電站機組輔機汽電聯合驅動技術研究

李忠江，韓玲

(山東泓奧電力科技有限公司，濟南　250101)

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電站機組輔機汽電聯合驅動技術研究

李忠江，韓玲

(山東泓奧電力科技有限公司，濟南250101)

針對機組抽汽參數與熱用戶所需參數不匹配而產生較大節流損失的問題，通過對多種現行解決措施進行對比，研究一種汽電聯合驅動技術，最大限度挽回節流損失實現節能。

節流；驅動；節能；汽電聯合

0　引言

考慮到電網調峰、負荷波動等因素，供熱機組在選擇供熱抽汽參數時一般按70%額定工況下抽汽壓力與熱用戶需求相匹配。因此，當機組負荷大于70%額定工況時，不可避免地會產生節流損失。

利用蒸汽的比焓差來減小節流損失，通常采取2種措施：一種是加裝后置式背壓機，用于驅動發電機或獨立驅動輔機設備；另一種是使用壓力匹配器，用高參數蒸汽抽吸低參數蒸汽，減少高參數蒸汽耗量。但采用上述措施存在一定的弊端：加裝后置式背壓機用于驅動發電機一般投資較大，電氣系統較為復雜，且為廠用電系統帶來不安全因素；用后置式背壓機獨立驅動輔機設備時，由于工業用汽負荷波動較大，輔機運行穩定性較差，不能滿足電站輔機運行穩定性的要求；使用壓力匹配器難以適應電廠調峰負荷大幅度變化工況，在機組負荷相對較低時，壓力匹配器抽吸系數急劇降低，抽吸能力大幅度下降，抽汽參數不能滿足用戶要求。

基于上述情況，研究出一種汽電雙動力技術聯合驅動大型輔機設備，在挽回供熱節流損失的同時，還可以較大幅度地降低設備改造投資，成功解決背壓機獨立驅動輔機設備運行的穩定性問題。

1　汽電聯合驅動技術

1.1系統介紹

汽電聯合驅動技術著重解決機組抽汽參數與熱用戶所需參數不匹配而產生較大節流損失的問題，主要由背壓機、減速箱、超越離合器、延長軸、聯軸器及油站等附屬設備組成。高參數抽汽進入背壓機膨脹做功，排汽參數降到適合熱用戶的要求。通過超越離合器將背壓機與輔機系統耦合到同一轉軸上，實現功率傳遞，降低電機出力，實現汽電聯合驅動技術。根據拖動輔機的特點，背壓機系統可以布置在輔機的一側，也可布置在電機的延長端，系統布置如圖1所示。

圖1　系統布置

1.1.1背壓機

根據抽汽口參數及減溫減壓后的熱用戶參數，測算供熱節流損失程度及可回收利用的能量，選擇與容量、轉速匹配的背壓機，在機組負荷波動時能夠保證背壓機出口蒸汽參數滿足熱用戶要求。

1.1.2減速箱

根據汽輪機與拖動輔機的轉速差選定減速箱，一般選擇油潤滑式齒輪減速箱，并提供配套油站設備。

1.1.3超越離合器

離合器為該系統的核心設備，常規離合器主要形式包括電磁、液壓及氣動等，在離合器動作時需人為控制，增加人力成本及控制難度。

超越離合器的主要優勢在于能夠實現輸入端與輸出端的自動脫開和嚙合。當超越離合器的輸入端轉速大于輸出端轉速時，離合器自動嚙合，汽輪機與電機共同驅動電站輔機，實現汽電雙動力聯合驅動功能；當輸入端轉速小于輸出端轉速時，超越離合器自動脫開，輸出端自行隨電機旋轉，電站輔機由電機驅動。

1.1.4延長軸及聯軸器

為實現汽輪機、電站輔機與電動機的軸系嚙合，通過對電站輔機或電動機的轉軸進行軸頭改造，熱套1根高強度延長軸實現外接，能夠承受較大沖擊和載荷。聯軸器將各設備耦合在同一轉軸上。

1.2工作原理

高品質的抽汽不經減溫減壓，首先進入背壓式汽輪機，推動汽輪機做功，排汽的蒸汽參數匹配用戶要求，進入抽汽管道供熱用戶使用。在汽輪機運行時，電機不斷電，保持運行狀態。超越離合器的輸出端與拖動設備相連，轉速與其保持一致，超越離合器的輸入端與背壓式汽輪機相連，其轉速與減速箱輸出轉速保持一致。背壓式汽輪機經過暖管暖機后開始沖轉，當輸出轉速高于電機轉速時，超越離合器自動嚙合，整個軸系實現剛性連接，使汽電聯合雙驅動系統與被驅動設備同軸旋轉。繼續增大進汽量，則背壓式汽輪機做功，傳遞給被驅動設備，電動機的工作電流會隨著汽輪機做功的增大而逐漸減小，達到回收蒸汽節流損失、減少電機電流、節約廠用電的目的。當進汽量降低時，汽輪機做功隨之減少，電機電流隨之增加。當離合器輸入端轉速小于電動機轉速時，超越離合器分離，輸出端與輸入端各自按自己的轉速旋轉，被拖動設備僅由電機驅動，使背壓式汽輪機不因蒸汽參數的波動而影響原系統的運轉。

背壓式汽輪機可以有效回收因抽汽參數不匹配而產生的減溫減壓損失，設備布置靈活，可根據被拖動設備的軸系特點選擇安裝位置，簡單可靠。根據汽電聯合雙驅動技術的工作原理，背壓式汽輪機的最大輸出功率不能大于電機的功率，避免電機向廠內電網送電。

2　技術應用

華電國際山東某電廠用再熱器冷段(以下簡稱冷再)蒸汽向熱用戶提供工業用汽，冷再蒸汽在額定工況下壓力為2.5 MPa，溫度為315 ℃，通過減溫減壓站調至熱用戶需要參數，壓力為1.4 MPa，溫度為200 ℃，當機組處于高負荷運行時，減溫減壓造成很大的節流損失。

根據熱用戶抽汽管道及大型輔機布置的情況，確定在鍋爐送風機實施汽電聯合驅動技術。該送風機額定轉速為993 r/min，額定功率為1 250 kW，布置在鍋爐房0 m層，與抽汽管道直線距離約5 m，便于系統設計和設備安裝。

2.1系統布置

從汽輪機抽汽管道引出蒸汽接入背壓機，背壓機排汽管道回到抽汽管道去熱用戶，背壓機進汽管道設置電動閘閥和手動閘閥，排汽管道設置止回閥和電動閘閥等。在汽輪機抽汽管道上設置旁路調節閥，用于背壓機啟動時調整排汽壓力，當背壓機排汽正常后關閉該旁路調節閥，抽汽全部進入背壓機做功。

根據送風機的形式，在送風機電機延長側設置汽電聯合驅動系統，在原送風機土建基礎旁設置背壓機和減速箱的土建基礎，安裝調整軸系在同一水平。沿軸系依次布置為送風機、送風機電機、超越離合器、減速箱及汽輪機，如圖1b所示。系統設計電氣、熱控儀表、疏水、潤滑油系統和汽封冷卻水等。

2.2經濟效益

背壓機進、出口蒸汽參數見表1。

表1　背壓機進、出口蒸汽參數

根據表1可知，利用汽電聯合驅動技術，每小時可節約電量800 kW·h。按機組每年有效利用小時數為5 500，廠用電價為0.42元/(kW·h)計算，年節約用電量440萬kW，年直接經濟效益達184.8萬元，節能效益顯著。

該技術通過超越離合器實現自動嚙合和分離被拖動設備，實現同軸功率的傳遞。背壓機與電機聯合驅動設備不會因為汽輪機進汽的波動造成設備運行不穩定，且輸出功率穩定。在挽回節流損失實現節能的同時，可最大限度保證設備的安全、可靠運行。

3　結束語

目前在熱電企業中，供熱節流損失的情況極為普遍，通過汽電聯合驅動系統回收蒸汽節流損失，可明顯降低廠用電率，提高電廠經濟效益。該技術的成功運用，將會產生巨大的經濟效益和節能減排效益。

(本文責編：弋洋)

2016-03-08；

2016-06-20

TM 621

B

1674-1951(2016)07-0054-02

李忠江(1986—)，男，山東濟南人，工程師，從事電廠余熱節能技術研發方面的工作(E-mail:lizj@haoenergy.com)。