一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置的制作方法

1.本发明涉及一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，可广泛应用于燃煤电厂火电机组灵活性调节领域中。


背景技术：

2.目前，燃煤发电的调峰能力为45%～55%，调峰能力较低，因此，需进一步提高燃煤发电调峰能力的广度和深度。现在，提高燃煤发电的调峰能力，已成为实现高比例可再生能源电力系统的关键。
3.传统燃煤发电机组，因需要考虑锅炉的最低稳燃负荷，最低负荷一般为25%～35%，继续降低的话，锅炉将无法保证稳定燃烧，仅能实现燃煤发电机组25%～100%的调峰负荷，不能满足电力系统对于燃煤发电机组的调峰要求，且普遍存在投资成本高、系统复杂的问题。而且，现有的汽轮机与发电机为死连接，只能整体同步运行，二者不能独立运行，因此，汽轮机与发电机系统运行不灵活。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种能实现汽轮机与发电机的快速分离与连接、全负荷调峰、调峰负荷范围宽、灵活性调峰、实现快速启停、负荷响应快、运行稳定、运行灵活性好，运行成本低的燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置。
5.为了达到上述目的，本发明一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，包括电气控制系统，带有汽轮机转子的汽轮机，安装在汽轮机转子上、并与电气控制系统线路相连接的汽轮机转子测速器，与汽轮机转子相连接、并与电气控制系统线路相连接的离合器，通过发电机转子与离合器相连接的发电机，安装在发电机转子上、并与电气控制系统线路相连接的发电机转子测速器，与发电机转子相连接、并与电气控制系统线路相连接的电动盘车装置，与汽轮机相连接的进汽管道，安装在进汽管道上、并与电气控制系统线路相连接的进汽调节阀，与进汽管道相连接的高压蒸汽管道、旁路蒸汽管道，安装在高压蒸汽管道上的高压进汽关断阀，与高压蒸汽管道相连接的锅炉，安装在旁路蒸汽管道上的旁路进汽关断阀，与旁路蒸汽管道相连接的旁路蒸汽发生器。
6.本发明一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，所述的旁路蒸汽发生器，为电极蒸汽锅炉、燃气锅炉或低品质蒸汽发生器。
7.本发明一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，所述的进汽调节阀，为液压调节阀、电动调节阀或气动调节阀。
8.本发明一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，所述的进汽调节阀，根据调峰负荷要求，快速调整进入汽轮机的蒸汽流量。
9.本发明一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，所述的电动盘车装置，在发电机转子与汽轮机转子脱开状态下，能维持发电机转子的稳定转速，并能实现发电机的快速启动。
10.本发明一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，其工作原理是：（1）离合器位于汽轮机转子与发电机转子之间，电气控制系统通过汽轮机转子测速器与发电机转子测速器的实时测速，控制离合器的脱离与啮合。当发电机转子的转速超过汽轮机转子的转速时，离合器自动啮合；当发电机转子的转速低于汽轮机转子的转速时，离合器自动脱开。通过电气控制系统，离合器能实现汽轮机与发电机的快速分离与连接，解决了传统汽轮发电机系统中汽轮机与发电机死连接的问题。由于能实现汽轮机与发电机的快速分离与连接，因而当离合器快速分离时，汽轮机、发电机可独立运行；当离合器快速连接时，二者可整体同步运行，提高了汽轮发电机系统运行的灵活性。
11.（2）用电高峰时，锅炉处于运行状态，旁路蒸汽发生器处于停运状态，关闭旁路进汽关断阀，打开高压进汽关断阀，进汽调节阀与电气控制系统相连锁，启动电动盘车装置，当发电机转子的转速超过汽轮机转子的转速时，离合器自动啮合，与此同时，电动盘车装置自动退出，通过控制进汽调节阀的开度，进而实现控制燃煤发电机组的出力大小，参与电网调峰。
12.（3）用电低谷时，因机组已处于运转状态，此时，通过减小进汽调节的开度，降低燃煤发电机组的出力。当发电机转子的转速低于汽轮机转子的转速时，离合器自动脱开，此时发电机组出力为0，继而达到深度调峰；为保证机组可以快速响应电网调峰负荷需求，启动旁路蒸汽发生器，打开旁路进汽关断阀，关闭高压进汽关断阀，通过旁路蒸汽发生器产生的低品质蒸汽，保证汽轮机一直处于暖机状态；升负荷时，启动电动盘车装置，发电机转子的转速趋向于超过汽轮机转子的转速时，离合器自动啮合，机组随即快速参与调峰，如此往复，实现燃煤电厂汽轮机与发电机快速分离的灵活性调峰。
13.本发明一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，所述的汽轮机，是一种以蒸汽为动力，并将蒸气的热能转化为机械功的旋转机械，具有单机功率大、效率高、寿命长的优点，可广泛应用于现代火力发电厂中。
14.本发明一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，所述的旁路蒸汽发生器，为电极蒸汽锅炉、燃气锅炉或低品质蒸汽发生器，可在锅炉停炉状态下，使汽轮机保持暖机状态或充当低负荷时的动力汽源。
15.本发明一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，所述的进汽调节阀，根据调峰负荷要求，快速调整进入汽轮机的蒸汽流量，确保运行稳定。
16.本发明一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，因本发明发电机与汽轮机通过离合器连接，离合器的断开与啮合时间是分钟级别的，当离合器断开后，发电机完全不做功，发电量为0；当电网需要较大的负荷时，离合器迅速啮合，汽轮发电机组随即处于发电状态，调峰负荷为0～100%，因此，可实现全负荷调峰，调峰负荷范围宽，灵活性调峰。
17.本发明一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，传统燃煤发电机组，启动一台发电锅炉所需的时间长达8小时之久，因本发明设置了旁路蒸汽发生器，汽轮机发电机组一直处于暖机状态，需要负荷时，可使得汽轮机与发电机迅速处于啮合状态，所以启动和停止时间快，负荷响应快。因此，实现快速启停，负荷响应快。
18.本发明一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，发电机与汽轮机通过离合器断开后，处于调相机运行状态，发电机不带机械负载，只提供无功功率，用于改善电网功率因数，维持电网电压水平。
19.本发明一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，所述的离合器，啮合与脱开可靠。汽轮机转子通过离合器与发电机转子连接在一起，汽轮机在必要时可以连接或断开发电机。汽轮机启动后，可通过离合器连上发电机，输出功率。在离合器脱开状态下，汽轮机还可独自进行维护。因此，离合器的采用，大大增加了电站机组运行的灵活性，缩短了机组运行的启动时间，降低了运行成本。因此，运行灵活性好，运行成本低。
20.综上所述，本发明一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，能实现汽轮机与发电机的快速分离与连接，全负荷调峰，调峰负荷范围宽，灵活性调峰，实现快速启停，负荷响应快，运行稳定。
附图说明
21.以下结合附图及其实施例对本发明作更进一步的说明。
22.图1是本发明的结构示意图。
实施方式
23.在图1中，本发明一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，包括电气控制系统1，带有汽轮机转子2-1的汽轮机2，安装在汽轮机转子上、并与电气控制系统线路相连接的汽轮机转子测速器3，与汽轮机转子相连接、并与电气控制系统线路相连接的离合器4，通过发电机转子5-1与离合器相连接的发电机5，安装在发电机转子上、并与电气控制系统线路相连接的发电机转子测速器6，与发电机转子相连接、并与电气控制系统线路相连接的电动盘车装置7，与汽轮机相连接的进汽管道8，安装在进汽管道上、并与电气控制系统线路相连接的进汽调节阀9，与进汽管道相连接的高压蒸汽管道10、旁路蒸汽管道11，安装在高压蒸汽管道上的高压进汽关断阀12，与高压蒸汽管道相连接的锅炉13，安装在旁路蒸汽管道上的旁路进汽关断阀14，与旁路蒸汽管道相连接的旁路蒸汽发生器15。
24.本发明一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，所述的旁路蒸汽发生器，为电极蒸汽锅炉、燃气锅炉或低品质蒸汽发生器。
25.本发明一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，所述的进汽调节阀，为液压调节阀、电动调节阀或气动调节阀。
26.本发明一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，所述的进汽调节阀，根据调峰负荷要求，快速调整进入汽轮机的蒸汽流量。
27.本发明一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，所述的电动盘车装置，在发电机转子与汽轮机转子脱开状态下，能维持发电机转子的稳定转速，并能实现发电机的快速启动。
28.本发明一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

技术特征：
1.一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，其特征在于，包括电气控制系统，带有汽轮机转子的汽轮机，安装在汽轮机转子上、并与电气控制系统线路相连接的汽轮机转子测速器，与汽轮机转子相连接、并与电气控制系统线路相连接的离合器，通过发电机转子与离合器相连接的发电机，安装在发电机转子上、并与电气控制系统线路相连接的发电机转子测速器，与发电机转子相连接、并与电气控制系统线路相连接的电动盘车装置，与汽轮机相连接的进汽管道，安装在进汽管道上、并与电气控制系统线路相连接的进汽调节阀，与进汽管道相连接的高压蒸汽管道、旁路蒸汽管道，安装在高压蒸汽管道上的高压进汽关断阀，与高压蒸汽管道相连接的锅炉，安装在旁路蒸汽管道上的旁路进汽关断阀，与旁路蒸汽管道相连接的旁路蒸汽发生器。2.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，其特征在于，所述的旁路蒸汽发生器，为电极蒸汽锅炉、燃气锅炉或低品质蒸汽发生器。3.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，其特征在于，所述的进汽调节阀，为液压调节阀、电动调节阀或气动调节阀。4.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，其特征在于，所述的进汽调节阀，根据调峰负荷要求，快速调整进入汽轮机的蒸汽流量。5.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，其特征在于，所述的电动盘车装置，在发电机转子与汽轮机转子脱开状态下，能维持发电机转子的稳定转速，并能实现发电机的快速启动。

技术总结
一种燃煤电厂汽轮机与发电机快速离合装置，包括电气控制系统，汽轮机，汽轮机转子测速器，离合器，发电机，发电机转子测速器，电动盘车装置，与汽轮机相连接的进汽管道，安装在进汽管道上、并与电气控制系统线路相连接的进汽调节阀，与进汽管道相连接的高压蒸汽管道、旁路蒸汽管道，安装在高压蒸汽管道上的高压进汽关断阀，与高压蒸汽管道相连接的锅炉，安装在旁路蒸汽管道上的旁路进汽关断阀，与旁路蒸汽管道相连接的旁路蒸汽发生器。本发明能实现汽轮机与发电机的快速分离与连接，全负荷调峰，调峰负荷范围宽，灵活性调峰，实现快速启停，负荷响应快，运行稳定。可广泛应用于燃煤电厂火电机组灵活性调节领域中。电机组灵活性调节领域中。电机组灵活性调节领域中。


技术研发人员：石岩 王勇 张都清 李吉业 娄扬 张洪涛
受保护的技术使用者：国网山东省电力公司电力科学研究院
技术研发日：2023.03.17
技术公布日：2023/7/5