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热力发电厂基础知识概论1.简述汽轮机工作的差不多原理。
答：具有一定压力、温度的蒸汽，进入汽轮机，流过喷嘴并在喷嘴内膨胀获得专门高的速度。
高速流淌的蒸汽流经汽轮机转子上的动叶片做功，当动叶片为反动式时，蒸汽在动叶中发生膨胀产生的反动力亦使动叶片做功，动叶带动汽轮机转子，按一定的速度平均转动。
这确实是汽轮机最差不多的工作原理。
从能量转换的角度讲，蒸汽的热能在喷嘴内转换为汽流淌能，动叶片又将动能转换为机械能，反动式叶片，蒸汽在动叶膨胀部分，直截了当由热能转换成机械能，2.什么是汽轮机设备，它包括哪些部分？答：汽轮机本体和保证它正常运行所必需的一套附属设备以及连接这些设备的管道，那个总和称为汽轮机设备。
近代汽轮机设备包括以下各部分。
⑴汽轮机本体要紧由以下部分组成：①配汽机构：包括主蒸汽导管、自动主汽门、调剂阀等；②汽轮机转子：指汽轮机所有转动部件的组合体，要紧有工作叶片、叶轮和轴等；③汽轮机静子：指汽轮机的静止部分，包括汽缸、隔板、喷嘴、轴封和轴承等。
⑵调剂保安油系统要紧包括调速器、油动机、调剂阀、油箱、主油泵、辅助油泵和保安设备等。
其作用是调整进入汽轮机的蒸汽量，使蒸汽流量与外界负荷相适应，并保证汽轮机工作时的安全和供给轴承等所需的润滑油。
⑶凝汽及抽气系统要紧设备有凝汽器、凝聚水泵、抽气器、循环水泵和冷水塔等，其作用是保证汽轮机排汽凝聚。
⑷回热加热系统要紧设备有低压加热器、除氧器和高压加热器等，其作用是对凝聚水和给水进行加热。
3.排汽缸的作用是什么?什么缘故排汽缸要装喷水降温装置?答：排汽缸的作用是将汽轮机末级动叶排出的蒸汽导入凝汽器中。
在汽轮机起动、空载及低负荷时，蒸汽流通量专门小，不足以带走蒸汽与叶轮摩擦产生的热量，从而引起排汽温度升高，排汽缸温度也升高。
排汽温度过高会引起排汽缸较大的变形，破坏汽轮机动静部分中心线的一致性，严峻时会引起机组振动或其它事故。
因此、大功率机组都装有排汽缸喷水降温装置。
P55.小练习根据自己所掌握的知识，请尝试回答：1）1kWh= 3600 kJ2）一台300MW机组，每天能发多少度电？假如上网电价是0.3元，一天的收入是多少?答：1小时能发：300MW*1h=30万kwh = 30万度1天能发：30万（度/h）*24h = 720万度1天的收入：720万（度/天）*0.3元= 216万元P56.小练习电能的生产通过发电、输电、变电、配电和用电五个环节同时进行。
请问电能从电厂出来为什么要升压（变电）？答：因为输送一定功率的电能时，电压愈高，线路中的电流就愈小，所以线路的电压降落和功率损耗就愈小。
P57.小练习发电厂是将各种一次能源转变电能的工厂。
按照一次能源的不同发电厂可分为下列类型：火力发电厂、水力发电厂、核电厂、太阳能发电、风力发电、其他电厂。
答：地热发电、生物质发电、潮汐发电、垃圾焚烧发电厂P59.小练习电能转化为热能需要条件吗？（热量从高温传向低温）答：不需要。
热能转化为电能需要条件吗？（热量从低温传向高温）答：需要：热能转化为机械能，机械能转化为电能。
尝试画出火力发电厂的最基本动力循环：P62.小练习煤的成分有哪些？答：煤的成分可以用工业分析来描述，包括固定碳、水分、灰分和挥发分P65.小练习汽轮机的形状为什么是这样的？答：高温高压的蒸汽在汽轮机里面做功，使压力降低体积膨胀，梯形的汽轮机有利于减小流动阻力，最大限度将蒸汽的压力能转化为汽轮机转子的动能。
P66.小练习请分析电厂的效率大约为多少？影响效率的主要因素是什么？答：燃料的化学能转化为水蒸汽热能的效率为：100%-14%=86%水蒸汽热能转化为电能的效率为（见图）：100%-0.9%-0.8%-1.0%-60.2%-3.2%=33.9%该发电厂的效率：86%*33.9%=29%影响效率的主要因素是：锅炉的排烟损失、凝汽器的冷源损失。
第一章发电厂及其建设概论(一)、电力工业概况我国的电力工业起步较晚，发展速度缓慢，布局也很不合理。
1949年，全国的装机容量是1850MW，年发电量仅43亿Kwh，而且主要分布在京、津、沪及沿海大城市。
解放以后，党和政府十分重视电力工业的发展，对电力工业作了重点安排。
到70年代末，全国的装机容量已达65000MW，年发电量3000亿Kwh。
但，这样的装机容量和发电量还远远满足不了工农业生产和人民生活水平发展的需要。
电力工业发展的迟缓严重制约着中国社会的发展。
各种经验证明，电力工业发展的速度，总是超过国民经济发展速度的。
借鉴世界上发达国家的经验，结合我国的实际情况，制定了我国电力工业开发方针：(1)是尽可能多开发水电；(2)是大力发展火电，重点是建设矿区火电站；(3)是适当发展核电；(4)是大力发展电网；(5)是发电能源多样化。
在这个方针指引下，我国的电力基建达到了一个鼎盛时期，从80年代初到90年代初，每年的新装机容量人5000MW到10000MW，全国的总装机容量达到17亿MW，年发电量8000亿Kwh。
在这种大好形势下，却发生了需用电的用不上电，该发电的送不出去，供电成本高，能源浪费，环境污染等各种各样的问题。
根据我国国民经济发展的新方向，电力工业发展也随之作出调整，并制定了新的电力工业发展方针：(1)是大力发展水电；(2)是适当发展核电；(3)是调整火电结构；(4)是改造城乡电网。
在这个方针指引下，我国的电力工业发展出现了一个斩新的局面。
一大批有影响的水电站、核电站建成，用大手笔改造城乡电网，火电厂以大容量、高效率、低污染方向发展，发电、供电、用电的布局日趋合理。
(二)、发电厂工作原理发电厂是生产电能的工厂，电能是二次能源。
发电厂即是把一次能源转换成二次能源——电能的工厂。
生产电能所利用的一次能源很多，如：火力、水力、核能、风力、太阳能、潮汐和地热等等。
到目前为止，由于各国发展的不平衡，利用一次能源的水平也不一样，而我国生产电能则主要是火力，而且主要以燃煤为主，约占全国发电量的70～80%，其次是水力和核能。
《发电厂概论》教学大纲一、课程的性质、地位与任务课程性质：专业基础课（考查）地位和任务：“发电厂动力部分”是电力工程管理专业的一门专业基础课程。
本书分为相对独立的四大部分：火力发电厂动力系统、水力发电厂动力系统、核能发电厂动力系统和新型发电动力系统。
分别阐述了发电厂动力部分的理论基础，主要动力设备结构、工作原理、系统组成和运行方式。
主要论述现代大、中型热力发电厂热力过程的基本原理；研究热力发电厂主要热力设备的作用、原理和基本结构；热力发电厂的热经济性指标。
二、教学基本要求了解应比较全面系统地掌握热能与机械能之间相互转换的基础理论；并了解其工作原理、主要动力设备的组成、作用、结构特点及工作原理的基础知识；理解常规发电和新能源发电的生产过程；掌握具备发电厂动力部分安全经济运行和能量转换的效率分析能力及其简单的计算能力。
四、教学内容与学时安排第一章电力生产概述 4学时本章教学目的和要求：目的是了解各类发电动力形式特点，热力学两大定律的实质。
掌握热力学两大定律在实际应用中的不同表达形式。
教学重点：各类发电动力特点和热力学基本定律。
教学难点：热力学第二定律。
教学内容第一节电力生产一、我国电力工业的现状及发展二、各类发电动力形式的特点三、能源及热力学定律第二章燃料和锅炉热平衡 8学时本章教学目的和要求：了解锅炉机组热平衡试验，掌握掌握热平衡方程。
教学重点：煤组成成分。
教学难点：热平衡方程。
教学内容第一节燃料的组成一、煤的组成成分二、煤的一些特性三、煤粉的性质第二节热平衡方程第三章锅炉设备14学时本章教学目的和要求：了解锅炉燃料的特性指标及风、烟、煤系统，掌握锅炉设备的组成、分类及作用。
教学重点：电厂锅炉设备的组成、结构、分类及其作用。
教学难点：1、电厂锅炉的整体结构。
2、各个设备的运作情况。
教学内容第一节锅炉的基本特征一、锅炉的本体结构二、制粉系统设备第二节燃烧系统设备第三节烟风系统设备第四节锅炉汽水系统设备第四章汽轮机设备及系统14学时本章教学目的和要求：了解凝结水系统及设备，掌握汽轮机本体系统及其辅助设备系统。
题目：发电厂三大设备工艺及控制系统专业班级：11电气电力4班姓名: 杨先靖学号：0415目录1摘要......................................................................................... (1)2关键词 (1)3三大设备工艺 (1)4控制系统.................................................................................................................5参考文献................................................................................................................摘要：本文通过介绍发电厂的主要设备工艺及一些控制系统来大致了解发电厂的工作内容和发电厂的相关环境。
关键词：发电厂发电机锅炉汽机控制系统一．三大设备工艺1.1 发电机发电机主要由定子、转子、端盖.电刷.机座及轴承等部件构成。
定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。
转子由转子铁芯、转子磁极（有磁扼.磁极绕组）、滑环、（又称铜环.集电环）、风扇及转轴等部件组成。
通过轴承、机座及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，通过滑环通入一定励磁电流，使转子成为一个旋转磁场，定子线圈做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。
由于电刷与转子相连处有断路处，使转子按一定方向转动，产生交变电流所以家庭电路等电路中是交变电流，简称交流电。
中国电网输出电流的频率是50赫兹。
由于每一次能源形态的不同，可以制成不同的发电机。
利用水利资源和水轮机配合，可以制成水轮发电机；由于水库容量和水头落差高低不同，可以制成容量和转速各异的水轮发电机。
发电厂三大设备工艺及控制系统火力发电厂是利用化石燃料燃烧释放的热能发电的动力设施，包括燃料燃烧释热和热能电能转换以及电能输出的所有设备、装置、仪表器件，以及为此目的设置在特定场所的建筑物、构筑物和所有有关生产和生活的附属设施。
主要有蒸汽动力发电厂、燃气轮机发电厂、内燃机发电厂几种类型。
（一）火力发电厂的三大工艺火力发电系统主要由燃烧系统（以锅炉为核心）、汽水系统（主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成）、电气系统（以汽轮发电机、主变压器等为主）、控制系统等组成。
前二者产生高温高压蒸汽；电气系统实现由热能、机械能到电能的转变；控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。
1.1汽水系统：火力发电厂的汽水系统是由锅炉、汽轮机、凝汽器、高低压加热器、凝结水泵和给水泵等组成，他包括汽水循环、化学水处理和冷却系统等。
水在锅炉中被加热成蒸汽，经过热器进一步加热后变成过热的蒸汽，再通过主蒸汽管道进入汽轮机。
由于蒸汽不断膨胀，高速流动的蒸汽推动汽轮机的叶片转动从而带动发电机。
为了进一步提高其热效率，一般都从汽轮机的某些中间级后抽出作过功的部分蒸汽，用以加热给水。
在现代大型汽轮机组中都采用这种给水回热循环。
此外，在超高压机组中还采用再热循环，既把作过一段功的蒸汽从汽轮机的高压缸的出口将作过功的蒸汽全部抽出，送到锅炉的再热汽中加热后再引入气轮机的中压缸继续膨胀作功，从中压缸送出的蒸汽，再送入低压缸继续作工。
在蒸汽不断作功的过程中，蒸汽压力和温度不断降低，最后排入凝汽器并被冷却水冷却，凝结成水。
凝结水集中在凝汽器下部由凝结水泵打至低压加热再经过除氧气除氧，给水泵将预加热除氧后的水送至高压加热器，经过加热后的热水打入锅炉，再过热器中把水已经加热到过热的蒸汽，送至汽轮机作功，这样周而复始不断的作功。
在汽水系统中的蒸汽和凝结水，由于疏通管道很多并且还要经过许多的阀门设备，这样就难免产生跑、冒、滴、漏等现象，这些现象都会或多或少地造成水的损失，因此我们必须不断的向系统中补充经过化学处理过的软化水，这些补给水一般都补入除氧器中。
电厂汽水系统流程示意图1.2燃烧系统：燃烧系统是由输煤、磨煤、粗细分离、排粉、给粉、锅炉、除尘、脱流等组成。
是由皮带输送机从煤场,通过电磁铁、碎煤机然后送到煤仓间的煤斗内,再经过给煤机进入磨煤机进行磨粉，磨好的煤粉通过空气预热器来的热风，将煤粉打至粗细分离器，粗细分离器将合格的煤粉（不合格的煤粉送回磨煤机），经过排粉机送至粉仓，给粉机将煤粉打入喷燃器送到锅炉进行燃烧。
而烟气经过电除尘脱出粉尘再将烟气送至脱硫装置，通过石浆喷淋脱出流的气体经过吸风机送到烟筒排人天空。
电厂煤粉炉燃烧系统流程图1.3发电系统：发电系统是由副励磁机、励磁盘、主励磁机（备用励磁机）、发电机、变压器、高压断路器、升压站、配电装置等组成。
发电是由副励磁机（永磁机）发出高频电流，副励磁机发出的电流经过励磁盘整流，再送到主励磁机，主励磁机发出电后经过调压器以及灭磁开关经过碳刷送到发电机转子，当发电机转子通过旋转其定子线圈便感应出电流，强大的电流通过发电机出线分两路，一路送至厂用电变压器，另一路则送到SF6高压断路器，由SF6高压断路器送至电网。
发电厂电气系统示意图二．发电厂的主要设备在发电厂中，实现“燃料”能量释放、传递和向机械能形成转换的系统和设备称作发电厂的动力部分，主要有锅炉设备、汽轮机设备、水轮机设备和核反应堆。
2.1锅炉设备由锅炉本体和辅助设备构成。
本体包括汽水系统和燃气系统。
辅助设备包括通风设备、燃料运输设备、给水设备、除灰设备及除尘设备等。
锅炉设备是火力发电的三大主机设备中最基本的能量转换装置。
它的主要作用是使经过预处理燃料（煤、油、气等）的化学能通过燃烧释放出高温热能，并最终把给水加热成高温、高压过热蒸汽供给汽轮机。
在此，通过对汽水系统和燃气系统关键部分的简要说明，并且结合燃煤火力发电厂中能量流程图我们可对锅炉设备有更深刻的了解。
(1)炉膛即燃烧室是燃料与空气充分混合后，进行完全燃烧的地方。
(2)在汽包中通过内部汽水分离器将来自蒸汽管的汽水进行分离。
(3)过热器是对来自汽包的饱和蒸汽进行加热的装置，一般放在燃烧气体的通路中。
(4)再热气是为提高效率和防止汽轮机叶片腐蚀，把在汽轮机高压缸做过功的低温,低压蒸汽再送到锅炉中加热，后送到汽轮机的中压缸及低压缸去做功的装置。
(5)省煤器是利用烟道气体（废气）将锅炉给水进行预热的装置，它能提高整个发电厂的热效率。
(6)空气预热器是利用通过省煤器废气中的热量，在空气送到锅炉之前再加热，以回收余热，提高锅炉效率的热交换器。
(7)通风装置是燃烧时向锅炉提供必要的空气，并将燃烧后产生的气体从锅炉中排出的装置。
燃煤火力发电厂中能量流程2.2汽轮机在辅助设备中燃料运输设备（包括煤的卸载运输和存储设备）发挥着重要作用。
它们将煤卸下并运送至锅炉或煤场。
煤场作为储煤设备能保证厂外无来煤或来煤数量少时锅炉有足够的燃料，同时它还起到煤的干燥及不同煤种的混合作用。
汽轮机的主要功能是将高压、高温、蒸汽携带的热能，在汽轮机内部部分地转换成电能。
汽轮机具有转速高、运转平稳、单机功率大、工作可靠、有较高经济性和便于与发电机直接组合等特点。
汽轮机的分类方式很多，就其工作的原理可分为冲动式汽轮机和反动式汽轮机，按照热力特性可分为凝汽式汽轮机、背压式汽轮机等。
汽轮机设备由汽轮机本体和附属设备（调节保安油系统、凝汽及抽气系统、回热加热系统）及连接这些设备的管道组成。
其中本体汽轮机是以水蒸汽为工质的叶轮式发动机2.3水轮机是水电站的主要动力设备，是将水能转换为旋转机械功的原动机，它与水轮发电机直接相连接，构成水轮发电机组。
按照水流作用于转轮时的能量转换特点可分为冲击型和反击式两类2.4从防辐射角度出发，核电厂的系统分为核岛部分和常规岛部分。
常规岛部分的动力设备及系统（如汽轮机和发电机等的布置）与火电厂没有区别。
反应堆是核电厂的动力设备，它位于核岛部分，以铀（钚或铀钚混合物）作核燃料，是实现受控核裂变链式反应的装置。
其主要作用是控制核裂变、产生热能并由传热工质（通常为水）吸收。
反应堆由压力外壳和堆芯组成。
三、微机集散控制系统(DCS)在火电厂的应用DCS系统在火电厂发电机组控制中的应用已有10多年的历史了,而且正在越来越多地得到应用。
DCS系统是相对于计算机集中控制系统而言的计算机(或微机)控制系统,它是在对计算机局域网的研究基础上发展起来的,是过程控制专家们借用计算机局域网研究成果,把局域网变成一个实时性,可靠性要求很高的网络型控制系统,运用于过程控制领域.DCS在电力生产中得到了广泛的应用,尤其300 MW及以上容量机组的热工控制已全面采用DCS控制系统,逐步形成了数据采集DAS、模拟量控制MCS、顺序控制SCS、燃烧器管理BMS4大系统,在汽机、锅炉等热力设备的顺序控制、数据采集以及炉膛安全监控等方面取得了成功的经验,提高了电厂自动化水平和机组运行的安全性、经济性。
与之相比,采用一对一硬手操方式的电气控制已显落后,电气控制纳入DCS。
目前国内有许多大型火电厂已实施并积累了很多运行经验。
3.1电厂自动控制及其系统汽包水位自动调节系统一般采用典型的三冲量系统或串级系统,在大型单元机组中一般设计有全程调节,因此有单冲量,三冲量之间的切换逻辑,一般依据负荷来切换。
采用启动电泵和汽泵的系统还有电泵与小汽机之间的切换,也依据负荷来切换。
大型机组的水位控制一般直接控制电泵或小汽机的转速,给水调门全开以节约能源。
燃烧调节系统中的送风系统通常采用风煤比加氧量校正,炉膛负压系统与送风系统之间采用动态联系,通常设计有加负荷时先加风再加煤减负荷时先减煤后减风逻辑以及过燃烧逻辑。
主汽压力调节系统通常为串级调节系统。
主汽温度调节系统一般以减温水调节为主,辅以尾部烟道档板调节或喷燃器角度调节系统。
由于汽温调节对象是一个多容环节,它的纯迟延时间和时间常数都比较大,在热工自动调节系统中属于可控性最差的一个调节系统,因此专家们也特别关注对这一类系统的研究,许多新的控制策略或控制理论是对这一类系统研究的成果,如史密特时间预估算法控制,模糊控制,具有观察器的状态变量控制等。
机炉负荷协调控制在大型单元机组中都有设计。
通常设计有这样一些运行方式:基本方式,锅炉跟随方式,汽机跟随方式和协调方式。
基本方式是因为锅炉和汽机的自动调节系统或多或少存在一些问题,锅炉及汽机主控都在手动方式。
另外,由于机组的自动化水平的不断提高,对机组的运行参数的测量也提出了更高的要求,控制用的参数测量与监视用的参数测量一般都要求有各自的测量元件,控制用的测量参数还需要经过数据保险的有关逻辑以提高控制系统的可靠性。
开环控制包括了联锁保护,顺序控制,选线控制等控制内容。
火电厂单元机组中主辅机设备都有联锁保护,如停机停炉的大联锁,一些重要辅机的保护跳闸,备用泵的自启动,成组设备的顺序启停等。
这些联锁保护现在一般都能投入运行而且必须投入运行。
顺控方面一般的泵或风机的子组启停控制也都能投入运行,但锅炉风烟系统大顺控这样的成组控制因为牵涉的设备比较多而很少有经常投运的。
3.2电厂DCS功能分析目前大机组的仪控系统大多选用DCS系统。
DCS系统是相对于计算机集中控制系统而言的计算机(或微机)控制系统,它是在对计算机局域网的研究基础上发展起来的,是过程控制专家们借用计算机局域网研究成果,把局域网变成一个实时性,可靠性要求很高的网络型控制系统,运用于过程控制领域。
这样的控制系统给我们带来以下一些好处:(1)故障分散是推出DCS系统的最大理由,DCS系统就是要解决集中控制系统致命的弱点—故障集中。
故障分散的理由是DCS系统采用了大量的微处理器,各个微处理器承担一个范围较小的(地域上)控制任务,某个微处理器故障不会影响整个系统的正常工作。
(2)缩小控制室尺寸或控制表盘的长度。
(3)大量缩减控制系统所需的电缆。
(4)大量减少控制系统所需的备品备件种类及数量。
(5)减少工艺生产的运行对仪表控制设备厂商的依赖,减少仪控人员培训所需的费用。
(6)提供了控制系统构成的灵活性,具有组态便利和可扩展性。
(7)实现过程实时参数和历史数据的管理,提供性能计算,设备寿命计算等功能。
这是传统的仪表控制系统所望尘莫及的。
但是DCS系统是否确实给我们带来了这些好处呢?以一些在火电厂单元机组控制系统中应用的DCS系统来考察,如在轩岗发电厂中应用的BAILEY的INFI-90,C&E的MOD-300,以及SIEMENS的TELEPERM-ME/XP 等,综合分析如下:(1)关于故障分散。
大多数DCS生产厂商现阶段所提供的系统在实际应用中并非象我们想象的那么故障分散。
