技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及火力發(fā)電中，汽輪機(jī)的控制方法和控制系統(tǒng)，具體涉及一種基于異步電機(jī)全功率變流器調(diào)速的回?zé)嵝∑啓C(jī)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

火力發(fā)電在我國(guó)的發(fā)電格局中占主導(dǎo)地位，降低發(fā)電煤耗可以節(jié)約有限的煤炭資源，同時(shí)減少對(duì)大氣的排放污染。機(jī)組的大容量高參數(shù)可提高熱循環(huán)效率，滿足機(jī)組經(jīng)濟(jì)性要求。隨著國(guó)內(nèi)外最新的耐高溫材料的研制成功，中國(guó)神華能源股份有限公司、中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)有限公司(由其下屬華東電力設(shè)計(jì)院有限公司負(fù)責(zé)開(kāi)展具體業(yè)務(wù))和上海電氣集團(tuán)股份公司三方共同實(shí)施了“超620℃高效超超臨界1000MW二次再熱燃煤發(fā)電機(jī)組示范項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)研究”，使機(jī)組發(fā)電效率有望提高至50％以上，發(fā)電煤耗降至248g/kwh以下。為提高熱效率，節(jié)省燃料，華東院提出了一種新型的配回?zé)嵝∑啓C(jī)的二次再熱機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)，且已獲得專利。申請(qǐng)?zhí)枮椤?01310352601.4”、申請(qǐng)公布號(hào)為“CN103362770A”、名稱為“工頻發(fā)電機(jī)調(diào)速的背壓式小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)給水泵系統(tǒng)”的發(fā)明中，公開(kāi)了回?zé)嵝∑啓C(jī)1’用一次再熱冷段蒸汽作為汽源推動(dòng)同軸的給水泵2’或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，供足夠的水量或風(fēng)量給后續(xù)工藝系統(tǒng)使用，過(guò)熱度較低的回?zé)嵝∑啓C(jī)抽汽和排汽通過(guò)加熱器加熱給水，通過(guò)調(diào)節(jié)閥3’對(duì)開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)，為減小回?zé)嵝∑啓C(jī)進(jìn)汽閥的節(jié)流損失，使進(jìn)汽閥運(yùn)行在全開(kāi)或較大開(kāi)度工況，汽量平衡要求回?zé)嵝∑啓C(jī)帶發(fā)電機(jī)，將多余功率發(fā)電上網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)功率平衡的同時(shí)完成轉(zhuǎn)速控制，匹配用戶的用量需求。在公開(kāi)的專利中，無(wú)法對(duì)汽輪機(jī)側(cè)的發(fā)電機(jī)進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，也沒(méi)有公開(kāi)其具體的控制策略。

現(xiàn)有的大容量高參數(shù)機(jī)組多采用再熱和回?zé)峒夹g(shù)以提高經(jīng)濟(jì)效益，而隨著再熱蒸汽溫度的不斷提高，再熱后抽汽過(guò)熱度過(guò)高的現(xiàn)象也增加了回?zé)峒訜崞鲀?nèi)的不可逆損失，削弱了回?zé)岬男Ч?。回?zé)嵝∑啓C(jī)可以將再熱冷段蒸汽作為汽源做功，同時(shí)小機(jī)中過(guò)熱度較低的抽汽和排汽作為加熱器的汽源，可減小加熱器中的不可逆損失，提高機(jī)組熱效率?；?zé)嵝∑啓C(jī)還可帶動(dòng)給水泵或風(fēng)機(jī)運(yùn)行以提供用戶用水或用風(fēng)，類似于常規(guī)的汽動(dòng)給水泵和汽動(dòng)風(fēng)機(jī)。圖1展示了回?zé)嵝∑啓C(jī)帶給水泵運(yùn)行的配置圖。

與常規(guī)帶汽動(dòng)給水泵的機(jī)組相比，應(yīng)用回?zé)嵝∑啓C(jī)的機(jī)組減少了對(duì)再熱后的抽汽，更多過(guò)熱度較高的蒸汽參與汽輪機(jī)做功，使得整體機(jī)組的運(yùn)行效率得到提高。

回?zé)嵝∑啓C(jī)的轉(zhuǎn)速可以通過(guò)調(diào)節(jié)小汽輪機(jī)入口調(diào)節(jié)門的開(kāi)度來(lái)控制，控制回路可選擇簡(jiǎn)單的單閉環(huán)PID控制，如圖2。

給水泵作為一個(gè)發(fā)電廠的心臟，其本身需要消耗很多能量來(lái)帶動(dòng)水從低壓側(cè)流向高壓側(cè)，供給足量的水給用戶。給水泵可分為電動(dòng)給水泵和汽動(dòng)給水泵。

電動(dòng)給水泵可通過(guò)液力耦合器或變頻裝置調(diào)速，但由于需要消耗大量廠用電，其經(jīng)濟(jì)性較汽動(dòng)給水泵差。

汽動(dòng)給水泵通過(guò)一個(gè)獨(dú)立的小汽輪機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)給水泵，汽源來(lái)自汽輪機(jī)某一級(jí)抽汽，排汽進(jìn)入主凝汽器或自帶凝汽器，轉(zhuǎn)速通過(guò)進(jìn)汽門開(kāi)度調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)與圖1類似，無(wú)抽汽環(huán)節(jié)。對(duì)于大容量高參數(shù)機(jī)組來(lái)說(shuō)，回?zé)嵯到y(tǒng)的再熱后抽汽過(guò)熱度較高，需額外增加外置蒸汽冷卻器以提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。且通過(guò)進(jìn)汽門開(kāi)度調(diào)節(jié)給水泵轉(zhuǎn)速，增加了進(jìn)汽工質(zhì)的節(jié)流損失。

為提高過(guò)熱度較高抽汽的利用效率，回?zé)嵝∑啓C(jī)應(yīng)運(yùn)而生。它利用過(guò)熱度較低的小汽輪機(jī)抽汽和排汽來(lái)加熱給水，而過(guò)熱度較高的再熱蒸汽回到主汽輪機(jī)參與做功，能很大程度提高機(jī)組的運(yùn)行效率，降低發(fā)電煤耗。同樣地，給水泵的轉(zhuǎn)速需要通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)汽閥開(kāi)度進(jìn)行控制。為滿足長(zhǎng)期夏季機(jī)組滿發(fā)，小汽輪機(jī)的額定出力通常比給水泵的額定出力大，而給水泵的額定出力比機(jī)組額定負(fù)荷所需要的出力大，故小汽輪機(jī)的額定出力有較大裕量，小汽輪機(jī)的進(jìn)汽閥大部分運(yùn)行時(shí)間開(kāi)度較小，造成較大的節(jié)流損失。

電動(dòng)風(fēng)機(jī)與電動(dòng)給水泵有相同的耗電問(wèn)題，汽動(dòng)風(fēng)機(jī)與汽動(dòng)給水泵也有相同的效率問(wèn)題，而通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)動(dòng)葉來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量的方法也存在節(jié)流損失。這些應(yīng)用降低了電廠的發(fā)電效率。從提高效率的角度出發(fā)，如果能避免小汽輪機(jī)的節(jié)流損失，同時(shí)小汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)以適應(yīng)負(fù)荷變化，則能提高機(jī)組效率。

為避免小汽輪機(jī)進(jìn)汽閥的節(jié)流損失，必須找到一種使進(jìn)汽閥大部分運(yùn)行時(shí)間全開(kāi)或保持較大開(kāi)度的方法。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種小汽輪機(jī)帶發(fā)電機(jī)的技術(shù)方案。通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)出力來(lái)控制小汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速，使小汽輪機(jī)進(jìn)汽閥保持較大開(kāi)度或全開(kāi)，減少節(jié)流損失。同時(shí)能充分利用小汽輪機(jī)的出力，通過(guò)發(fā)電機(jī)向廠用電網(wǎng)供電，減小廠用電率，提高電廠的售電收益。