在电力行业,汽轮机冲转定速3000r/min是一个重要进度节点。
汽轮机为什么定速3000r/min(转/分钟)?首先需要明确的是:不是所有汽轮机都运行在3000r/min。汽轮机按用途一般分两大类,一是发电汽轮机,二是驱动汽轮机。
1、发电汽轮机,即主要用汽轮机驱动发电机进行发电的汽轮机。汽轮机的转速与发电机转速相关,同步发电机转速公式为: n=60f/p
n:转速r/min
f:频率Hz
p:极对数
由于国内电网频率为50Hz,发电机极对数一般为1,所以:n=60×50/1=3000r/min常规汽轮机与发电机直接相连进行驱动,所以汽轮机转速也为3000r/min。
为了提高小型汽轮机组效率,开发了高转速汽轮机(如5000r/min),高转速汽轮机与发电机中间还多了减速箱,通过减速箱,将转速降低至3000r/min。上述是针对50Hz的电网频率的,世界上除了50Hz的电网频率还有60Hz的电网频率(如沙特等国家),那么相应的转速也不一样:n=60×60/1=3600r/min
对于核电汽轮机,由于蒸汽参数较低,叶片长度很长,为减小应力,核电汽轮机一般采用1500r/min(半转速),根据公式,其相应的发电机极对数也需调整为2。n=60×50/2=1500r/min
综上,发电汽轮机转速也有多种,不同使用情景,转速各异,但基本为定转速运行。
2、驱动汽轮机驱动汽轮机,即汽轮机作为原动机,驱动风机、泵、压缩机等设备。汽轮机所需的转速主要由被驱动设备决定,多为变转速运行。电厂运用较多的是给水泵汽轮机和引风机汽轮机。通常所称的“给水泵小机”并不是指给水泵,而是驱动给水泵的汽轮机,转速范围一般为3000~6000r/min,通过调整转速从而调整给水泵出力。
对于前置泵和主给水泵同平台布置的项目(前置泵、主泵均由汽轮机驱动),一般汽轮机机尾与主给水泵直接相连,前置泵通过减速箱与汽轮机机头相连。
引风机汽轮机,即由汽轮机驱动锅炉引风机,由于引风机转速范围一般为700~1100r/min,汽轮机转速范围一般为3000~6000r/min,所以需通过配置减速箱,将转速降低至引风机合适的转速区间。
3、“汽电双驱”汽轮机。还有一种汽轮机,兼有驱动和发电的作用,在驱动风机领域应用较多。汽轮机变速离合器电机风机机组轴系系统为:汽轮机—变速离合器—电机—风机(或其它设备)。
启动时,电机直接带动风机工作,汽轮机和电机经变速离合器分离。当汽轮机达到变速离合器设定转速时,变速离合器自动使汽轮机与电机啮合,电机根据风机轴功率情况运行在电动状态或发电状态:当汽轮机输出功率小于等于风机功率时,电机处于电动机状态或空载状态;当风机功率需求减少,电机将汽轮机多余的机械能转换为电能,并入电网,转为发电机运行状态。此模式下,汽轮机转速基本为定转速运行(高转速)。
综上,汽轮机根据不同使用情景,转速各异。