Приводы с регулируемой частотой вращения для

Приводы с регулируемой частотой вращения
для электростанций с комбинированным циклом
Проверенные технологии фирмы Voith
на электростанциях с комбинированным циклом
Применение регулирования частоты вращения позволяет добиться
значительной экономии энергии и повысить кпд при постройке
электростанций с комбинированным циклом и ТЭЦ, а также в
проектах реконструкции электростанций.
160
СД
НД
Воздух
Дымовая
труба
ГТ
Газотурбинный ГТ-генератор
двигатель
Топливо
ВД
M
СД
Охлаждающая вода
НД
Дымовая труба
M
Паровая
турбина
Генератор
Воздух
ГТ
Газотурбинный ГТ-генератор
двигатель
Насосы 2 x 50 %
140
Конденсатный
насос
Насос 1 x 50 %
120
Давление [бар]
Топливо
ВД
100 % ТРТ
100
ПЭН
80
60
Характеристика котла
40
20
0
0
10
20
30 40 50 60 70 80
Регулируемая муфта ПН котла ВД / ПД
Упрощенная блок-схема электростанции с комбинированным циклом
с несколькими газотурбинными установками и тремя контурами.
90 100 110 120 130
Подача [%]
Характеристики котла и насоса.
Пусковой агрегат
газотурбинной установки
с гидротрансформатором Voith.
Привод для питательного насоса
котла с регулируемой муфтой Voith.
Регулируемые турбомуфты, в т. ч. с зубчатой передачей, позволяют изменять
частоту вращения питательных насосов
котлов ВД / НД с обеспечением надежности и высокого кпд. Кроме того, надежные и
экономичные гидротрансформаторы Voith
могут быть с успехом использованы в
качестве пусковых агрегатов газотурбинных установок на современных электростанциях с комбинированным циклом.
Контрольная точка
ГТ
Экономия энергии и повышение характеристик
питательных насосов котлов
Из практики известно, что на электростанциях с комбинированным циклом
каждый котел, включая котлы-утилизаторы, должен обеспечивать работу в
так называемой контрольной точке,
гарантируя тем самым безопасность
эксплуатации оборудования в условиях
перегрузки.
Рабочая точка насоса находится на
пересечении кривой характеристик
насоса с кривой гидравлического
сопротивления насоса. Работа в других
точках может быть достигнута за счет
увеличения потерь напора в системе
путем дросселирования. Помимо
потерь напора при работе с малым
расходом наблюдается также значительное снижение кпд насоса.
Гораздо более экономичный способ
регулирования подачи насоса заключается в изменении частоты вращения,
при этом кривой гидравлического
сопротивления системы ставятся в
соответствие различные характеристики насоса.
Дополнительная экономия при использовании регулирования частоты вращения может быть достигнута за счет
выбора менее дорогого клапанарегулятора и клапана-регулятора
100 % расхода (на меньший перепад
давления).
Использование регулируемой муфты
позволяет снижать частоту вращения
питательного насоса в условиях перегрузки, а также для работы в базовом
режиме и режиме частичной нагрузки.
Это позволяет существенно сократить
расходы энергии на собственные нужды. Эксплуатация насоса осуществляется с оптимальным кпд во всем
диапазоне частот вращения.
Срок службы электростанции составляет около 30 лет. Невозможно спрогнозировать цены на топливо, а также
загрузку на такой период времени. При
проектировании современных электростанций огромное значение придается
гибкости характеристик системы.
Питательные насосы котлов также
должны предусматривать гибкость в
работе. Это может быть достигнуто
только за счет применения регулируемых приводов.
Сопоставление затрат при дроссельном регулировании и применении регулируемой турбомуфты
Питательные насосы: 3 x 50 %
120
Рабочие точки
Дроссельное
регулирование
Мощность [%]
100
80
Экономия энергии
60
40
Регулируемая
турбомуфта
20
0
0
10
20
30
40
50 60
Подача [%]
70
80
90
100
110
Дроссельное
регулирование
Период
425 МВт
испытаний
7 990
10
Турбомуфты
425 МВт
Период
испытаний
10
Наработка
[ч/год]
Подача
[кг/с]
62,70
78,38
62,70
78,38
Напор
[бар]
131,99
115,21
93,50
115,21
Плотность воды питания
[кг/м3]
925,87
925,87
925,87
925,87
КПД насоса
[%]
78,96
80,00
80,00
80,00
Частота вращения насоса
[об/мин]
2 980
2 980
2 487
2 872
Поглощаемая мощность
[кВт]
1 132
1 219
791
1 219
Потери на скольжение
[кВт]
–
–
157
46
Мех. потери
[кВт]
–
–
12
12
Общая мощность
[кВт]
2 x 1 132
2 x 1 219
2 x 960
2 x 1 277
18 089 360
24 380
15 340 800
25 540
Затраты энергии в год
[кВт·ч]
Всего энергии в год
[кВт·ч]
Стоимость энергии
(1 кВт·ч: 0,0407 долл.)
[$]
18 113 740
7 990
15 366 340
737 229
625 410
Экономия: 111 819 долл.
Пример сопоставления затрат энергии при дроссельном
регулировании и применении регулируемого привода.
Пример: исследование окупаемости издержек показало, что внедрение регулирования частоты вращения
окупается обычно в период от 6 до 20 месяцев.
Регулируемые
турбомуфты с зубчатой передачей и без нее
Регулируемые турбомуфты для питательных насосов котлов ВД / СД с
Регулируемая турбомуфта типа SVTL. Муфта
самонесущая с подшипниками качения.
подачей 50 % (3 x 50 %)
Регулируемые турбомуфты представляют собой гидродинамические муфты
для сопряжения электродвигателя с
питательным насосом котла. Такие
муфты позволяют осуществлять бесступенчатое регулирование частоты
вращения насоса. Гидродинамические
муфты обеспечивают передачу мощности без износа и исключают передачу вибраций на выходной вал. Среди
прочих преимуществ — исключительно
высокая надежность и эксплуатационная готовность, плавная раскрутка
насоса и большой срок службы. Все
перечисленные особенности обеспечивают надежность и экономичность
насоса в эксплуатации.
Регулируемые муфты с зубчатой
передачей для питательных насосов
котлов ВД / СД подачей 100 %
(2 x 100 %)
PDS
PI
PS
PS
4...20 mA
Регулируемая турбомуфта с зубчатой передачей, тип
R..K..M. Сочетание повышающего редуктора с высокими характеристиками и регулируемой муфты.
При необходимости передачи более
высокой мощности при высоких
скоростях применяются турбомуфты с
зубчатой передачей. Выпускаются
агрегаты с подводимой мощностью до
10 000 кВт и частотой вращения до
6 000 об/мин.
Надежная конструкция позволяет
обеспечить коэффициент надежности
99,8 % при использовании асинхронного двигателя с короткозамкнутым
ротором. К их преимуществам для
пользователей относятся также низкая
стоимость эксплуатации и обслуживания, высокая точность регулирования и
малое энергопотребление.
Гидротрансформаторы для пуска и прокрутки
газотурбинных двигателей
Характеристика зависимости крутящего момента от частоты вращения у
гидротрансформатора Voith отлично соответствует условиям запуска
газотурбинного двигателя. Обеспечивается высокий момент на этапах
трогания и увеличения числа оборотов для вывода ГТД на устойчивый режим.
Комплектный пусковой агрегат, состоящий из электродвигателя,
гидротрансформатора Voith и устройства прокрутки.
Характеристики гидротрансформатора
без труда адаптируются в точном
соответствии с условиями запуска
газотурбинного двигателя. За счет
применения регулируемых направляющих лопаток и индивидуальной настройки гидравлических контуров достигаются оптимальные параметры запуска.
Благодаря применению агрегатов Voith
обеспечивается высокая надежность
запуска. Коэффициент готовности
системы превышает 99,9 %.
В гидротрансформаторе предусмотрен
слив жидкости, что позволяет отказаться от установки муфты сцепления,
требуемой для разъединения стартера
и ГТД. При использовании гидродинамической передачи исключается проблема крутильных колебаний.
Упрощенный разрез гидротрансформатора
Voith со встроенным устройством прокрутки.
Устройство прокрутки
Комплектные пусковые агрегаты
Для обеспечения возможности медленной прокрутки ГТД на вторичной стороне гидротрансформатора может быть
смонтировано устройство прокрутки,
что позволяет повысить экономичность
и компактность установки.
Гидротрансформатор, электродвигатель и маслосистема устанавливаются
на едином основании, что дает возможность использовать все преимущества
приобретения готового комплектного
узла у одного поставщика, такие как
малое число сопряжений, компактность и наличие одной компании, отвечающей за весь узел.
Схема газотурбинной установки. Пусковой
агрегат состоит из электродвигателя,
преобразователя крутящего момента
и устройства прокрутки.
M
ГТ
Система пуска
Генератор
Газотурбинный двигатель
Cr 303 ru, aik-SDL / K&E, 02.2007, 1500. Габаритные размеры и иллюстрации приведены без каких-либо обязательств. Подлежат изменениям.
Voith Turbo GmbH & Co. KG
Variable Speed Drives
Voithstr. 1
74564 Crailsheim, Germany
Tel. +49 7951 32-261
Fax +49 7951 32-650
[email protected]
www.voithturbo.com/variable-speed