專利名稱：一種用于火力發電廠的變頻總電源系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種變頻電源系統，尤其涉及一種用于火力發電廠的新型變頻總電源系統。
背景技術：
在火力發電廠的生產過程中，水在鍋爐中受熱變成蒸汽，然后利用水蒸氣推動汽輪機旋轉，帶動發電機旋轉，將燃料的化學能轉換成電能。在發電的過程中，火力發電廠配備的大量泵與風機等旋轉輔機需要消耗大量電能。目前的一般做法是通過廠用變壓器，將所發的電引出一部分供廠用輔機使用。火電廠在工程設計時，一般按最大需求并加上一定的余量來選取輔機的容量，因而在實際運行中的輔機會有較大的裕量。而當定速運行的輔機不在滿負荷下運行、特別是在低負荷運行時，其工作效率會急劇下降，這造成電能的嚴重浪費。如果采用變頻調速技術，則可使輔機的工作點盡可能靠近高效區，并最大限度的降低風機擋板、閥門的節流損失，大大降低設備運行時的能耗，延長設備的使用壽命。以風機為例，根據流體力學原理，軸功率與轉速的三次方成正比。當所需風量減少，風機轉速降低時，其功率按轉速的三次方下降。因此，變速運行的節能效果非常可觀。變頻調速技術是當今節能減排、改善工藝流程以提高產品質量和改善環境、推動技術進步的一種重要手段。變頻調速以其優異的調速和起制動性能、高效率、高功率因素和節電效果等優點而被國內外公認為最有發展前途的調速方式。目前電廠主要是通過加裝變頻器以達到改變水泵或者風機電機頻率，從而改變水泵或者風機的轉速，提高其運行效率， 達到節能減排目的。現在變頻方式主要有可控硅變頻、液力耦合變頻和磁力耦合變頻。在這三種變頻方式中，液力耦合變頻功率大，可靠性低、成本低，其效率與轉速的一次方成正比，調節精度低。磁力耦合變頻可靠性高，成本最高，其效率與轉速的平方成正比，在轉速低的時候，效率低，另外安裝磁力耦合裝置需要改變電機或者是設備的安裝位置，拆除原先的土建基礎。可控硅變頻效率最高，而且其效率不受負載變化的影響，響應最快，調節精度最高。在這三種變頻方法中，可控硅變頻成本居中。從成本和效率的角度考慮，火力發電廠較多的采用可控硅變頻技術。由于火力發電廠對設備可靠性要求較高，所采用的轉動設備，如循環水泵、送風機等設備功率大，電壓等級高，因而對用于火力電廠的變頻器要求也極高。目前電廠中所采用變頻設備主要采用可控硅技術，而可控硅變頻技術的最大缺點是電壓等級越高，其設備可靠性越低，而且變頻設備占地面積大，其變頻諧波對電網以及電機都有影響。因此，在火力發電廠中可控硅變頻技術推廣應用比較緩慢。隨著技術的發展，目前已有部分產品能夠較好地解決上述問題，但由于這些產品價格高昂，阻礙了其進一步推廣。因此，本發明致力于開發一種成本低、高可靠性、高效率、簡單易行的變頻總電源系統。

發明內容
鑒于現有技術的上述缺陷，本發明的目的是提供一種成本較低、高可靠性、高效率、系統相對簡單的變頻總電源系統。本發明提供一種新型的變頻總電源它利用單獨設置的工作轉速可調的小汽輪機推動一個發電機，通過改變小汽輪機的工作轉速，從而改變發電機輸出的交流電的頻率。這個發電機為連接在同一母線上的所有輔機提供變頻動力電源。與此同時，所有連接在該母線上的輔機都另連接有一路工頻電源，作為備用。由于汽輪機的調速技術已發展得非常完善，因此小汽輪機帶動的發電機可以實現寬范圍的調速，即不須借用變頻器就可以獲得所需頻率的交流電。該變頻總電源為連接在其上的所有輔機提供頻率初步調整的調頻電源， 每一個輔機上的調節結構如閥門、擋板或動葉可調式軸流風機的動葉角度進行微調，以保證滿足生產要求。例如，以滿足調節開度最大的輔機的調節機構開度的95%的電源頻率作為調頻電源頻率。本發明通過設立特定的變頻發電機組，其具體由發電機、汽輪機、相應的變壓器以及為變頻發電機組配套的母線等其它輔助系統。通過調整汽輪機進汽調門的開度，控制進入汽輪機的進汽量，從而達到改變汽輪機的轉速以及功率。發電機由汽輪機直接驅動，其轉速跟著汽輪機的轉速變化而變化，因而其發出的交流電的頻率也隨之變化。受其影響，連接在母線上的所有輔機電動機的電源頻率也隨之改變，最終轉動機械的轉速也因此改變。因此，本發明不需要設置額外的變頻器，簡單易行。本發明的汽輪機帶動的發電機可以實現全程調速，即不須借用變頻器就可以獲得所需頻率的交流電。這種系統克服了因使用變頻器所帶來的問題，可靠性高，占地較少。本發明所用小汽輪機的工作汽源可取之于主汽輪機的抽汽。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、特征和效果。


圖1是本發明的實施例的系統示意圖；圖中標記T 汽輪機；V 調節閥；G 發電機；a 變頻母線；b 工頻母線la, 2a, 3a,……，na 輔機與變頻母線間的開關；lb, 2b, 3b……，nb 輔機與工頻母線間的開關；M1, M2, M3……Mn為輔機的電動機
具體實施例方式如圖1所示，本發明是一種用于火力發電廠新型變頻總電源系統，它包括汽輪機 T、發電機G、變頻母線a和工頻母線b。輔機M1, M2, M3……Mn通過開關la，2a，3a，……,na 與變頻母線a相連，通過lb，2b，北……，nb與工頻母線b相連。通過調節汽輪機入口調門 V的開度，就可改變汽輪機轉速，從而改變發電機輸出的交流電的頻率。這個發電機為連接在同一母線上的所有輔機提供變頻動力電源。
在本發明的實施例中，本發明的輔機上還可設有擋板或閥門等調節機構。這些調節機構可以對輔機的運行工況進行微調，以滿足生產要求。本發明通過改變汽輪機進汽量來改變汽輪機的轉速，相應實現改變相連輔機電源的頻率，從而改變這些輔機的運行轉速。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范圍內。
權利要求
1.一種用于火力發電廠的變頻總電源系統，包括工作轉速可調的汽輪機和發電機、變頻母線和工頻母線；所述汽輪機拖動所述發電機發電；所述發電機通過變頻母線與所述火力發電廠的輔機的電動機相連；通過改變汽輪機的進汽量來改變汽輪機轉速，相應改變所述發電機的發電頻率，從而改變所述變頻母線所連接輔機的工作轉速。
2.如權利要求1所述的變頻總電源系統，其中還包括工頻電源，所述輔機的電動機通過所述工頻母線與所述工頻電源相連，使得當所述汽輪機或所述發電機故障或其他特殊工況時，可迅速切換至工頻電源，從而保證機組安全運行。
3.如權利要求2所述的變頻總電源系統，其中所述輔機的電動機通過開關與所述變頻母線相連；所述輔機的電動機通過開關與所述工頻母線相連。
4.如權利要求3所述的變頻總電源系統，其中所述輔機為多個。
全文摘要
本發明公開了一種用于火力發電廠的新型變頻總電源系統，它包括轉速可調的汽輪機、發電機、變頻母線和工頻母線以及與其相連的輔機；通過改變汽輪機的進汽量來達到改變汽輪機轉速從而實現改變輔機電源的頻率。本發明不需額外設置變頻器，系統簡單；克服了因使用變頻器所帶來的問題，可靠性高，占地較少。
文檔編號H02J3/38GK102570504SQ20121000644
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月10日 優先權日2012年1月10日
發明者馮偉忠 申請人:馮偉忠