提綱1、發(fā)電廠概論2、發(fā)電廠測控專業(yè)概論第一頁，共57頁。第一頁，共57頁。第一部分發(fā)電廠概論電力是現(xiàn)代文明社會的必需品，是國民經(jīng)濟的支柱性基礎產(chǎn)業(yè)。電力工業(yè)的發(fā)展水平和電氣化程度已成為衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平的一個重要標志。從世界各國經(jīng)濟發(fā)展進程來看，國民經(jīng)濟每增長1%，就要求電力工業(yè)增長1.3~1.5%左右，才能適應生產(chǎn)發(fā)展的需要。我國具有豐富的能源資源，水、煤炭、天然氣資源都很豐富，這些優(yōu)越條件為電力工業(yè)發(fā)展提供了良好基礎?？墒堑?949年全國發(fā)電裝機容量只有184.9萬kW，年發(fā)電量為43億kWh，居世界電力工業(yè)第25位。第二頁，共57頁。第二頁，共57頁。

2004年以來，發(fā)電裝機平均每年增加近1億千瓦，增長速度之快在世界電力建設史上是絕無僅有的。2014年發(fā)電裝機達到13.6億千瓦、年發(fā)電量5.5萬億千瓦時，分別為1949年的736倍和1279倍，發(fā)電量世界第一。第三頁，共57頁。第三頁，共57頁。發(fā)電廠可分為不同類型：火力發(fā)電廠水力發(fā)電廠原子能發(fā)電廠風力發(fā)電廠太陽能發(fā)電廠生物質(zhì)能發(fā)電廠地熱發(fā)電廠截至2012年底我國發(fā)電設備裝機容量截至2013年底第四頁，共57頁。第四頁，共57頁。發(fā)電廠的類型－火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠是利用煤炭、石油、天然氣或其它燃料化學能生產(chǎn)電能的工廠?；痣姀S的類型很多，但從能量轉(zhuǎn)換觀點分析，其基本過程是：燃料化學能->熱能->機械能->電能。世界上多數(shù)國家火電廠以燃煤為主。我國煤炭資源豐富，燃煤電廠占70%以上。第五頁，共57頁。第五頁，共57頁。第六頁，共57頁。第六頁，共57頁。第七頁，共57頁。第七頁，共57頁。第八頁，共57頁。第八頁，共57頁。第九頁，共57頁。第九頁，共57頁?；痣姍C組基本工藝流程圖第十頁，共57頁。第十頁，共57頁。首先煤炭由海、陸路運到火電廠后，在制粉車間被磨煤機磨制成干燥的細煤粉，合格的煤粉與助燃的熱空氣一起送入鍋爐爐膛。電廠鍋爐是一個深和寬各十多米，高幾十米的龐大熱交換器。煤粉和空氣在爐膛內(nèi)燃燒。燃燒的化學能轉(zhuǎn)化為熱能，加熱鍋爐內(nèi)水介質(zhì)，使水成為高溫高壓的過熱水蒸汽。具有一定溫度和壓力的蒸汽推動汽輪機轉(zhuǎn)子，把熱能轉(zhuǎn)化為機械能。高速旋轉(zhuǎn)的汽輪機轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器拖動發(fā)電機發(fā)出電能。電能由發(fā)電廠電氣部分的升變電設備送入電力系統(tǒng)。第十一頁，共57頁。第十一頁，共57頁。1956年，國產(chǎn)第一臺0.6萬千瓦機組在安徽淮南田家庵電廠投產(chǎn)。第十二頁，共57頁。第十二頁，共57頁。1974年，國產(chǎn)第一臺30萬千瓦亞臨界壓力燒油機組在江蘇望亭電廠投產(chǎn)。第十三頁，共57頁。第十三頁，共57頁。1989年，國產(chǎn)第一臺60萬千瓦機組在安徽平圩電廠投產(chǎn)。第十四頁，共57頁。第十四頁，共57頁。2006年，國產(chǎn)第一臺100萬千瓦機組在華能玉環(huán)電廠投產(chǎn)。第十五頁，共57頁。第十五頁，共57頁。華能玉環(huán)電廠全貌圖第十六頁，共57頁。第十六頁，共57頁。發(fā)電廠的類型－水力發(fā)電廠水電廠是將水能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓S。水電是重要的可再生能源，我國水電裝機容量達到2.8億千瓦，居世界第一位。從能量轉(zhuǎn)換的觀點分析，其過程為：水能->機械能->電能。那么如何實現(xiàn)這一能量轉(zhuǎn)變，一般是在河流上游筑壩，提高水位，以造成較多水頭，集中后的水驅(qū)動水輪機旋轉(zhuǎn)。與水輪機直接相連接的發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換成電能，并由電氣系統(tǒng)升壓分配送入電網(wǎng)。第十七頁，共57頁。第十七頁，共57頁。水力發(fā)電原理圖壩頂?shù)肋M水閥門發(fā)電機輸電塔攔污柵水壩水位河川水輪機第十八頁，共57頁。第十八頁，共57頁。1957年開工建設的浙江新安江水電站是我國第一座自己設計、自己施工、自制設備和自行安裝的大型水力發(fā)電站。第十九頁，共57頁。第十九頁，共57頁。1991年開工建設的四川二灘水電站裝機容量330萬千瓦，是20世紀我國建成的最大水電站。第二十頁，共57頁。第二十頁，共57頁。三峽水電站裝機容量2250萬千瓦，是世界最大的水力發(fā)電站。第二十一頁，共57頁。第二十一頁，共57頁。發(fā)電廠的類型－原子能發(fā)電廠原子能發(fā)電廠是利用原子核裂變過程中釋放的核能來發(fā)電的。從能量轉(zhuǎn)換觀點分析，其過程為：原子核裂變能->熱能->機械能->電能。實現(xiàn)這一能量轉(zhuǎn)變過程：具有一定溫度和壓力的冷卻水由主循環(huán)泵送經(jīng)反應堆，吸收核燃料裂變放出的熱能，流進蒸汽發(fā)生器，通過蒸汽發(fā)生器再將熱量傳遞給管外流動的二回路給水，使它變成蒸汽，然后進入汽輪機作功，帶動發(fā)電機發(fā)電。第二十二頁，共57頁。第二十二頁，共57頁。核電廠生產(chǎn)流程第二十三頁，共57頁。第二十三頁，共57頁。核電廠和火電廠、水電廠不太相同，多一套設備——蒸汽發(fā)生器。由于核反應堆是強放射源，流經(jīng)反應堆的冷卻劑帶有一定的放射性，因此從反應堆流出來的冷卻劑一般不直接送入汽輪機，而是通過蒸汽發(fā)生器進行熱交換。第二十四頁，共57頁。第二十四頁，共57頁。1985年，浙江秦山核電站開工建設，是我國第一座自己研究、設計和建造的核電站，結(jié)束了中國大陸無核電的歷史。第二十五頁，共57頁。第二十五頁，共57頁。1987年開工建設的廣東大亞灣核電站是中國大陸第一座百萬千瓦級大型核電站。第二十六頁，共57頁。第二十六頁，共57頁。2009年，浙江三門核電站開工建設，一期工程1號機組建成后將是世界上首臺發(fā)電的AP1000核電機組。第二十七頁，共57頁。第二十七頁，共57頁。發(fā)電廠的類型－風能發(fā)電廠我國風能資源豐富，近年來風電發(fā)展迅速。截至2013年底，風電裝機達到7548萬千瓦，居世界第一，占全國發(fā)電裝機總量的6.05%。風力發(fā)電機可由葉輪和發(fā)電機兩部分構(gòu)成，空氣流動的動能作用在葉輪上，將動能轉(zhuǎn)換成機械能，從而推動葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪的轉(zhuǎn)軸再帶動發(fā)電機發(fā)電。第二十八頁，共57頁。第二十八頁，共57頁。軸發(fā)電機齒輪箱風推動葉片旋轉(zhuǎn)軸帶動發(fā)電機發(fā)電變壓器將電能升壓通過電網(wǎng)將電能傳輸給用戶第二十九頁，共57頁。第二十九頁，共57頁。建于1989年10月的新疆達坂城風電場是我國最早的大型風電場。第三十頁，共57頁。第三十頁，共57頁。第三十一頁，共57頁。第三十一頁，共57頁。發(fā)電廠的類型－太陽能發(fā)電廠太陽能發(fā)電利用光伏效應直接將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。光伏效應：光照時，不均勻半導體或半導體與金屬組合的部位間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。負荷電流陽光N型半導體P型半導體電子流空穴流光子連接第三十二頁，共57頁。第三十二頁，共57頁。太陽能電池將陽光轉(zhuǎn)換為直流電逆變器將直流電變?yōu)榻涣麟娊?jīng)過斷路器提供接入點，將電輸送給用戶或電網(wǎng)電表測量用電量用戶負荷到分布式系統(tǒng)第三十三頁，共57頁。第三十三頁，共57頁。國家體育場“鳥巢”旁的太陽能路燈第三十四頁，共57頁。第三十四頁，共57頁。西藏林周縣唐古鄉(xiāng)光伏電站第三十五頁，共57頁。第三十五頁，共57頁。發(fā)電廠的特點第三十六頁，共57頁。第三十六頁，共57頁。火電廠的特點建設初投資小，修建工期短。興建一座大中型火電廠只需3~5年，而水電廠則需十來年或更長時間；火電廠布局比較靈活，裝機容量大小可按需要而定；火電廠主要燃料為煤炭，屬于消耗性能源；火電廠相對水電廠其動力部分設備較為復雜，廠用電消耗也大，運行人員多，運行費用較高；火電廠排煙、除灰將造成環(huán)境污染。第三十七頁，共57頁。第三十七頁，共57頁。水電廠的特點屬于再生性能源，它的電能成本只是火電廠的1/3~1/4；水電廠運行費用低，廠用電量小，運行人員少；不會對空氣和環(huán)境造成污染；水電廠壽命為50年，比火電廠25年壽命大一倍；水電廠多建在江河湖泊峽谷地帶，遠離城市和負荷中心，電能通過高壓輸電傳送，增大輸變電投資。同時水工建筑設施投資也較高，工期長，甚至可能因修建調(diào)節(jié)水庫而引起淹沒村鎮(zhèn)、耕地，涉及居民搬遷和交通改道等問題；水電廠工況受水文條件限制較大，分洪水期、平水期和枯水期。雖有水庫條件，但有一定限度。因此水電廠發(fā)電量將受到水文和氣象條件制約。第三十八頁，共57頁。第三十八頁，共57頁。核電廠的特點大量節(jié)省煤、石油等燃料。核能比化學能大得多；核電廠在核裂變時不需要空氣助燃；核燃料濃縮燃料處理等比較復雜，投資大，電廠建設工期較長，造價比火電廠較高，但電能成本比火力發(fā)電廠低30~40%；正常運行對大氣沒有化學污染和粉塵污染，但放射性污染使人們關注。電廠用過的廢料目前多采用集中密封存放在海底下或深埋地下。第三十九頁，共57頁。第三十九頁，共57頁。風電廠的特點優(yōu)點清潔，環(huán)境效益好可再生基建周期短裝機規(guī)模靈活技術相對成熟缺點噪聲，視覺污染占用大片土地不穩(wěn)定、不可控目前成本仍較高第四十頁，共57頁。第四十頁，共57頁。太陽能電廠的特點優(yōu)點無枯竭危險絕對干凈（無公害）不受資源分布地域的限制可在用電處就近發(fā)電能源質(zhì)量高使用者從感情上容易接受獲取能源花費的時間短缺點照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關第四十一頁，共57頁。第四十一頁，共57頁?！笆濉币?guī)劃發(fā)展清潔高效、大容量燃煤機組，優(yōu)先發(fā)展大中城市、工業(yè)園區(qū)熱電聯(lián)產(chǎn)機組，以及大型坑口燃煤電站和煤矸石等綜合利用電站。在做好生態(tài)保護和移民安置的前提下積極發(fā)展水電，重點推進西南地區(qū)大型水電站建設，因地制宜開發(fā)中小河流水能資源，科學規(guī)劃建設抽水蓄能電站。在確保安全的基礎上高效發(fā)展核電。加強并網(wǎng)配套工程建設，有效發(fā)展風電。積極發(fā)展太陽能、生物質(zhì)能、地熱能等其他新能源。促進分布式能源系統(tǒng)的推廣應用。第四十二頁，共57頁。第四十二頁，共57頁。電能生產(chǎn)的特點及運行經(jīng)濟指標有以下三方面內(nèi)容：電能生產(chǎn)特點發(fā)電廠運行的經(jīng)濟指標電能質(zhì)量的標準第四十三頁，共57頁。第四十三頁，共57頁。電能生產(chǎn)特點電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用的過程與其它部門有著完全不同的特點，主要表現(xiàn)在：1.電能的生產(chǎn)和消費是在同一時間實現(xiàn)的。也就是說，電能不能儲存。每時每刻的發(fā)電量取決于同一時刻用戶用電量。因此要求發(fā)電廠不間斷地、可靠地供應電能，隨時都應保持電源和負荷間功率平衡。電能的生產(chǎn)、輸送分配和使用等所有環(huán)節(jié)，必須相互依賴密切配合。這比其它工業(yè)有著更嚴格要求。第四十四頁，共57頁。第四十四頁，共57頁。在一般工業(yè)生產(chǎn)中，都可以將成品或半成品累積起來，使生產(chǎn)中的各工序相互依賴關系減少，產(chǎn)銷關系易于調(diào)節(jié)平衡。而電能由于不能儲存，從生產(chǎn)到使用過程中，只要其中任何一個元件故障都將會影響動力系統(tǒng)的正常工作。為此所有的運行設備都必須安全可靠，并需加強監(jiān)護與維修，隨時排除事故隱患。為此，制定了各種規(guī)章制度，技術操作規(guī)程和安全法規(guī)等。凡是現(xiàn)場工作人員都必須嚴格執(zhí)行，參觀與實習者都應在下廠前進行安全法規(guī)教育，考試合格者才能入場。這不僅為了個人和設備的安全，更重要的是保證電力系統(tǒng)安全可靠運行。第四十五頁，共57頁。第四十五頁，共57頁。2.電能的生產(chǎn)應服從統(tǒng)一調(diào)度管理由于電能不能儲存，生產(chǎn)與消費同時完成，所以電能生產(chǎn)必須服從電力調(diào)度所的統(tǒng)一規(guī)劃和統(tǒng)一調(diào)度，保證安全可靠連續(xù)地發(fā)電、輸電、供電，以最大限度地滿足生產(chǎn)和生活的需要。第四十六頁，共57頁。第四十六頁，共57頁。發(fā)電廠運行的經(jīng)濟指標保證有計劃地、可靠地發(fā)出優(yōu)質(zhì)而廉價的電能是發(fā)電廠的基本任務。一般反映運行狀況的主要指標有：安全運行日、年發(fā)電量、煤（水）耗率、廠用電率、裝機容量年利用小時數(shù)、設備完好率、電能成本、發(fā)電廠總效率以及電能質(zhì)量等。第四十七頁，共57頁。第四十七頁，共57頁。電能質(zhì)量的標準電能的質(zhì)量通常用電壓和頻率來度量。我國規(guī)定電壓波動范圍不應超過額定電壓的±5%，而頻率允許偏移值應小于±0.5Hz。我國規(guī)定額定頻率為50Hz。第四十八頁，共57頁。第四十八頁，共57頁。第二部分火力發(fā)電廠測控專業(yè)概論學校于1995年開設測控專業(yè)，經(jīng)過19年的建設，已經(jīng)初具規(guī)模。主要開設課程有：專業(yè)基礎課微機原理與應用自動控制原理信號分析與處理誤差理論與數(shù)據(jù)處理熱力設備運行工程光學專業(yè)課傳感器原理與應用過程參數(shù)檢測及儀表計量測試技術控制裝置與系統(tǒng)過程控制技術與系統(tǒng)單片機與嵌入式系統(tǒng)第四十九頁，共57頁。第四十九頁，共57頁。1、汽包水位的測量下面以《過程參數(shù)檢測及儀表》中所講述汽包水位參數(shù)的測量為例介紹一下幾門課程在現(xiàn)場的應用。在電廠中，汽包水位對鍋爐安全運行極為重要。過高或過低都可能造成嚴重的事故。水位過高會導致蒸汽帶水、過熱器管壁和汽輪機葉片結(jié)垢；水位過低，會破壞水循環(huán)，導致水冷壁爆管。所以為了嚴格監(jiān)視水位，汽包上要裝有多套水位測量儀表，防止一個損壞時還有其它的儀表可以監(jiān)視水位。第五十頁，共57頁。第五十頁，共57頁?；痣姀S生產(chǎn)流程圖空氣給水泵去煙囪空預器空氣空氣燃料汽包省煤器再熱器過熱器水冷壁汽輪機鍋爐灰斗發(fā)電機凝汽器～～～第五十一頁，共57頁。第五十一頁，共57頁。這樣不同的汽包水位測量方法就需要不同的傳感器和顯示儀表，具體在《傳感器原理》、《過程參數(shù)檢測及儀表》中介紹。另外，機組運行一段時間后需要進行檢修，檢修時要對傳感器和儀表進行重新檢查和標定，這部分內(nèi)容將是《計量測試技術》和《誤差理論與數(shù)據(jù)處理》課程中解決的問題。為保證汽包水位在允許范圍內(nèi)，就需要對機組進行自動調(diào)節(jié)，這些問題將是《自動控制原理》、《控制裝置與系統(tǒng)》和《過程控制技術與系統(tǒng)》解決的問題。除了汽包水位監(jiān)控以外，機組正常運行還需要監(jiān)控的設備和參數(shù)很多，比如：過熱器管壁溫度、過熱器再熱器的汽溫、汽壓等等，這些設備的介紹將是《熱力設備運行》中的主要內(nèi)容。第五十二頁，共57頁。第五十二頁，共57頁。2、標準節(jié)流裝置測量流量火力發(fā)電廠熱力過程中，需要連續(xù)監(jiān)視水、汽、煤和油等的流量或總量。它們對保證電廠在最佳參數(shù)下運行及安全運行具有重要意義。在火電廠中，主蒸汽流量累積誤差若為2~3%，則將引起煤耗計算誤差10克/度左右，這對評價電廠的經(jīng)濟性會有很大影響；又如大容量鍋爐瞬時給水流量減少或中斷，都可能造成嚴重的爆管或干鍋事故。由此可見，對流量的準確、及時的測量是非常重要的。第五十三頁，共57頁。第五十三頁，共57頁。電廠大部分流量的測量是用標準節(jié)流裝置實現(xiàn)的。在標準節(jié)流裝置設計中，把流量公式中的流體的密度、流體的膨脹系數(shù)作為不變常數(shù)來考慮，被測流量q正比于√ΔP。但實際流量測量中，通過