[发明专利]新型小汽轮机发电配置系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及小汽轮发电机组发电配置系统。

背景技术

在现有的小汽轮机发电配置中，普遍采用附图2所示的配置模式，即汽轮机在蒸汽流的推动下旋转，将蒸汽动能变为机械能，通过减速机降低转速后推动电励磁发电机(简称发电机)旋转发电，再通过并网柜并入电网。

我们知道，世界上有两种电网制式即50HZ制式或60HZ制式，如果汽轮机发电系统(简称系统)并入50HZ电网制式，系统转速必须在3000转、1500转、1000转、750转、600转、500转等转速下运行，发电机才能发出符合电网要求的50HZ电能，如果是并入60HZ的电网，系统转速必须在3600转、1800转、1200转、900转、720转、600转等转速下运行，发电机才能发出符合电网要求的60HZ电能。符合发出50HZ或60HZ电能的转速统称为同步速。由于汽轮机在转速较高时效率高，因此蒸汽轮机常常工作在较高转速，而发电机的同步最高转速只有3000转或3600转，因而在传统的小汽轮机发电系统中，在汽轮机与发电机之间增加了一个减速机，减速机把汽轮机的高转速变为发电机需要的同步转速，以发出符合电网要求的电能，再通过并网柜并入电网。这种传统小汽轮机发电配置系统存在以下缺点：

一是由于发电机直接通过并网柜并入电网，并网后系统转速必须保持以同步速恒定运行，在蒸汽充足时蒸汽流速快、汽流对汽轮机叶轮的冲击力大，但汽轮机发电系统仍保持同步速运行，发电机不能通过提高转速来提高发电容量，为防止发电机超载，要适当关小进汽阀门。当蒸汽过足时，蒸汽量大，本来可以多发电，但由于维持系统转速恒定，发电容量被限制，为避免发电 机超载只能把多余的蒸汽白白放掉，浪费了很大的蒸汽资源。而在蒸汽贫乏时，蒸汽流速度变慢，蒸汽流对汽轮轮的冲击力变的很弱，要加大进汽门的开启度，以增加进汽量，试图提高汽轮机的转速。但当蒸汽流慢到一定程度时，蒸汽流的流速与蒸汽叶轮的线速度相差很少时，汽流对汽轮机的冲击力变的很小，蒸汽机叶轮无法充分吸收蒸汽的能量，蒸汽流没有做功或很少做功就流走，蒸汽能的利用率变的很低。在极端状态下，当蒸汽流的流速低于汽轮机的线速度时，发电机变成了电动机，发电机要吸收电网能量来带动汽轮机旋转，这时不但汽轮机发电系统不发电，还要从电网吸收一部分能量来维持系统的同步速要求，发电机变成了电动机模式。这种现象称为倒送电，这时要尽快将汽轮机发电系统从电网解列，以免消耗更多的电网能量。

二是这种小汽轮机发电增加了减速机后，由于减速机的损耗降低了系统效率，且减速机属于易损部件，增加了故障点、增加了维修工作量，影响了发电有效时间，降低了发电系统效率和汽能利用率。

三是传统的蒸汽轮发电系统配置的是电励磁发电机，电励磁发电机在转子中有励磁线圈，很难做到在高转速下运行，需要在系统中配置减速装置，且电励磁发电机本身效率低、还需要励磁控制屏提供励磁电源建立磁场，增加了系统复杂性。

四是这种发电系统为了保持系统在同步速下运行，增加了调汽稳速装置，增加了系统复杂性。

综上所述，现有的小汽轮机发电系统转速必须在同步速下恒定运行，汽能利用率低，配置复杂、效率低，可靠性低。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供新型小汽轮机发电配置系统(简称系统)，该系统摆脱了同步速的束缚，可以根据汽流量的大小自动改变汽轮机的转速，汽轮机可以吸纳较大的蒸汽流，可以充分吸收蒸汽流的能量，使系统始终处于最佳的工作状态，提高了汽能利用率，系统 损耗低，提高了系统稳定性，提高了发电效率。

本发明的技术解决方案是：提供一种新型小汽轮机发电配置系统，系统配置由汽轮机、永磁发电机、逆变器组成，省去了传统小汽轮机发电配置系统的调汽稳速装置、减速机、励磁屏、并网柜。

本发明的原理是：在这个新型小汽轮机发电配置系统中，汽轮机直接带动永磁发电机发电，发出的电能接入逆变器，经过逆变器将发电机发出的不稳定电压、非50HZ或60HZ的电能，变为满足并网要求的稳定电压、50HZ或60HZ的电能，再经过逆变器所配备的并网装置并入电网。