一種背壓式汽輪發電機組系統及其運行方法與流程

2023-08-22 18:05:46

本發明屬蒸汽發電設備改進技術領域，更具體地說，本發明涉及一種蒸汽壓差發電故障用快速切換至旁路系統的背壓式汽輪發電機組系統。

背景技術：

在一些蒸汽需要減壓使用的系統中，越來越多通過安裝背壓式汽輪機以利用需要減壓的餘能用於發電，同時設置減壓旁路系統。正常情況下蒸汽走汽機通道利用蒸汽的壓差能發電，通過汽機後的低壓蒸汽再供後續工藝使用。在汽機停機時，蒸汽走旁路通過減壓閥減壓後供後續工藝使用。大型火力發電系統通常都有緊急旁路系統，但這種緊急旁路系統複雜且系統設備成本很高，在小型的餘壓壓差發電系統中鮮有使用。在小型的餘壓利用的背壓機組中，一般使用普通的調壓閥與減溫器組合成減溫減壓旁路系統，在正常情況下，這種系統可以通過主動操作切換，以保證後續用汽工藝的連續性和穩定性。

在汽機故障突然跳機的情況下，汽機通道的蒸汽流量通常在1秒之內從額定流量減少到0，但旁路系統的的減壓閥通常都需要30～90秒才能將蒸汽正常切換到旁路系統供後續工藝使用。這會造成兩個嚴重的問題，一是由於減壓閥打開速度慢造成閥前蒸汽超壓，高壓安全閥動作，屬於運行事故；二是由於後續供汽間斷，在有些對用汽要求高的工藝中是不允許的，會造成設備故障或產品廢品率增高等嚴重後果。

技術實現要素：

本發明的目的在於：克服現有小型餘壓利用的背壓機組中存在的問題，提供一種可以在3秒內快速切換至旁路系統的背壓式汽輪發電機組系統及其運行方法。

為了實現上述發明目的，本發明提供了一種背壓式汽輪發電機組系統，其包括背壓式汽輪發電機組主幹系統和蒸汽壓差發電故障用旁路系統；所述背壓式汽輪發電機組主幹系統包括背壓式汽輪機和發電機，還包括：

控制系統，用於監控所述背壓式汽輪機和/或所述發電機是否發生緊急停機，並控制所述背壓式汽輪發電機組主幹系統與所述蒸汽壓差發電故障用旁路系統的通斷；

背壓式汽輪機進口油動速關閥，設置於所述背壓式汽輪機的蒸汽進口管路上，用於控制所述背壓式汽輪發電機組主幹系統的通斷；

背壓式汽輪機出口排汽止回閥，設置於所述背壓式汽輪機的蒸汽出口管路上，在蒸汽正向壓力作用下開啟，蒸汽反向壓力作用下關閉，用於控制所述背壓式汽輪發電機組主幹系統的通斷，並防止蒸汽反向進入所述背壓式汽輪發電機組主幹系統；

所述蒸汽壓差發電故障用旁路系統包括：

旁路油動速開閥，用於控制所述蒸汽壓差發電故障用旁路系統的通斷；

減壓裝置，用於降低蒸汽壓；

其中，所述旁路油動速開閥與所述減壓裝置通過管路依次連接。

作為本發明背壓式汽輪發電機組系統的一種改進，所述控制系統包括多功能控制器、背壓式汽輪機監測器和發電機監測器；

其中，所述背壓式汽輪機監測器用於監測所述背壓式汽輪機是否發生緊急停機，當所述背壓式汽輪機發生緊急停機時，所述背壓式汽輪機監測器向所述多功能控制器發射信號；

所述發電機監測器用於監測所述發電機是否發生緊急停機，當所述發電機發生緊急停機時，所述發電機監測器向所述多功能控制器發射信號。

作為本發明背壓式汽輪發電機組系統的一種改進，所述減壓裝置為多級孔板減壓裝置，該多級孔板減壓裝置無運動部件，蒸汽可直接快速流過多級孔板減壓裝置實現減壓，確保蒸汽快速切換。

作為本發明背壓式汽輪發電機組系統的一種改進，所述背壓式汽輪機進口油動速關閥和所述旁路油動速開閥均採用背壓式汽輪機本體的壓力油系統，以保證閥門的快速關閉與開啟。

作為本發明背壓式汽輪發電機組系統的一種改進，所述蒸汽壓差發電故障用旁路系統還包括旁路止回閥，在蒸汽正向壓力作用下開啟，蒸汽反向壓力作用下關閉，用於防止蒸汽回流；所述旁路油動速開閥、所述減壓裝置和所述旁路止回閥通過管路依次連接。

作為本發明背壓式汽輪發電機組系統的一種改進，所述蒸汽壓差發電故障用旁路系統還並聯有一條設置有減壓閥的管路，用於調節蒸汽壓力。

作為本發明背壓式汽輪發電機組系統的一種改進，所述蒸汽壓差發電故障用旁路系統還包括電動截止閥，用於控制所述減壓裝置與所述減壓閥的切換；所述電動截止閥、所述旁路油動速開閥和所述減壓裝置通過管路依次連接。本發明另一目的在於提供上述背壓式汽輪發電機組系統的運行方法，包括如下：

所述控制系統監控所述背壓式汽輪機和/或所述發電機是否發生緊急停機；

當所述背壓式汽輪機和所述發電機正常工作時，所述背壓式汽輪機進口油動速關閥和所述背壓式汽輪機出口排汽止回閥處於開啟狀態，所述旁路油動速開閥和所述減壓閥處於關閉狀態；蒸汽從高壓管網通過背壓式汽輪機進口油動速關閥進入背壓式汽輪機，背壓排汽通過被壓式汽輪機出口排汽止回閥進入低壓管網；

當所述背壓式汽輪機和/或所述發電機發生緊急停機時，所述控制系統關閉所述被壓式汽輪機進口油動速關閥並開啟所述旁路油動速開閥，且所述背壓式汽輪機出口排汽止回閥在蒸汽反向壓力作用下關閉；蒸汽從高壓管網通過所述旁路油動速開閥、所述減壓裝置和所述旁路止回閥進入低壓管網。

作為本發明上述運行方法的一種改進，所述高壓管網上還設置有高壓安全閥。

作為本發明上述運行方法的一種改進，所述低壓管網上還設置有低壓安全閥。

相對於現有技術，本發明背壓式汽輪發電機組系統通過設置蒸汽壓差發電故障用旁路系統，在背壓式汽輪機和/或發電機因故障等原因突然停機時，可在1秒內關閉背壓式汽輪發電機組主幹系統並在3秒內開啟蒸汽壓差發電故障用旁路系統，保證後續用汽的連續性和穩定性，還可將蒸汽壓力控制在要求範圍內。本發明背壓式汽輪發電機組系統設置簡單，實用性好，適合推廣應用。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式，對本發明內容及其有益效果進行詳細說明。

圖1為本發明背壓式汽輪發電機組系統示意圖。

附圖標記說明：1-背壓式汽輪機進口油動速關閥，2-旁路油動速開閥，3-多功能控制器，31-背壓式汽輪機監測器，32-發電機監測器，4-減壓裝置，5-電動截止閥；6-減壓閥，7-旁路止回閥，8-背壓式汽輪機出口排汽止回閥，9-高壓安全閥，10-低壓安全閥，11-背壓式汽輪機；12-發電機。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案和有益技術效果更加清晰，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解的是，本說明書中描述的實施例僅僅是為了解釋本發明，並非為了限定本發明，實施例的參數、比例等可因地制宜做出選擇而對結果並無實質性影響。

請參閱圖1，本發明背壓式汽輪發電機組系統包括背壓式汽輪發電機組主幹系統和蒸汽壓差發電故障用旁路系統；其中，背壓式汽輪發電機組主幹系統包括背壓式汽輪機11、發電機12、控制系統、背壓式汽輪機進口油動速關閥1和背壓式汽輪機出口排汽止回閥8；蒸汽壓差發電故障用旁路系統包括通過管路依次連接的旁路油動速開閥2和減壓裝置4。

本發明背壓式汽輪發電機組系統是通過以下方式工作的：

當本發明背壓式汽輪發電機組系統中的背壓式汽輪機11和發電機12正常工作時，背壓式汽輪機進口油動速關閥1、電動截止閥5和背壓式汽輪機出口排汽止回閥8處於開啟狀態，蒸汽從高壓管網通過背壓式汽輪機進口油動速關閥1進入背壓式汽輪機11，推動背壓式汽輪機11和發電機12發電，背壓排汽通過背壓式汽輪機出口排汽止回閥8後進入低壓管網。此時蒸汽壓差發電故障用旁路系統的旁路油動速開閥2處於關閉狀態，沒有蒸汽通過。

當本發明背壓式汽輪發電機組系統中的背壓式汽輪機11和/或發電機12發生緊急停機時，向控制系統發射停機信號，控制系統通過壓力油系統，可在1s內關閉背壓式汽輪機進口油動速關閥1，且蒸汽壓差發電故障用旁路系統的旁路油動速開閥2通過控制系統連鎖背壓式汽輪機進口油動速關閥1關閉信號，在背壓式汽輪機進口油動速關閥1關閉時立即打開，使高壓蒸汽通過旁路油動速開閥2和減壓裝置4，變成低壓蒸汽通過蒸汽壓差發電故障用旁路系統。同時，背壓式汽輪機出口排汽止回閥8在蒸汽反向壓力作用下關閉，使蒸汽完全切換至蒸汽壓差發電故障用旁路系統，切換時間少於3秒，實現背壓式汽輪機11和/或發電機12發生緊急停機時快速切換至蒸汽壓差發電故障用旁路系統，保證後續用汽的連續性和穩定性。

作為本發明一個優選的實施例，控制系統包括多功能控制器3、背壓式汽輪機監測器31和發電機監測器32；其中，背壓式汽輪機監測器31用於監測背壓式汽輪機11是否發生緊急停機，當背壓式汽輪機11發生緊急停機時，背壓式汽輪機監測器31向多功能控制器3發射停機信號；發電機監測器32用於監測發電機12是否發生緊急停機，當發電機12發生緊急停機時，發電機監測器32向多功能控制器3發射停機信號。

作為本發明一個優選的實施例，減壓裝置4為多級孔板減壓裝置，該裝置屬於靜態減壓裝置，其需要降低壓力的大小通過孔板的大小和級數確定。該多級孔板減壓裝置無運動部件，蒸汽可直接快速流過多級孔板減壓裝置實現減壓，確保蒸汽快速切換。

作為本發明一個優選的實施例，背壓式汽輪機進口油動速關閥1和旁路油動速開閥2均採用背壓式汽輪機11本體的壓力油系統，以保證閥門的快速關閉與開啟。

作為本發明一個優選的實施例，蒸汽壓差發電故障用旁路系統還設置有旁路止回閥7，並與旁路油動速開閥2和減壓裝置4通過管路依次連接；旁路止回閥7在蒸汽正向壓力作用下開啟，蒸汽反向壓力作用下關閉，用於防止蒸汽回流。

作為本發明一個優選的實施例，蒸汽壓差發電故障用旁路系統還可並聯有一條設置有減壓閥6的管路，可在背壓式汽輪機11和/或發電機12發生緊急停機快速切換至蒸汽壓差發電故障用旁路系統時，通過手動緩慢開啟減壓閥6並關閉電動截止閥5，將蒸汽壓差發電故障用旁路系統切換至減壓閥自動控制，實現蒸汽壓力可調。

作為本發明一個優選的實施例，還可在高壓管網上設置高壓安全閥9，在低壓管網上設置低壓安全閥10，以防止蒸汽壓力過高或過低。經本發明實際運作檢測發現，本發明通過上述蒸汽壓差發電故障用旁路系統的設計，可確保蒸汽壓力處於正常範圍內，高壓安全閥9和低壓安全閥10不動作。

根據上述說明書的揭示和教導，本發明所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行適當的變更和修改。因此，本發明並不局限於上面揭示和描述的具體實施方式，對本發明的一些修改和變更也應當落入本發明的權利要求的保護範圍內。此外，儘管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，並不對本發明構成任何限制。