一种汽电双驱动的空增压机组的制作方法

1.本实用新型涉及动力机械领域，特别涉及一种汽电双驱动的空增压机组。


背景技术：

2.目前在铜精矿冶炼行业中富氧强化冶炼已得到广泛应用，冶炼工艺装备及其配套的空分制氧装置趋于大型化，铜冶炼综合能耗与工艺装置动力消耗、流程余热回收利用水平直接相关，因受工艺过程匹配性、机泵分散布置、系统负荷波动、开停车工况等工程及生产因素影响，铜精矿冶炼流程中余热回收副产的中压蒸汽仍普遍用于汽轮机发电，空分制氧系统的压缩机通常为电力驱动。近年来随着节能减排、绿色制造的不断推进，以铜冶炼副产的中压蒸汽为功率源直接驱动机泵、减少能量转换次数及工程步骤进而提高能量利用率，已成为铜冶炼行业的节能降耗的研究热点。现有部分铜冶炼企业与压缩机制造厂商联合进行了汽电双驱同轴机组的探索性开发，但其汽轮机和电动机同轴系布置在压缩机的一侧，存在汽轮机满负荷工作时电机从动跟转造成电机轴承无为磨损或损坏以及电机本体故障必须机组停机处理的问题和隐患，对铜冶炼生产连续性及环境风险控制潜在构成威胁。因此，针对铜精矿冶炼流程所产中压蒸汽持续开发既安全可靠又很好地适应铜冶炼生产工艺需求的高效节能技术，仍为铜冶炼企业进一步节能降耗、提高经济效益、践行绿色发展理念的提高性研发任务之一。


技术实现要素：

3.针对现有铜冶炼流程中压蒸汽利用和空分压缩机组节能技术的不足，本实用新型的目的在于，依据铜冶炼工艺以及空分制氧过程控制的工艺匹配要求，提供一种利用铜冶炼中压蒸汽的汽电异侧双驱动的空增压机组，可灵活地适应空分制氧工艺控制与铜冶炼生产流程工况条件的变化，实现机组运行模式的切换及变速调节，消除汽电同侧同轴机组存在的潜在隐患。
4.本实用新型所采用的技术方案为：
5.一种汽电双驱动的空增压机组，包括汽轮机(1)、变速离合器(2)、空增压机(3)、超越离合器(4)、中压变频电机(5)、排汽隔断阀(6)；汽轮机(1)、变速离合器(2)、空增压机(3)、超越离合器(4)、中压变频电机(5)同轴系平行布置；所述汽轮机(1)的蒸汽入口与铜冶炼系统副产蒸汽的管道连接，所述汽轮机(1)的蒸汽入口还连接有蒸汽支路，所述蒸汽支路上设置有减温减压器和旁路阀(7)，所述蒸汽支路排气口与汽轮机(1)的蒸汽出口连接，所述汽轮机(1)的蒸汽出口连接有排汽隔断阀(6)。
6.进一步的，所述汽轮机(1)输出轴与变速离合器(2)输入轴连接，变速离合器(2)输出轴与空增压机(3)的多轴齿轮箱主轴的一端连接，空增压机(3)的多轴齿轮箱主轴的另一端与超越离合器(4)输出轴连接，超越离合器(4)输入轴与中压变频电机(6)输出轴连接。
7.进一步的，所述汽轮机(1)由汽轮机控制系统(8)控制，所述中压变频电机(6)由中压变频控制系统(9)控制。
8.进一步的，所述空增压机(3)采用空压、增压一体化整体组装式离心压缩机，其多轴齿轮箱主轴为双轴伸结构。
9.进一步的，所述汽轮机(1)采用凝汽式汽轮机，汽轮机(1)的动力源包括铜冶炼系统副产的中压饱和蒸汽和经烟气制酸转化提质的中压过热蒸汽。
10.本实用新型的有益效果为：
11.以铜冶炼生产流程副产的中压蒸汽为动力源，采用汽轮机直接空分制氧系统的空增压机，同时依据铜冶炼及空分制氧的工艺匹配要求同轴配置中压变频电机，机组中汽轮机
→
变速离合器
→
空增压机
←
超越离合器
←
中压变频电机同轴系平行布置，该机组可依据不同工况在电力驱动、汽电联合驱动、蒸汽驱动三种运行模式之间相互切换，调控灵活便捷。汽轮机运行时将中压饱和蒸汽或中压过热蒸汽的热能直接转换为机械能，无需经过二次电能的转换；汽轮机满负荷工作时电机侧的超越离合器脱开、规避了同侧布置存在的电机轴承无为磨损及电机故障处理影响机组运行的系列问题，提高了机组轴系安全性和稳定性；同时设置具有减温减压的蒸汽支路可实现开机和停机过程蒸汽零排放、有效回收凝结水。该机组工艺匹配好、安全可靠、能效高、经济效益好，可适应铜冶炼及空分系统的工况变化，提高铜冶炼生产过程的能量利用率。
附图说明
12.图1为本实用新型的空增压机组配置示意图。其中，1、汽轮机，2、变速离合器，3、空增压机，4、超越离合器，5、中压变频电机，6、排汽隔断阀，7、旁路阀，8、汽轮机控制系统，9、中压变频控制系统。
具体实施方式
13.以下结合实例及附图详述本实用新型。
14.参见图1，一种汽电双驱动的空增压机组，包括汽轮机1、变速离合器2、空增压机3、超越离合器4、中压变频电机5、排汽隔断阀6。汽轮机1、变速离合器2、空增压机3、超越离合器4、中压变频电机5同轴系平行布置。具体连接关系如下：
15.汽轮机1输出轴与变速离合器2输入轴连接，变速离合器2输出轴与空增压机3的多轴齿轮箱主轴的一端连接，空增压机3的多轴齿轮箱主轴的另一端与超越离合器4输出轴连接，超越离合器4输入轴与中压变频电机5输出轴连接。
16.汽轮机1为凝汽式工业拖动汽轮机，汽轮机1的蒸汽入口与铜冶炼系统副产蒸汽的管道连接，汽轮机1的蒸汽入口还连接有蒸汽支路，所述蒸汽支路上设置有减温减压器和旁路阀7，蒸汽支路排气口与汽轮机1的蒸汽出口连接，汽轮机1的蒸汽出口连接有排汽隔断阀6。汽轮机1由汽轮机控制系统8控制。
17.空增压机3采用空压、增压一体化整体组装式离心压缩机，空压段采用三级三段压缩、增压段采用一级一段压缩，配置多轴齿轮箱，多轴齿轮箱的主轴为双轴伸结构，是空分制氧系统的核心设备。
18.中压变频电机5由中压变频控制系统9控制。
19.汽轮机1的动力源包括铜冶炼系统副产的中压饱和蒸汽和经烟气制酸转化提质的中压过热蒸汽。
20.本实用新型的汽电双驱动的空增压机组的工作原理如下：
21.原始开车阶段：中压变频控制系统9投运，启动中压变频电机5，将中压变频电机5输出转速经中压变频控制系统9调至空增压机3开车需求转速，此时变速离合器2处脱开状态，空增压机3由中压变频电机5电力驱动。
22.电力驱动模式：汽轮机1正常运行时，遇铜冶炼系统紧急停车或蒸汽不能满足汽轮机1运行要求或空增压机3控制转速低于汽轮机1可调转速或汽轮机1出现故障时，中压变频控制系统9投运，启动中压变频电机5，将中压变频电机5输出转速经中压变频控制系统9调至空增压机3控制转速，此时超越离合器4啮合，接下来同步降低汽轮机1转速，直至变速离合器2脱开，由中压变频电机5单独驱动空增压机3。
23.汽电联合驱动模式：空增压机3已处于电力驱动模式运行，当铜冶炼副产蒸汽参数满足汽轮机1冲转条件时，汽轮机1挂闸，汽轮机控制系统8投运，控制汽轮机1进汽调阀开度改变进汽流量，实现汽轮机1转速控制，经过暖机过程后，控制汽轮机1转速大于空增压机3控制转速，变速离合器2啮合，由汽轮机1与中压变频电机5同轴联合驱动空增压机3。
24.蒸汽驱动模式：空增压机3已处于汽轮机1与中压变频电机5同轴联合驱动模式运行，汽轮机1启动暖机结束，当汽轮机1运行平稳且铜冶炼副产蒸汽供应足够时，通过中压变频控制系统9降低中压变频电机5频率调低转速，直至超越离合器4脱开，由汽轮机1单独驱动空增压机3。
25.在电力驱动模式运行、变速离合器2处脱开状态时，汽轮机1转速等于0或低于空增压机3控制转速，旁路阀7处于开启状态。
26.汽轮机1转速等于0，排汽隔断阀6处于关闭状态；汽轮机1转速大于0，排汽隔断阀6处于开启状态。
27.蒸汽支路的排汽和汽轮机1的排汽合并汇入空冷岛凝汽系统，回收凝结水。
28.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的详细说明，不能理解为对本实用新型的限制，在不脱离本实用新型技术路线的前提下，做出利用铜冶炼中压蒸汽的汽电双驱动的空增压机组的等同替代，均应视为属于本实用新型由权利要求书确定的保护范围。