调速型液力偶合器在联合循环机组中的应用

发布时间：2010-06-18 www.cechina.cn

        调速型液力偶合器是一种无级变速的机械装置，它主要由泵轮、涡轮、勺管、输入轴、输出轴等主要部件组成，能量调节通过调速液力偶合器无磨损地从传动机器向被驱动机器传送动力。调速型液力偶合器通过勺管调节泵轮涡轮中的油位来调节输出轴转速，从而实现节能目的。

        随着发电形式的多样化，很多地区将出现核电机组、大型火电机组及燃气联合循环机组并存的状况。
        对于核电机组及大型火电机组而言，由于其投资成本高，机组效率受负荷变化影响大等特点，而成为各地的主力运行机组。特别是核电机组，基本上处于满负荷运行状态。而对于燃气联合循环机组，因其控制简单，负荷调节方便等特点，一般作为各地的主力调峰机组。在保证核电机组及大型火电机组高负荷发电的情况下，燃气联合循环机组可依据季节变化及需求的变化进行调峰运行。
      

        在燃气联合循环机组运行中，既要保证机组在调峰状态下能够高效稳定运行，又要实现机组的节约能耗，这已成为各燃气联合循环电厂努力追求的目标。
        给水泵调速的必要性
        燃气联合循环机组的设计寿命一般大于30年。考虑到燃气联合循环机组部分负荷运行的长期性及必要性，给水泵上的调速节能驱动装置是必不可少的。如果没有预先考虑，那么机组运行过程中的一切压力调节将通过阀门来实现，这就使机组运行有可能面临更高的压力和磨损，从而导致维修成本不断增长。
       

        特别是频繁启动设备会导致最小流量控制阀产生问题，而给水控制阀必须适应生产量下降而带来的更高压差，这种情况将导致阀芯的严重磨损，从而使整个机组运行稳定性下降及阀门维修更换成本大幅提高。
        此外，燃气联合循环机组还存在很大的节省辅助能源的潜力，具体表述如下：
        负荷模式如图2所示，负荷模式对节省辅助能源有显著影响。
        热量回收锅炉的测试点蒸汽发电机必须经受住设计要求105%的蒸汽流、设计要求125%的给水流和设计要求110%的给水压力。这样一来，高压锅炉给水泵的设计点（Test Point）大大超过了100%的最大持续额定值（100% MCR）（如图3所示）。此外，锅炉和给水泵的制造商在合同中的质量保证，使其设计运作条件和名义运作条件之间的差距更大。即便电厂只是基本负荷运作，节流阀调节的定速泵也将不可避免地对控制阀造成较大的损失。如果在部分负荷下运行，则损失会更高。
        

        定压性能对照滑压性能如果锅炉以滑压模式运作，泵性能与锅炉阻力线之间的压差将朝更低流量方向大大增加（如图3所示），而应用节流阀调节的定速泵产生的电力损耗比变速泵产生的电力损耗更大。
        调速型液力偶合器
        调速型液力偶合器是一种无级变速的机械装置，主要由泵轮、涡轮、勺管、输入轴、输出轴等主要部件组成，能量调节通过调速液力偶合器无磨损地从传动机器向被驱动机器传送动力。调速型液力偶合器通过勺管调节泵轮涡轮中的油位来调节输出轴转速，从而实现节能目的。
       

        德国福伊特公司（VOITH）调速型偶合器作为锅炉给水泵的调速装置，拥有极高的运行稳定性，其连续稳定可靠运行小时数超过了218000h。目前，超过1?500?000台VOITH公司的调速型偶合器应用在各个领域。
        VOITH公司调速型偶合器从1970年进入联合循环领域，至今已有接近600台的运行业绩，并以其优秀的产品质量，高性能的稳定性及显著的节能特点，成为联合循环机组锅炉给水泵的节能选择。
       

        应用及节能实例
        新加坡Senoko 2×425MW联合循环电厂每套机组由两台 131MW（Gas Turbines）和一台163MW（Steam Turbo）组成，给水泵配置为3×50%，两台运行，一台备用。
        图4、表1及表2分别为新加坡Senoko联合循环电厂每套机组的运行负荷分配、调速型液力偶合器与节流阀调节的能量节约比较，以及在液力偶合器调节的情况下，液力偶合器本体的设备回收时间计算。
       

        由图4可见，新加坡Senoko联合循环电厂基本上在很高的负荷下运行。在这种情况下，通过表1及表2的计算，即使机组在很高的负荷下运行，一年下来，通过液力偶合器所带来的能源节约仍然可超过300万kWh。而偶合器本体的成本将在设备运行后15个月内全部回收。
        在实际操作中，该理论值已经通过检验且得到了肯定。当达到100% MCR时，泵的转速为2580rpm/min,而设计点的转速为2877rpm/min。