杜艳玲，郭永斌，熊玉波，闫泽，岳彦炯，王迪，
申请(专利权)人：大同煤矿集团有限责任公司，中国船舶重工集团公司第七零三研究所，神华国华清远发电有限责任公司，山西漳泽电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14