【正文】 熱勢(shì)能的過(guò)熱蒸汽經(jīng)管道引入汽輪機(jī)后，便將熱勢(shì)能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能。高速流動(dòng)的蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，形成機(jī)械能。汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過(guò)連軸器聯(lián)在一起。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)便帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的另一端帶著一臺(tái)小直流發(fā)電機(jī)，叫勵(lì)磁機(jī)。勵(lì)磁機(jī)發(fā)出的直流電送至發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子線圈中，使轉(zhuǎn)子成為電磁鐵，周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁場(chǎng)也是旋轉(zhuǎn)的，發(fā)電機(jī)定子內(nèi)的導(dǎo)線就會(huì)切割磁力線感應(yīng)產(chǎn)生電流。這樣，發(fā)電機(jī)便把汽輪機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。電能?jīng)變壓器將電壓升壓后，由輸電線送至電用戶。釋放出熱勢(shì)能的蒸汽從汽輪機(jī)下部的排汽口排出，稱為乏汽。乏汽在凝汽器內(nèi)被循環(huán)水泵送入凝汽器的冷卻水冷卻，重新凝結(jié)成水，此水成為凝結(jié)水。凝結(jié)水由凝結(jié)水泵送入低壓加熱器并最終回到除氧器內(nèi)，完成一個(gè)循環(huán)。在循環(huán)過(guò)程中難免有汽水的泄露，即汽水損失，因此要適量地向循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)給一些水，以保證循環(huán)的正常進(jìn)行。高、低壓加熱器是為提高循環(huán)的熱效率所采用的裝置，除氧器是為了除去水含的氧氣以減少對(duì)設(shè)備及管道的腐蝕。以上分析雖然較為繁雜，但從能量轉(zhuǎn)換的角度看卻很簡(jiǎn)單，即燃料的化學(xué)能→蒸汽的熱勢(shì)能→機(jī)械能→電能。在鍋爐中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮?；在汽輪機(jī)中，蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能；在發(fā)電機(jī)中機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。爐、機(jī)、電是火電廠中的主要設(shè)備，亦稱三大主機(jī)。與三大主機(jī)相輔工作的設(shè)備成為輔助設(shè)備或稱輔機(jī)。主機(jī)與輔機(jī)及其相連的管道、線路等稱為系統(tǒng)。火電廠的主要系統(tǒng)有燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等。除了上述的主要系統(tǒng)外，火電廠還有其它一些輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，如燃煤的輸送系統(tǒng)、水的化學(xué)處理系統(tǒng)、灰漿的排放系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)與主系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，它們相互配合完成電能的生產(chǎn)任務(wù)。大型火電廠的保證這些設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，火電廠裝有大量的儀表，用來(lái)監(jiān)視這些設(shè)備的運(yùn)行狀況，同時(shí)還設(shè)置有自動(dòng)控制裝置，以便及時(shí)地對(duì)主輔設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)?，F(xiàn)代化的火電廠，已采用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)分散控制系統(tǒng)。這些控制系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)，根據(jù)不同情況協(xié)調(diào)各設(shè)備的工作狀況，使整個(gè)電廠的自動(dòng)化水平達(dá)到了新的高度。自動(dòng)控制裝置及系統(tǒng)已成為火電廠中不可缺少的部分。 基本原理 汽水系統(tǒng)火力發(fā)電廠的汽水系統(tǒng)是由鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器、高低壓加熱器、凝結(jié)水泵和給水泵等組成，其他包括汽水循環(huán)、化學(xué)水處理和冷卻系統(tǒng)等。水在鍋爐中被加熱成蒸汽，經(jīng)過(guò)熱器進(jìn)一步加熱后變成過(guò)熱的蒸汽，再通過(guò)主蒸汽管道進(jìn)入汽輪機(jī)。由于蒸汽不斷膨脹，高速流動(dòng)的蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)。為了進(jìn)一步提高其熱效率，一般都從汽輪機(jī)的某些中間級(jí)后抽出作過(guò)功的部分蒸汽，用以加熱給水。在現(xiàn)代大型汽輪機(jī)組中都采用這種給水回?zé)嵫h(huán)。此外，在超高壓機(jī)組中還采用再熱循環(huán)，既把作過(guò)一段功的蒸汽從汽輪機(jī)的高壓缸的出口將作過(guò)功的蒸汽全部抽出，送到鍋爐的再熱汽中加熱后再引入氣輪機(jī)的中壓缸繼續(xù)膨脹作功，從中壓缸送出的蒸汽，再送入低壓缸繼續(xù)作功。在蒸汽不斷作功的過(guò)程中，蒸汽壓力和溫度不斷降低，最后排入凝汽器并被冷卻水冷卻，凝結(jié)成水。凝結(jié)水集中在凝汽器下部由凝結(jié)水泵打至低壓加熱再經(jīng)過(guò)除氧器除氧，給水泵將預(yù)加熱除氧后的水送至高壓加熱器，經(jīng)過(guò)加熱后的熱水加入鍋爐，在過(guò)熱器中把水已經(jīng)加熱到過(guò)熱的蒸汽，送至汽輪機(jī)作功，這樣周而復(fù)始不斷的作功。在汽水系統(tǒng)中的蒸汽和凝結(jié)水，由于疏通管道很多并且還要經(jīng)過(guò)許多的閥門(mén)設(shè)備，這樣就難免產(chǎn)生跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都會(huì)或多或少地造成水的損失，因此我們必須不斷的向系統(tǒng)中補(bǔ)充經(jīng)過(guò)化學(xué)處理過(guò)的軟化水，這些補(bǔ)給水一般都補(bǔ)入除氧器中。 燃燒系統(tǒng) 燃燒系統(tǒng)是由輸煤、磨煤、粗細(xì)分離、排粉、給粉、鍋爐、除塵、脫硫等組成。是由皮帶輸送機(jī)從煤場(chǎng),通過(guò)電磁鐵、碎煤機(jī)然后送到煤倉(cāng)間的煤斗內(nèi),再經(jīng)過(guò)給煤機(jī)進(jìn)入磨煤機(jī)進(jìn)行磨粉，磨好的煤粉通過(guò)空氣預(yù)熱器來(lái)的熱風(fēng)，將煤粉打至粗細(xì)分離器，粗細(xì)分離器將合格的煤粉（不合格的煤粉送回磨煤機(jī)），經(jīng)過(guò)排粉機(jī)送至粉倉(cāng)，給粉機(jī)將煤粉打入噴燃器送到鍋爐進(jìn)行燃燒。而煙氣經(jīng)過(guò)電除塵脫出粉塵再將煙氣送至脫硫裝置，通過(guò)石漿噴淋脫出硫的氣體經(jīng)過(guò)吸風(fēng)機(jī)送到煙筒排入天空。 發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)是由副勵(lì)磁機(jī)、勵(lì)磁盤(pán)、主勵(lì)磁機(jī)（備用勵(lì)磁機(jī)）、發(fā)電機(jī)、變壓器、高壓斷路器、升壓站、配電裝置等組成。發(fā)電是由副勵(lì)磁機(jī)（永磁機(jī)）發(fā)出高頻電流，副勵(lì)磁機(jī)發(fā)出的電流經(jīng)過(guò)勵(lì)磁盤(pán)整流，再送到主勵(lì)磁機(jī)，主勵(lì)磁機(jī)發(fā)出電后經(jīng)過(guò)調(diào)壓器以及滅磁開(kāi)關(guān)經(jīng)過(guò)碳刷送到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)旋轉(zhuǎn)其定子線圈便感應(yīng)出電流，強(qiáng)大的電流通過(guò)發(fā)電機(jī)出線分兩路，一路送至廠用電變壓器，另一路則送到SF6高壓斷路器，由SF6高壓斷路器送至電網(wǎng)。 鍋爐參數(shù) 鍋爐參數(shù)簡(jiǎn)介鍋爐型號(hào)：HG－1025/－YMHG：哈爾濱鍋爐廠1025：在BMCR工況下，鍋爐蒸發(fā)量為1025t/h：主、再熱汽溫設(shè)計(jì)溫度為：541℃ 鍋爐組成鍋爐本體：燃燒器、爐膛、煙道、汽包、下降管、水冷壁、過(guò)熱器、再熱器、 省煤器及空氣預(yù)熱器等組成； 輔助設(shè)備：送引風(fēng)機(jī)、給煤機(jī)、磨煤機(jī)、排粉機(jī)、除塵和脫硫設(shè)備、煙囟等。 鍋爐型號(hào)分類(lèi) 鍋爐容量：每小產(chǎn)生的蒸汽量（t/h） 蒸汽參數(shù)：鍋爐出口過(guò)熱蒸汽壓力和溫度 容量（t/h） 蒸汽參數(shù) 汽機(jī)功率(MW) 爐型 420 (540/540 ) 125 煤粉爐 670 (540/540 ) 200 煤粉爐 1025 (540/540 ) 300 煤粉爐（引） 2008 (540/540 ) 600 煤粉爐鍋爐為亞臨界參數(shù)汽包爐，燃用煙煤。采用自然循環(huán)、一次中間再熱、單爐膛、四角切圓燃燒燃燒方式、燃燒器擺動(dòng)調(diào)溫、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)、緊身封閉布置燃煤，鍋爐鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)1250t/h，額定蒸發(fā)量(BBRL) t/h，鍋爐運(yùn)行方式：帶基本負(fù)荷，并具有變負(fù)荷調(diào)峰能力。 汽輪機(jī)參數(shù) 汽輪機(jī)參數(shù)簡(jiǎn)介汽輪機(jī)的型號(hào)： 亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單軸、兩缸兩排汽冷凝式汽輪機(jī)，反動(dòng)凝汽式，哈爾濱汽輪機(jī)廠：額定功率330MW額定排氣壓力最大保證功率316MW額定冷卻水溫度20℃主蒸汽壓力額定轉(zhuǎn)速3000r/min主蒸汽溫度537℃額定給水溫度℃再熱蒸汽壓力回?zé)岢槠螖?shù)7再熱蒸汽溫度537℃汽輪機(jī)級(jí)數(shù)（高/中/低）1+12/9 （27）=36額定主蒸汽流量末級(jí)動(dòng)葉片高度900mm額定再熱蒸汽流量747T/h額定工況熱耗7928（1896）汽輪機(jī)總長(zhǎng) 汽輪機(jī)組成靜止部分：汽缸、隔板、噴嘴、軸承和軸封等；轉(zhuǎn)動(dòng)部分：葉片、葉輪和軸等；配汽機(jī)構(gòu)：主蒸汽導(dǎo)管、自動(dòng)主汽門(mén)、調(diào)節(jié)閥等高中壓缸采用雙層水平中分面結(jié)構(gòu)。由高壓外缸、中壓外缸、高壓內(nèi)缸、中壓內(nèi)缸組成，降低了每層缸壁所承受的壓差和溫差以及法蘭和每層缸的厚度，減小了機(jī)組在啟停和運(yùn)行過(guò)程中的熱應(yīng)力。高中壓外缸通過(guò)四個(gè)下貓爪支撐在前軸承箱兩側(cè)及低壓缸軸承箱兩側(cè)，采用下貓爪支撐方式，保證受熱時(shí)汽缸中心保持不變。高中壓內(nèi)缸由外缸的中分面支承，并由外缸底部的定位銷(xiāo)和外缸保證其橫向定位。為保證機(jī)組正常運(yùn)行和盤(pán)車(chē)運(yùn)行時(shí)各軸承的潤(rùn)滑和冷卻，在調(diào)速器端設(shè)有主軸拖動(dòng)的離心式主油泵，在機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到2850r/min時(shí)，主油泵開(kāi)始正常工作，保證機(jī)組正常時(shí)潤(rùn)滑油系統(tǒng)和密封油系統(tǒng)的用油。低壓外缸全部由鋼板焊接而成，為了減少溫度梯度設(shè)計(jì)成3層缸。由外缸、1號(hào)內(nèi)缸、2號(hào)內(nèi)缸組成，減少了整個(gè)缸的絕對(duì)膨脹量。低壓缸四周有框架式撐腳，增加低壓缸剛性，撐腳座落在基架上承擔(dān)全部低壓缸重量，并使得低壓缸的重量均勻地分布在基礎(chǔ)上。轉(zhuǎn)子：由高中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子組成。高中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子均通過(guò)剛性聯(lián)軸器連接，形成一個(gè)軸系。軸承：本機(jī)組設(shè)有4個(gè)4瓦塊可傾瓦軸承，可以保證機(jī)組很好的對(duì)中性能。另外為保證發(fā)電機(jī)滑環(huán)處軸端的穩(wěn)定性設(shè)有一個(gè)圓筒型穩(wěn)定軸承。1個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)的推力軸承位于汽輪機(jī)的調(diào)速器端，可以平衡轉(zhuǎn)子的剩余軸向推力和確定轉(zhuǎn)子的軸向位置，形成轉(zhuǎn)子膨脹的死點(diǎn)。為保證發(fā)電機(jī)端部的嚴(yán)密性，發(fā)電機(jī)的軸承直接座落在發(fā)電機(jī)靜止的兩端蓋內(nèi)，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的軸承座。機(jī)組能在冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)和極熱態(tài)等不同工況下啟動(dòng)，并可采用定壓和定－滑－定壓運(yùn)行方式運(yùn)行。調(diào)峰運(yùn)行時(shí)宜采用定－滑－定壓運(yùn)行，滑壓運(yùn)行的范圍是30%～90%。本機(jī)組配置容量為汽機(jī)最大進(jìn)汽量30%的高、低壓串聯(lián)旁路系統(tǒng)，可以縮短啟動(dòng)時(shí)間，減少工質(zhì)損失。給水泵配置型式為250%B－MCR汽動(dòng)給水泵+1臺(tái)30%B－MCR電動(dòng)調(diào)速給水泵。 汽輪發(fā)電機(jī) 同步發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) QFSN3 002 20 型發(fā)電機(jī)通常采取臥式軸，軸系上帶有三臺(tái)同步發(fā)電機(jī)，即發(fā)電機(jī)、主勵(lì)磁機(jī)、副勵(lì)磁機(jī)。發(fā)電機(jī)定子繞組及其連接線、出線采用水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子繞組、定子鐵芯及端部采用氫冷，密封系統(tǒng)采用雙環(huán)流式油密封。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁采用同軸交流勵(lì)磁機(jī)帶靜止硅整流的勵(lì)磁方式；交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁采用同軸交流勵(lì)磁機(jī)靜止晶閘管整流勵(lì)磁方式；副勵(lì)磁機(jī)為稀土鉆永磁交流發(fā)電機(jī)的副勵(lì)磁機(jī)、主勵(lì)磁機(jī)、發(fā)電機(jī)三機(jī)同軸有刷勵(lì)磁系統(tǒng)。就發(fā)電機(jī)而言，其最基本的組成部件為定子和轉(zhuǎn)子。定子主要由定子鐵芯、定子繞組 ( 也叫電樞繞組 ) 、機(jī)座、端蓋及擋風(fēng)裝置等部件組成；轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組 ( 也叫勵(lì)磁繞組 ) 、滑環(huán)、轉(zhuǎn)軸等部件組成。定子鐵芯是電機(jī)磁路的一部分，同時(shí)也嵌放定子繞組；定子繞組是定子的電路部分，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的重要部件。定子機(jī)座主要用于固定定子鐵芯，并和其他部件一起形成密閉的冷卻系統(tǒng)。轉(zhuǎn)子鐵芯是電機(jī)磁路的一部分，又是固定勵(lì)磁繞組的部件，大型汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子一般 采用導(dǎo)磁性能好、機(jī)械強(qiáng)度高的合金鍛成，并和軸鍛成一個(gè)整體。轉(zhuǎn)子繞組是轉(zhuǎn)子的電路部分，直流勵(lì)磁電流一般是通過(guò)電刷和集電環(huán)引入轉(zhuǎn)子繞組，形成轉(zhuǎn)子的直流電路。 主要參數(shù)發(fā)電機(jī)型號(hào)為 QFSN300 2 20，其中 Q 表示汽輪 ，F(xiàn) 表示發(fā)電機(jī) ，S 表示定子繞組水內(nèi)冷 ，N 表示轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷 ，300表示發(fā)電機(jī)額定有功功率為 3 00MW，2 表示有 2 個(gè)磁極 ，20 表示發(fā)電機(jī)額定端電壓為 20KV 。其主要參數(shù)有：額定容量：SN=353MVA( 發(fā)電機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí) , 所能輸出的最大視在功率 )；額定功率：PN=300MW( 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí) , 所能輸出的最大有功功率 )；額定定子電壓 ：UN=20KV( 發(fā)電機(jī)額定運(yùn)行時(shí) , 機(jī)端定子三相繞組的線電壓 )；額定定子電流：IN=10190A( 發(fā)電機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí) , 定子繞組允許通過(guò)的最大線電流 )；額定功率因數(shù)：cos φN=( 滯后 )額定頻率：f=50Hz；額定轉(zhuǎn)：n=3000r/min；定子繞組接線方式：雙Y（并聯(lián)）；額定勵(lì)磁電壓：U fN=463V；額定勵(lì)磁電流：IfN=2203A；額定氫壓：；定子繞組直流電阻(15 ℃)：；轉(zhuǎn)子繞組直流電阻 (15 ℃ )：；定子每相對(duì)地電容：A 、 B 、 C 三相各為 ；直軸同步電抗 Xd：%；橫軸同步電抗 Xq：193%；直軸暫態(tài)電抗 X39。d：%；橫軸暫態(tài)電抗 X39。q：37%；直軸次暫態(tài)電抗 X 39。39。d：%；橫軸次暫態(tài)電抗 X39。39。q： %；負(fù)序電抗 X2：%；零序電抗 Xo：%；短路比 SCR：。 同步發(fā)電機(jī)工作原理 同步發(fā)電機(jī)的工作原理是利用電磁感應(yīng)原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋０凑针姶鸥袘?yīng)定律；導(dǎo)線切割磁力線能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，將導(dǎo)線連成閉合回路，就有電流流過(guò)，這就是發(fā)電機(jī)的基本工作原理。圖 3 1 1 所示為同步發(fā)電機(jī)的工作原理示意圖。在同步發(fā)電機(jī)的定子鐵芯內(nèi) ；對(duì)稱地安放著 AX 、BY 、CZ 三相繞組。所謂對(duì)稱三相繞組，就是每相繞組匝數(shù)相等，三相繞組的軸線在空間互差120176。電角度。汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直接與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子連接，當(dāng)蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子隨著轉(zhuǎn)動(dòng)，在同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上裝有勵(lì)磁繞組，當(dāng)直流電通過(guò)勵(lì)磁繞組時(shí)會(huì)產(chǎn)生主磁場(chǎng)，它隨著汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，其磁通如圖中虛線所示。磁通自轉(zhuǎn)子的一個(gè)極發(fā)出來(lái)，經(jīng)過(guò)空氣隙進(jìn)入轉(zhuǎn)子、另一個(gè)極（S極）構(gòu)成回路。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周在定子繞組內(nèi)感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)正好變化一次，所以電動(dòng)勢(shì)每秒鐘變化的次數(shù)恰好等于磁極每秒鐘的旋轉(zhuǎn)次數(shù)。所以，當(dāng)原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，就得到一個(gè)在空間按正弦規(guī)律分布的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。定子三相繞組在空間互差 120176。電角度。因此，三相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在時(shí)間上也互差120176。電角度，發(fā)電機(jī)發(fā)出的就是對(duì)稱三相交流電，即 eA=Emsinωt eB=Emsin(ωt120176。) （311） ec=Emsin(ωt240176。) 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率取決于發(fā)電機(jī)磁極對(duì)數(shù)p和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為一對(duì)磁極時(shí)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，定子繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正好交變一次，即一個(gè)周期；假如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子有p對(duì)磁極時(shí)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就交變了p個(gè)周期。設(shè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為 n (r/min),，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒鐘交變 pn/60 次 ，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率為 f=pn/60(Hz) (3 12)式 (3 1 2) 表明，當(dāng)同步發(fā)電