一種高低轉速汽動給水泵系統的製作方法

2023-05-05 03:01:11 1

本發明應用於發電領域，尤其涉及一種高低轉速汽動給水泵系統。

背景技術：

隨著燃煤火電技術的日益發展，機組單機容量不斷提高，目前機組單機容量已發展至百萬千瓦及以上。而機組單機容量越大，相應的輔機設備容量也越大，輔機設備的經濟性也顯得越來越重要，以給水泵為例，一方面，給水泵目前大多採用給水泵汽輪機來驅動，其具有優異的調速、高效率、高功率因素和節電效果等優點，另一方面，則是要求提升給水泵、給水泵汽輪機的內效率。事實上，對給水泵、給水泵汽輪機來說，兩者因製造工藝、水平的差異對轉速要求是具有不同的特性，給水泵要求相對高的轉速，在目前通常設計的轉速範圍內，泵轉速越高，泵的效率越高，同時泵的直徑也就可更小，從而給水泵的製造成本可降低；另外，泵殼也可更薄，從而啟動及變負荷適應性更強；而給水泵汽輪機，則要求相對低的轉速，汽輪機轉速越低，其排汽餘速損失也就越低，相對可獲得更高的內效率，此外，可採用更長的末級葉片，取得較充裕的排汽面積，因而其排汽壓力也可做到相對更低。在傳統的中小容量機組中，由於給水泵汽輪機與給水泵不同的轉速要求特性差異尚不凸顯，兩者的轉速設計通常是相互妥協而直接進行相連。

然而，隨著機組容量的不斷增大，給水泵容量已相對較大，以1000mw機組為例，單臺給水泵設計功率約38mw，轉速一般在4500～5300rpm，若仍然採用直接相連方式，對給水泵汽輪機來說，容量提升後，受制於汽缸結構、葉片強度等因素，尤其是受制於高速旋轉下，高離心力導致的長葉片根部的高應力，末級葉片的長度及汽輪機的排汽面積受到限制，給水泵汽輪機在額定工況下的排汽壓力就會很高，這樣，不僅經濟性差，甚至難以與給水泵轉速進行匹配，可見這種直接相連的方式，其合理性已不復存在。尤其是在高緯度地區，平均氣溫低，若能將給水泵汽輪機的排汽壓力降低至與環境條件相匹配的水平，其進汽（主汽輪機抽汽）的有效焓降會顯著增加，從而能使其運行經濟性得到大幅提升。

鑑於現有技術的上述不足，本發明的目的是提供一種成本低、高適用性、高可靠性、高效率的高低轉速汽動給水泵系統。

技術實現要素：

本發明提供的一種高低轉速汽動給水泵系統，包括轉速可調的低轉速給水泵汽輪機、高轉速給水泵和增速齒輪箱；其特徵在於，所述給水泵汽輪機通過所述增速齒輪箱間接驅動所述給水泵。

其特徵在於，還包括前置泵、減速齒輪箱，所述前置泵通過所述減速齒輪箱與所述給水泵汽輪機連接，所述前置泵與所述給水泵分別布置在所述給水泵汽輪機的兩側

進一步地，其特徵在於，所述增速齒輪箱與所述減速齒輪箱組成一個複合齒輪箱，所述給水泵汽輪機通過所述複合齒輪箱分別與並聯連接的所述前置泵、所述給水泵相連，所述給水泵與所述複合齒輪箱的增速側連接，所述前置泵與所述複合齒輪箱的減速側連接。

本發明提供的一種高低轉速給水泵汽輪機系統，主要具有如下優點：1、本發明利用增速齒輪箱將高轉速給水泵與低轉速給水泵汽輪機進行間接相連，可使得兩者的轉速設計非常靈活，完全可根據各自最佳的轉速需求進行設計，因而，給水泵轉速可設計得相對較高，這樣，不但能獲得相對較高的泵效率，且泵的直徑相對變小，給水泵的製造成本相對降低，泵殼變薄，啟動及變負荷適應性相對提高；而給水泵汽輪機轉速則可設計相對較低，不僅突破容量的限制，還可實現更高的內效率，獲得更低的排汽壓力，因而具有更好的運行經濟性。2、本發明可進一步將前置泵納入系統之內，通過減速齒輪箱機械式間接驅動前置泵，在不採用任何型式的電子電力變頻器，就可實現前置泵變轉速運行，與常規「工頻驅動前置泵」方式比較，具有運行經濟性好、可靠性高等優勢，同時，前置泵也採用給水泵汽輪機來驅動，使得汽輪機容量相對增加，其內效率也因此得到提升。

以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特徵和效果。

附圖說明

圖1、圖2、圖3是本發明的具體實施例的系統示意圖；

圖中標記：1：給水泵；2：增速齒輪箱；3：給水泵汽輪機；4：減速齒輪箱；5：前置泵；6：複合齒輪箱。

具體實施方式

實施例1

如圖1所示，本發明的一種高低轉速汽動給水泵系統的具體實施例，它包括給水泵汽輪機3、給水泵1、增速齒輪箱2。隨著機組負荷變化，相應調節（改變）進入該汽輪機的蒸汽參數及抽汽量，使該汽輪機轉速相應變化，從而通過齒輪箱間接改變給水泵轉速。

本發明下的低轉速給水泵汽輪機，相對高轉速的給水泵汽輪機來說，由於其轉速低，可選取更長的末級葉片，取得較充裕的排汽面積，從而可獲得更低的排汽壓力，以某1350mw機組為例，其給水泵汽輪機容量要求達53mw，而目前的給水泵汽輪機製造工藝，若採用傳統高轉速的給水泵汽輪機，根本沒法實現100%容量的單給水泵汽輪機，為此傳統方案則只能採用兩臺50%容量的給水泵汽輪機，這樣不僅投資增加，經濟性也差。而若採用本發明的低轉速汽動給水泵系統，則給水泵汽輪機完全可根據自身最佳轉速來設計，採用相對低的轉速，例如，給水泵汽輪機的轉速可設計為3000rpm或更低，這樣不僅突破了單給水泵汽輪機容量的限制，還可以使得給水泵汽輪機的內效率因此而提升，其排汽壓力也可做得更低；同樣的，給水泵轉速則完全不受限制，也可根據自身最佳轉速來進行設計，例如6000rpm或更高。這樣可實現多重功效，一方面，給水泵內效率因轉速提高可相對提高約1%，另一方面，給水泵汽輪機的內效率也可提高2%，並且其排汽壓力可降低約2kpa，當然，由於兩者之間設置了增速齒輪箱，這會存在一定的效率損失，但由於齒輪箱技術的發展，目前齒輪箱的效率已高達99.5%，即齒輪箱存在約0.5%的效率損失。綜合上述三方面的影響，折算成機組煤耗，可因此下降約0.5g/kwh。

實施例2

如圖2所示，本發明的一種高低轉速汽動給水泵系統的另一具體實施例，它包括給水泵汽輪機3、給水泵1、增速齒輪箱2、前置泵5、減速齒輪箱4。隨著機組負荷變化，相應調節（改變）進入該給水泵汽輪機的蒸汽參數及抽汽量，使該汽輪機轉速相應變化，從而通過齒輪箱間接改變給水泵和前置泵的轉速。

與實施例1相比，該實施例增設了減速齒輪箱和前置泵系統。該方案將前置泵納入高低轉速給水泵汽輪機系統。因此，在低負荷工況下，相比較常規工頻驅動布置方式，該方案不僅可實現前置泵各工況處於相對高效區運作，提高其經濟性，而且大大降低了工頻電源帶來的電氣故障風險，提高了系統運行的可靠性。同時，該方案相對增加了給水泵汽輪機的容量，因此還可進一步使給水泵汽輪機的內效率得到相應提高。

實施例3

如圖3所示，本發明的一種高低轉速汽動給水泵系統的另一具體實施例，它包括給水泵汽輪機3、給水泵1、前置泵5、複合齒輪箱6。隨著機組負荷變化，相應調節（改變）進入該給水泵汽輪機的蒸汽參數及抽汽量，使該給水泵汽輪機轉速相應變化，從而通過齒輪箱間接改變給水泵和前置泵的轉速。

與實施例二相比，該實施例通過「一輸入兩輸出」複合齒輪箱將前置泵與給水泵並聯在汽輪機一側，即：輸入端連接汽輪機，兩輸出端分別並聯直接給水泵和前置泵。該實施例利用一個複合齒輪箱，投資成本相對低，另外還可實現給水泵、前置泵同側布置，留出了給水泵汽輪機的另一側空間。

以上詳細描述了本發明的具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。