液力透平发电机组制造技术

本申请涉及一种液力透平发电机组，包括透平机、发电机和动力传输器。透平机包括：壳体，具有圆柱形的内腔、接收高压水的进水口、排放低压水的出水口、连接进水口至内腔的高压流道和连接内腔至出水口的低压流道；透平机轴，穿过壳体的内腔，可旋转地支撑在壳体上；多个叶轮，可拆卸地固定性串联连接在透平机轴上，上游头端叶轮接收来自高压流道的高压水，下游叶轮接收来自其上游叶轮排出的水，转换水的压力能为叶轮的旋转机械能，下游尾端叶轮排出低压水至低压流道。发电机，包括定子、可旋转地支撑在定子上的发电机轴、以及套接在发电机轴上且相对定子旋转的转子。动力传输器包括输入端和输出端，分别与透平机轴和发电机轴可拆卸地固定连接。定连接。定连接。

【技术实现步骤摘要】
液力透平发电机组


[0001]本申请涉及发电厂的生产环节中的能量回收利用，特别是，涉及用于发电厂中锅炉给水泵下游的冗余流量工作介质的能量回收的液力透平发电机组。

技术介绍

[0002]火电厂或热电厂的主机包括锅炉、汽轮机和发电机，以煤、油或气为动力源，以主要为水的工作介质循环为推动力，使汽轮发电机组发电，为国家电网贡献大约60％的电力。热电厂可利用余热为诸如石化工厂的工业用户提供蒸汽，也可为居民提供供暖。
[0003]给锅炉提供工作介质或者说工作介质在机组外的循环由锅炉给水泵来实现。锅炉给水泵有其固有的扬程
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流量特性(曲线)，在设计选型时，要与锅炉运行所需的压力
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流量相匹配，即锅炉给水泵的扬程
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流量略大于锅炉运行所需的压力
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流量。然而，在实际运行中，发电厂的汽轮发电机组的供电量是受电网调度来控制的，随着供电量的减少，锅炉所需工作介质量减少。锅炉给水泵提供的流量与锅炉所需流量之差可称之为冗余流量。为了锅炉给水泵的运行安全，传统上冗余流量需要通过配置锅炉给水泵再循环系统来释放，即该系统将锅炉给水泵出口的部分高温高压水经过再循环阀降压以后返回到除氧器，保证锅炉给水泵任何时候的实际运行流量均不低于最小流量工况要求，通过消耗掉部分能量以确保锅炉给水泵在启动、停机及快速调节时的安全稳定运行。
[0004]例如光伏发电、风电、水电、核电，使得传统火电机组逐步向大容量、高参数以及参与深度调峰的方向发展，越来越多的机组进行了灵活性改造，使得再循环阀门开启的频率越来越高、时间越来越长，尤其在夜间用电低谷时期机组处于低负荷工况，需要长时间开启再循环阀运行，因此消耗掉的能量也越来越多。
[0005]因此，如何回收锅炉供水系统的冗余流量的问题亟待解决。
[0006]相关专利申请文件的引用
[0007]本申请人于2022年5月16日分别提交国家知识产权局的专利技术专利申请《用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统》(申请号2022105273688)和《用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统的控制系统》(申请号 2022105269983)，通过全文引用结合于此。

技术实现思路

[0008]本申请要解决的技术问题是为解决回收锅炉供水系统的冗余流量的问题提供液力透平发电机组。
[0009]为解决上述技术问题，根据本申请的实施例，提供一种液力透平发电机组，其包括透平机、发电机和动力传输器。透平机包括：壳体，具有圆柱形的内腔、接收高压水的进水口、排放低压水的出水口、以及连接进水口至内腔的高压流道和连接内腔至出水口的低压流道；透平机轴，穿过壳体的内腔，可旋转地支撑在壳体上；以及多个叶轮，可拆卸地固定性串联连接在透平机轴上，上游头端叶轮接收来自高压流道的高压水，彼此相邻的叶轮接收来自其上游叶轮排出的水，转换水的压力能为叶轮的旋转机械能，下游尾端叶轮排出低压
水至低压流道。发电机包括定子、可旋转地支撑在定子上的发电机轴、以及套接在发电机轴上且相对定子旋转的转子。动力传输器包括输入端和输出端，分别与透平机轴和发电机轴可拆卸地固定连接。
[0010]根据本申请的实施例，动力传输器可为同轴联轴器或者齿轮减速箱。在同轴联轴器连接的情况下，透平机轴和发电机轴的转速可为3600rpm、 3000rpm、1800rpm、1500rpm、1200rpm或1000rpm。也就是说，在60周波的电网中运行时，可选用一对极的3600rpm、二对极的1800rpm、三对极的 1200rpm；在50周波的电网中运行时，可选用一对极的3000rpm、二对极的 1500rpm、三对极的1000rpm。在齿轮减速箱连接的情况下，在50周波的电网中运行时，透平机轴的转速可为3000rpm，发电机轴的转速可减速为 1500rpm或1000rpm；或者，在60周波的电网中运行时，透平机轴的转速可为3600rpm，发电机轴的转速可减速为1800rpm或1200rpm。
[0011]根据本申请的实施例，多个叶轮的数量可为偶数个。在布置方式上，多个叶轮的半数叶轮可设置在透平机轴的一侧上，多个叶轮的另外半数叶轮可设置透平机轴的另一侧上，并且多个叶轮的半数叶轮与多个叶轮的另外半数叶轮面对面或背对背设置。作为选择，多个叶轮中彼此相邻的叶轮面对面或背靠背设置。优选地，多个叶轮的数量为10个，并且彼此相邻的叶轮面对面或背靠背设置。
[0012]根据本申请的实施例，透平机的出水口可设置在透平机纵向方向上的中间位置，并且开口向上。
[0013]根据本申请的实施例，透平机的进水口可设置在透平机纵向方向上的一端，并且开口向上。优选地，透平机的进水口可设置在透平机上靠近透平机轴输出端的一端。
[0014]根据本申请的实施例，液力透平发电机组还可包括设置在透平机的壳体内腔上彼此分隔多个叶轮的隔板。通过隔板的分隔，为多个叶轮的每一个提供独立运行的小腔室。
[0015]根据本申请的实施例，液力透平发电机组还可包括设置在透平机的壳体内流体相通连接上一级叶轮的排出水至下一级叶轮入口的导流通道。导流通道的设计与叶轮的设计统筹考虑，以使水流通过时水力损失最小为原则。
[0016]根据本申请的实施例，液力透平发电机组还可包括用于发电机电力输出的母线连接接线端子，以便将发电机产生的电力并入厂用电或并入电网。
[0017]与现有技术相比，本申请的实施例至少可以实现如下有益效果：
[0018]根据本申请实施例的用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统包括连接于锅炉给水泵的出口和除氧器的进口之间的一套透平发电机组，透平机接收来自锅炉给水泵的预定冗余流量的工作介质，吸收工作介质的压力能驱动透平机的转轴并带动发电机的转轴旋转而发电，并且透平机仅利用锅炉给水泵的预定冗余流量发电。根据本申请实施例的用于冗余流量能量回收的液力透平发电系统可回收的冗余流量的能量是巨大的，以1000MW的发电机组为例，每小时最大可回收能量2300kW，年发电量约690万kWH左右，因此具有很好的节能效果。如果这部分能量不被回收，则冗余流量将通过再循环阀减压后回流到除氧器中，对再循环阀增大了负担，加速磨损，再循环阀在减压过程中将使工作介质汽化而加重除氧器的工作负担，而其减压过程中产生的热量排放也是对环境空气的污染。此外，由于透平机吸收了冗余流量，可使汽轮发电机组低负荷运行时减轻锅炉给水泵运行工况的恶化，即在出口压力保持合理范围的情况下适当提高锅炉给水泵的流量而使锅炉给水泵保持在较优
工况下运行，锅炉给水泵因此多消耗的能量完全可在液力透平发电机组中得到回收和补偿。液力透平发电机组所产生的电力可通过变压器变压后直接并入发电厂的厂用电电网，减少了发电厂对国家电网的电力消耗，同时液力透平发电机组所产生的电力也可作为发电厂的备用电源。
[0019]在国内现有火电厂或热电厂的技术改造中，本申请的申请人建议尽可能采用透平机与发电机同轴联轴器连接，同步转速选择为3000rpm，因此较好地匹配了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液力透平发电机组，包括：透平机，包括壳体，具有圆柱形的内腔、接收高压水的进水口、排放低压水的出水口、以及连接所述进水口至所述内腔的高压流道和连接所述内腔至所述出水口的低压流道，透平机轴，穿过所述壳体的所述内腔，可旋转地支撑在所述壳体上，以及多个叶轮，可拆卸地固定性串联连接在所述透平机轴上，上游头端叶轮接收来自所述高压流道的高压水，彼此相邻的叶轮接收来自其上游叶轮排出的水，转换水的压力能为所述叶轮的旋转机械能，下游尾端叶轮排出低压水至所述低压流道；发电机，包括定子、可旋转地支撑在所述定子上的发电机轴、以及套接在所述发电机轴上且相对所述定子旋转的转子；以及动力传输器，包括输入端和输出端，分别与所述透平机轴和发电机轴可拆卸地固定连接。2.如权利要求1所述的液力透平发电机组，其中，所述动力传输器为同轴联轴器。3.如权利要求1所述的液力透平发电机组，其中，所述动力传输器为齿轮减速箱。4.如权利要求2所述的液力透平发电机组，其中，所述透平机轴和所述发电机轴的转速为3600rpm、3000rpm、1800rpm、1500rpm、1200rpm或1000rpm。5.如权利要求3所述的液力透平发电机组，其中，所述透平机轴的转速为3000rpm，所述发电机轴的转速为1500rpm或1000rpm；或者，所述透平机轴的转速为3600rpm，所述发电机轴的转速为1800rpm或1200rpm...

【专利技术属性】
技术研发人员：高强，胡以耀，李俊，陆佳铭，张江涛，
申请(专利权)人：中国电建集团上海能源装备有限公司，
类型：发明
国别省市：