辅机冷却水系统

　　(71)申请人国能锦界能源有限责任公司地址719319陕西省榆林市神木市锦界工业园区

　　(74)专利代理机构北京英创嘉友知识产权代理事务所(普通合伙)11447专利代理师张兵

　　本公开涉及一种辅机冷却水系统,包括供水装置,以及冷却装置,包括用于冷却第一辅机的第一冷却装置、用于冷却第二辅机的第二冷却装置和用于冷却第三辅机的第三冷却装置,第二辅机的高度大于第一辅机的高度,第三辅机的高度大于第二辅机的高度,供水装置的出口通过第一进水管道、第二进水管道、第三进水管道与第一冷却装置、第二冷却装置、第三冷却装置的进水口连通,第一冷却装置、第二冷却装置、第三冷却装置的出水口通过第一回水管道、第二回水管道、第三回水管道与供水装置的进口连通,第一进水管道的管径小于第二进水管道的管径,第二进水管道的管径小于第三进水管道的管径。该辅机冷却水系统可以实现对不同层高的辅机设备进行完全冷却。

　　冷却装置,包括用于冷却第一辅机的第一冷却装置、用于冷却第二辅机的第二冷却装置和用于冷却第三辅机的第三冷却装置,其中,所述第二辅机的水平高度大于所述第一辅机的水平高度,所述第三辅机的水平高度大于所述第二辅机的水平高度,

　　所述供水装置的出口分别通过第一进水管道、第二进水管道、第三进水管道与所述第一冷却装置、所述第二冷却装置、所述第三冷却装置的进水口连通,所述第一冷却装置、所述第二冷却装置、所述第三冷却装置的出水口分别通过第一回水管道、第二回水管道、第三回水管道与所述供水装置的进口连通,所述第一进水管道的管径小于所述第二进水管道的管径,所述第二进水管道的管径小于所述第三进水管道的管径。

　　2.根据权利要求1所述的辅机冷却水系统,其特征在于,所述辅机冷却水系统还包括用于冷却第四辅机的第四冷却装置,其中,所述第四辅机的水平高度等于所述第二辅机的水平高度,所述第四冷却装置的进水口通过第四进水管道与所述第三进水管道连通,所述第四冷却装置的出水口通过第四回水管道与所述第三回水管道连通,

　　3.根据权利要求1所述的辅机冷却水系统,其特征在于,所述第一辅机包括真空泵单元、前置泵单元和电泵单元,

　　所述第一冷却装置包括用于冷却所述真空泵单元的真空泵冷却器、用于冷却所述前置泵单元的前置泵冷却器和用于冷却所述电泵单元的电泵冷却器,

　　所述真空泵冷却器、所述前置泵冷却器和所述电泵冷却器并联布置在所述第一进水管道和所述第一回水管道之间。

　　4.根据权利要求1所述的辅机冷却水系统,其特征在于,所述第二辅机包括大机润滑油泵,所述第二冷却装置包括大机润滑油冷却器。

　　5.根据权利要求1所述的辅机冷却水系统,其特征在于,所述第三辅机包括空侧密封油泵、励侧氢气流路、汽侧氢气流路以及气泵密封,所述第三冷却装置包括并联布置的空侧密封油冷却器、励侧氢气冷却器、汽侧氢气冷却器以及气泵密封水冷却器。

　　6.根据权利要求2所述的辅机冷却水系统,其特征在于,所述第四辅机包括蒸汽喷射器、小机润滑油泵、氢侧密封油泵以及定子,所述第四冷却装置包括并联布置的蒸汽喷射器冷却器,小机润滑油冷却器、氢侧密封油冷却器以及定子水冷冷却器。

　　7.根据权利要求1‑6中任意一项所述的辅机冷却水系统,其特征在于,所述供水装置包括一端连接于所述第一进水管道、所述第二进水管道以及所述第三进水管道的循环水泵,所述循环水泵的另一端连接于所述第一回水管道、所述第二回水管道以及所述第三回水管道,所述第一回水管道、所述第二回水管道与所述第三回水管道与所述循环水泵的连接处设有冷却塔。

　　8.根据权利要求7所述的辅机冷却水系统,其特征在于,所述循环水泵的数量为两个且相互并联布置。

　　9.根据权利要求8所述的辅机冷却水系统,其特征在于,所述辅机冷却水系统还包括补水装置,所述补水装置连接于所述循环水泵的出水口、所述第一进水管道、所述第二进水管道以及所述第三进水管道,用于为所述辅机冷却水系统进行冷却水的补充。

　　10.根据权利要求9所述的辅机冷却水系统,其特征在于,所述补水装置包括膨胀水箱和凝结水泵,所述膨胀水箱与所述第一进水管道、所述第二进水管道、所述第三进水管道以及所述循环水泵的出水口连通,所述膨胀水箱的布置高度高于所述第三辅机的布置高度,所述凝结水泵连接于所述膨胀水箱。

　　[0001]本公开涉及汽轮机辅机冷却技术领域,具体地,涉及一种辅机冷却水系统。

　　[0002]辅机冷却水系统包括汽轮机冷却水和辅机的冷却水系统,其功能是将辅机运行中由于电涡流损耗、摩擦损耗等产生的热量带走,现有技术中,为了提高辅机冷却水系统布置的经济性,采用汽轮机高位布置技术的燃煤发电机组可以减短排汽管道的布置长度,但该布置方式导致辅机设备也分层布置,在各层辅机设备的冷却管道管径相同大小的情况下,处于高层的辅机设备内部的冷却管道的冷却水流量较小,散热效果较差,难以对高层的辅机设备进行完全冷却,不利于辅机冷却水系统的可靠运行。

　　[0003]本公开的目的是提供一种辅机冷却水系统,该辅机冷却水系统可以通过在辅机设备的不同高度布置多条支路,通过各支路间管道管径的大小不同,以解决低位辅机冷却水流量过余而高位辅机冷却水流量不足的问题,以实现对不同层高的辅机设备进行完全冷却,以至少部分地解决上述技术问题。

　　[0004]为了实现上述目的,本公开提供一种辅机冷却水系统,包括,供水装置,以及冷却装置,包括用于冷却第一辅机的第一冷却装置、用于冷却第二辅机的第二冷却装置和用于冷却第三辅机的第三冷却装置,其中,所述第二辅机的水平高度大于所述第一辅机的水平高度,所述第三辅机的水平高度大于所述第二辅机的水平高度,所述供水装置的出口分别通过第一进水管道、第二进水管道、第三进水管道与所述第一冷却装置、所述第二冷却装置、所述第三冷却装置的进水口连通,所述第一冷却装置、所述第二冷却装置、所述第三冷却装置的出水口分别通过第一回水管道、第二回水管道、第三回水管道与所述供水装置的进口连通,所述第一进水管道的管径小于所述第二进水管道的管径,所述第二进水管道的管径小于所述第三进水管道的管径。

　　[0005] 可选地,所述辅机冷却水系统还包括用于冷却第四辅机的第四冷却装置,其中,所述第四辅机的水平高度等于所述第二辅机的水平高度,所述第四冷却装置的进水口通过第四进水管道与所述第三进水管道连通,所述第四冷却装置的出水口通过第四回水管道与所述第三回水管道连通,其中,所述第四进水管道的管径小于等于所述第二进水管道的管径。

　　[0006] 可选地,所述第一辅机包括真空泵单元、前置泵单元和电泵单元,所述第一冷却装置包括用于冷却所述真空泵单元的真空泵冷却器、用于冷却所述前置泵单元的前置泵冷却器和用于冷却所述电泵单元的电泵冷却器,所述真空泵冷却器、所述前置泵冷却器和所述电泵冷却器并联布置在所述第一进水管道和所述第一回水管道之间。

　　[0007] 可选地,所述第二辅机包括大机润滑油泵,所述第二冷却装置包括大机润滑油冷却器。

　　[0008] 可选地,所述第三辅机包括空侧密封油泵、励侧氢气流路、汽侧氢气流路以及气泵

　　密封,所述第三冷却装置包括并联布置的空侧密封油冷却器、励侧氢气冷却器、汽侧氢气冷却器以及气泵密封水冷却器。

　　[0009] 可选地,所述第四辅机包括蒸汽喷射器、小机润滑油泵、氢侧密封油泵以及定子,所述第四冷却装置包括并联布置的蒸汽喷射器冷却器,小机润滑油冷却器、氢侧密封油冷却器以及定子水冷冷却器。

　　[0010] 可选地,所述供水装置包括一端连接于所述第一进水管道、所述第二进水管道以及所述第三进水管道的循环水泵,所述循环水泵的另一端连接于所述第一回水管道、所述第二回水管道以及所述第三回水管道,所述第一回水管道、所述第二回水管道与所述第三回水管道与所述循环水泵的连接处设有冷却塔。

　　[0012] 可选地,所述辅机冷却水系统还包括补水装置,所述补水装置连接于所述循环水泵的出水口、所述第一进水管道、所述第二进水管道以及所述第三进水管道,用于为所述辅机冷却水系统进行冷却水的补充。

　　[0013] 可选地,所述补水装置包括膨胀水箱和凝结水泵,所述膨胀水箱与所述第一进水管道、所述第二进水管道、所述第三进水管道以及所述循环水泵的出水口连通,所述膨胀水箱的布置高度高于所述第三辅机的布置高度,所述凝结水泵连接于所述膨胀水箱。

　　[0014] 通过上述技术方案,即本公开提供的辅机冷却水系统,在冷却水充满整个系统后,第三进水管道和第二进水管道的管径均大于第一进水管道的管径,进而提高第三进水管道和第二进水管道的冷却水的流量,提高对处于高位的第三辅机和第二辅机的冷却效果,同时,第三进水管道的管径又大于第二进水管道的管径,进而可以再次提高第三进水管道的冷却水的流量,可以解决处于低位的第一辅机冷却水流量过余而高位的第二辅机和第三辅机冷却水流量不足的问题,以实现对不同层高的辅机设备进行完全冷却。

　　[0015] 本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

　　[0016] 附图是用来提供对本公开的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本公开,但并不构成对本公开的限制。在附图中,

　　[0017] 图1是本公开示例性实施方式中提供的辅机冷却水系统管路布置的示意总图,

　　[0018] 图2是本公开示例性实施方式中提供的第一辅机和第一冷却装置的管路布置示意图,

　　[0019] 图3是本公开示例性实施方式中提供的第二辅机和第二冷却装置的管路布置示意图,

　　[0020] 图4是本公开示例性实施方式中提供的第三辅机和第三冷却装置的管路布置示意图,

　　[0021 ] 图5是本公开示例性实施方式中提供的辅机冷却水系统管路布置的平面图。

　　氢气流路,303‑汽侧氢气流路,304‑气泵密封,310‑第三冷却装置,311‑空侧密封油冷却器,312‑励侧氢气冷却器,313‑汽侧氢气冷却器,314‑气泵密封水冷却器,4‑第四辅机,401‑蒸汽喷射器,402‑小机润滑油泵,403‑氢侧密封油泵,404‑定子,410‑第四冷却装置,411‑蒸汽喷射器冷却器,412‑小机润滑油冷却器,413‑氢侧密封油冷却器,414‑定子水冷冷却器,5‑供水装置,501‑第一进水管道,502‑第二进水管道,503‑第三进水管道,504‑第一回水管道,505‑第二回水管道,506‑第三回水管道,507‑第四进水管道,508‑第四回水管道,510‑循环水泵,520‑冷却塔,6‑补水装置,610‑膨胀水箱,620‑凝结水泵。

　　[0024] 以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开,并不用于限制本公开。

　　[0025] 在本公开中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“第一、第二”等是为了区别一个要素和另一个要素,不具有顺序性和重要性,此外,不同参考附图中的同一附图标记表示相同的要素。

　　[0026] 发明人经研究发现,相关技术中,辅机冷却水系统包括汽轮机冷却水和辅机的冷却水系统,其功能是将辅机运行中由于电涡流损耗、摩擦损耗等产生的热量带走,现有技术中,为了提高辅机冷却水系统布置的经济性,采用汽轮机高位布置技术的燃煤发电机组可以减短排气管道的布置长度,但该布置方式导致辅机设备也分层布置,处于高层的辅机设备在水压不够大的情况下,辅机内部管道的冷却水流量较小,散热效果较差,难以对高层辅机进行完全冷却,不利于辅机冷却水系统的可靠运行。

　　[0027] 基于此,本公开提供一种辅机冷却水系统,参考图1至图5所示,该辅机冷却水系统包括供水装置5,以及冷却装置,冷却装置包括用于冷却第一辅机1的第一冷却装置110、用于冷却第二辅机2的第二冷却装置210和用于冷却第三辅机3的第三冷却装置310,其中,第二辅机2的水平高度大于第一辅机1的水平高度,第三辅机3的水平高度大于第二辅机2的水平高度,供水装置5的出口分别通过第一进水管道501、第二进水管道502、第三进水管道503与第一冷却装置110、第二冷却装置210、第三冷却装置310的进水口连通,第一冷却装置

　　110、第二冷却装置210、第三冷却装置310的出水口分别通过第一回水管道504、第二回水管道505、第三回水管道506与供水装置5的进口连通,第一进水管道501的管径小于第二进水管道502的管径,第二进水管道502的管径小于第三进水管道503的管径。

　　[0028] 通过这种布置方式,参考图5所示,第一冷却装置110与第一进水管道501和第一回水管道504相连,第二冷却装置210与第二进水管道502和第二回水管道505相连,第三冷却装置310与第三进水管道503和第三回水管道506相连。在该辅机冷却水系统工作过程中,冷却水会充满整个辅机冷却水系统,通过供水装置5对辅机冷却水系统内部的冷却水进行循环,以不停地通过第一冷却装置110对第一辅机1进行冷却,通过第二冷却装置210对第二辅机2进行冷却,通过第三冷却装置310对第三辅机3进行冷却,且在第三辅机3的布置高度高于第二辅机2和第一辅机1的布局下,第三进水管道503的管径大于第二进水管道502和第一进水管道501的管径,在辅机冷却水系统内部冷却水满负荷的情况下,可以提高处于最高位置的第三冷却装置310的冷却水流量,进而可以提高对处于最高位置的第三辅机3的冷却效果。

　　[0029] 发明人经相关实验,参考表1所示,将第三进水管道503的管径设为796毫米,第二进水管道502的管径设为698毫米,第一进水管道501的管径设为127.4毫米,将冷却水充入整个辅机冷却水系统工作一段时间后,第三冷却装置310对第三辅机3冷却一段时间后, “改进系统”的平均温度为56摄氏度,而“原始系统”冷却后的平均温度为68摄氏度,由此可见该辅机冷却水系统对于处于高位的第三辅机3起到了更好的冷却效果,利于辅机冷却水系统的可靠运行。

　　[0032] 在一些实施方式中,参考图1、图3和图4所示,辅机冷却水系统还包括用于冷却第四辅机4的第四冷却装置410,其中,第四辅机4的水平高度等于第二辅机2的水平高度,第四冷却装置410的进水口通过第四进水管道507与第三进水管道503连通,第四冷却装置410的出水口通过第四回水管道508与第三回水管道506连通,其中,第四进水管道507的管径小于等于第二进水管道502的管径。通过这种布置方式,由于处于最高位的第三辅机3所需的换热量较多,冷却需求最大,而第二辅机2和第四辅机4相对第三辅机3的换热量较小,冷却需求相对较小,该冷却系统通过减少进入第二冷却装置210和第四冷却装置410的流量,让一部分冷却水先通过第三进水管道503进入处于高位的第三冷却装置310,先保证对第三辅机3进行冷却换热,同时另一部分冷却水再通过第四进水管道507进入第四冷却装置410中,以实现对第四辅机4进行冷却换热,同时,第四进水管道507的管径小于等于第二进水管道

　　502,可以在不影响对处于高位的第三冷却装置310对第三辅机3进行冷却换热的前提下,保证第四冷却装置410对第四辅机4的冷却换热效果,在第四进水管道507与第二进水管道502管径相同的情况下,第四冷却装置410对第四辅机4的冷却效果等同于第二冷却装置210对第二辅机2的冷却效果,这样,第二辅机2和第四辅机4之间的运行温差可以更小,利于辅机安全运行。

　　[0033] 在其他实施方式中,在第二辅机2换热需求大于第四辅机4换热需求的情况下,第四进水管道507的管径也可以小于第二进水管道502的管径,这样,进入第二进水管道502的冷却水流量会相对增多,进入第四进水管道507的管径的冷却水流量会相对减少,这样,可以提高第二冷却装置210对第二辅机2的冷却效果,本公开对此不作限定。

　　[0034] 发明人经相关实验,参考表2所示,将冷却水充入整个辅机冷却水系统工作一段时间后,第二冷却装置210对第二辅机2、第四冷却装置410对第四辅机4冷却一段时间后, “改进系统”的平均温度为52摄氏度,而“原始系统”冷却后的平均温度为71摄氏度,由此可见该辅机冷却水系统对于第二辅机2和第四辅机4起到了更好的冷却效果,利于辅机冷却水系统的可靠运行。

　　[0038] 在一些实施方式中,参考图2所示,第一辅机1包括线包括用于冷却线的电泵冷却器113,线并联布置在第一进水管道501和第一回水管道504之间。通过这种方式,第一辅机1布设在距地0m处,线可以对线中的各个辅机设备进行冷却,前置泵冷却器112可以对前置泵单元102中的各个辅机设备进行冷却,电泵冷却器113可以对电泵单元103中的各个辅机设备进行冷却,参考图2所示,线三个单元以相互并联的方式连接于第一进水管道501和第一回水管道504,在这种布置方法下,线之间也因各个单元之间的并联方式而并联布置,通过这种布置方式,三个单元之间均独立接收来自第一进水管道501的冷却水,可以进一步提高各个单元之间辅机的冷却效果。

　　[0039] 在其他实施例中,本公开对线中任意一个独立单元中辅机设备的布置方式不作限定,例如,参考图2所示,在线中设有三条相互并联的管路,三条管路上分别穿过辅机设备中的第一真空泵、第二真空泵和第三真空泵,线可以包括对第一真空泵进行冷却的第一真空泵冷却器、对第二真空泵进行冷却的第二真空泵冷却器以及对第三真空泵进行冷却的第三线中设有三条相互并联的管路,三条管路上分别穿过辅机设备中的凝结水泵轴承、前置泵电机和前置泵机械密封,前置泵冷却器112可以包括对凝结水泵轴承进行冷却的凝结水泵轴承冷却器,对前置泵电机进行冷却的前置泵电机冷却器,以及对前置泵机械密封进行冷却的前置泵机械密封冷却器。

　　[0041 ] 同样的,参考图2所示,电泵单元103中设有三条相互并联的管路,三条管路分别穿过辅机设备中的电泵电机、电泵机械密封和电泵润滑油箱,电泵冷却器113可以包括对电泵电机进行冷却的电泵电机冷却器、对电泵机械密封进行冷却的电泵机械密封冷却器以及对电泵润滑油箱进行冷却的电泵润滑油冷却器。

　　[0042] 在一些实施方式中,参考图3所示,第二辅机2包括大机润滑油泵201 ,第二冷却装置210包括大机润滑油冷却器211。通过这种布置方式,大机润滑油冷却器211可以对大机润滑油泵201进行冷却,且经相关实验验证,大机润滑油泵201的换热需求量较其他辅机较高,参考图3所示,第二冷却装置210包括相互并联的两条管路,且两条支路均连接于第二进水管道502和第二回水管道505,两条支路上均设置有大机润滑油冷却器211,采用双管输水的方式,可以提高对大机润滑油泵201的冷却效果。

　　[0043] 在一些实施方式中,参考图4所示,第三辅机3包括空侧密封油泵301、励侧氢气流路302、汽侧氢气流路303以及气泵密封304,第三冷却装置310包括并联布置的空侧密封油

　　冷却器311、励侧氢气冷却器312、汽侧氢气冷却器313以及气泵密封水冷却器314。通过这种方式,空侧密封油冷却器311可以对空侧密封油泵301进行冷却,励侧氢气冷却器312可以对励侧的氢气进行冷却,汽侧氢气冷却器313可以对汽侧的氢气进行冷却,气泵密封水冷却器314可以对气泵密封304进行冷却,参考图3所示,空侧密封油泵301、励侧氢气流路302、汽侧氢气流路303和气泵密封304所对应的管路相互并联连接于第三进水管道503和第三回水管道506,同时,励侧氢气流路302和汽侧氢气流路303之间又相互并联,在这种布置方法下,由于处于高位的第三辅机3换热需求量较高,相互并联的励侧氢气流路302和汽侧氢气流路303通过励侧氢气冷却器312和汽侧氢气冷却器313共同对氢气进行冷却,提高了对氢气的冷却效果,且空侧密封油泵301、励侧氢气流路302、汽侧氢气流路303以及气泵密封304均独立接收来自第三进水管道503的冷却水,可以进一步提高冷却水对各个辅机设备的冷却效果。

　　[0044] 在一些实施方式中,参考图3所示,第四辅机4包括蒸汽喷射器401、小机润滑油泵

　　402、氢侧密封油泵403以及定子404,第四冷却装置410包括并联布置的蒸汽喷射器冷却器

　　411,小机润滑油冷却器412、氢侧密封油冷却器413以及定子水冷冷却器414。通过这种布置方式,蒸汽喷射器401、小机润滑油泵402、氢侧密封油泵403以及定子404所对应的四条冷却管路相互并联连接,在这种布置方法下,蒸汽喷射器冷却器411、小机润滑油冷却器412、氢侧密封油冷却器413以及定子水冷冷却器414之间也并联设置在对应的管路上,通过这种布置方式,四条管路均独立接收来自第四进水管道507的冷却水,可以进一步提高对各个辅机的冷却效果。

　　[0045] 在其他实施方式中,蒸汽喷射器401、小机润滑油泵402所在支路的换热需求较大,此时蒸汽喷射器401和小机润滑油泵402所在支路的管道可以选用管径大于氢侧密封油泵403和定子404所在支路的管道,这样,可以增加蒸汽喷射器401和小机润滑油泵402所在支路的冷却水流量,提高了对蒸汽喷射器401和小机润滑油泵402的冷却效果。

　　[0046] 在一些实施方式中,参考图1和图5所示,供水装置5包括一端连接于第一进水管道

　　501、第二进水管道502以及第三进水管道503的循环水泵510,循环水泵510的另一端连接于第一回水管道504、第二回水管道505以及第三回水管道506,第一回水管道504、第二回水管道505与第三回水管道506与循环水泵510的连接处设有冷却塔520。通过这种方式,循环水泵510可以为整个辅机冷却水系统内部流通的冷却水进行循环,可以在该辅机冷却水系统开始工作后,源源不断地为系统中各部分的辅机进行冷却水的供水循环,冷却水可以一直对辅机设备进行冷却,冷却水经由各部分的辅机进行冷却换热后,可以通过冷却塔520进行二次冷却,冷却后的水再次通过循环水泵510进入各辅机的冷却流路中进行循环,提高了对辅机设备的冷却效果。