火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程(20211129090351)

1、火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程第一部分概 述以煤、石油或天然氣作為燃料的發(fā)電廠統(tǒng)稱為火電廠。山東省的電廠95% 以上是火力發(fā)電廠。1、火電廠的分類（1）按燃料分類：燃煤發(fā)電廠，即以煤作為燃料的發(fā)電廠；鄒縣、石橫青島等電廠燃油發(fā)電廠，即以石油（實際是提取汽油、煤油、柴油后的渣油）為燃料的發(fā)電廠；辛電電廠燃?xì)獍l(fā)電廠，即以天然氣、煤氣等可燃?xì)怏w為燃料的發(fā)電廠；余熱發(fā)電廠，即用工業(yè)企業(yè)的各種余熱進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電廠。此外還有利用垃圾及工業(yè)廢料作燃料的發(fā)電廠。（2）按原動機(jī)分類：凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電廠、燃汽輪機(jī)發(fā)電廠、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電廠和蒸汽- 燃汽輪機(jī)發(fā)電廠等。（3）按供出能源分類：凝汽式發(fā)電廠，即只向外供應(yīng)電能的電廠；熱電廠

2、，即同時向外供應(yīng)電能和熱能的電廠。（4）按發(fā)電廠總裝機(jī)容量的多少分類：小容量發(fā)電廠，其裝機(jī)總?cè)萘吭?00mw 以下的發(fā)電廠；中容量發(fā)電廠，其裝機(jī)總?cè)萘吭?00250mw 范圍內(nèi)的發(fā)電廠；大中容量發(fā)電廠，其裝機(jī)總?cè)萘吭?50600mw 范圍內(nèi)的發(fā)電廠；大容量發(fā)電廠，其裝機(jī)總?cè)萘吭?001000mw 范圍內(nèi)的發(fā)電廠；特大容量發(fā)電廠，其裝機(jī)容量在1000mw 及以上的發(fā)電廠。（5）按蒸汽壓力和溫度分類：中低壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力在3.92mpa（40kgf cm2） 、溫度為 450的發(fā)電廠，單機(jī)功率小于25mw ；地方熱電廠。高壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為9.9mpa（ 101kgf cm2） 、溫度

3、為 540的發(fā)電廠，單機(jī)功率小于100mw ；超高壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為13.83mpa（141kgf cm2） 、溫度為540 540的發(fā)電廠，單機(jī)功率小于200mw ；亞臨界壓力發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為16.77mpa（171 kgf cm2） 、溫度為540540的發(fā)電廠，單機(jī)功率為30omw 直至 1o00mw 不等；超臨界壓力發(fā)電廠，其蒸汽壓力大于22.llmpa （ 225.6kgf cm2） 、溫度為550550的發(fā)電廠，機(jī)組功率為600mw 及以上，德國的施瓦茨電廠。（6）按供電范圍分類：區(qū)域性發(fā)電廠，在電網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行，承擔(dān)一定區(qū)域性供電的大中型發(fā)電廠；孤立發(fā)電廠，是不并入電網(wǎng)

4、內(nèi)，單獨(dú)運(yùn)行的發(fā)電廠；自備發(fā)電廠，由大型企業(yè)自己建造，主要供本單位用電的發(fā)電廠（一般也與電網(wǎng)相連） 。2、火電廠的生產(chǎn)流程及特點火電廠的種類雖很多，但從能量轉(zhuǎn)換的觀點分析，其生產(chǎn)過程卻是基本相同的，概括地說是把燃料（煤）中含有的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。整個生產(chǎn)過程可分為三個階段：燃料的化學(xué)能在鍋爐中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，加熱鍋爐中的水使之變?yōu)檎羝?，稱為燃燒系統(tǒng)；鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，推動汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，稱為汽水系統(tǒng)；由汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，把機(jī)械能變?yōu)殡娔?，稱為電氣系統(tǒng)。其基本生產(chǎn)流程為：整個電能生產(chǎn)過程如圖1 與水電廠和其他類型的電廠相比，火電廠有如下特點：燃料燃燒的熱

5、能鍋爐高溫高壓水蒸汽汽輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能變壓器電 力 系 統(tǒng)2 凝汽式火電廠生產(chǎn)過程示意圖（1）火電廠布局靈活，裝機(jī)容量的大小可按需要決定。（2）火電廠建造工期短，一般為水電廠的一半甚至更短。一次性建造投資少，僅為水電廠的一半左右。（3）火電廠耗煤量大，目前發(fā)電用煤約占全國煤碳總產(chǎn)量的25左右， 加上運(yùn)煤費(fèi)用和大量用水，其生產(chǎn)成本比水力發(fā)電要高出34 倍。（4）火電廠動力設(shè)備繁多，發(fā)電機(jī)組控制操作復(fù)雜，廠用電量和運(yùn)行人員都多于水電廠，運(yùn)行費(fèi)用高。（5）汽輪機(jī)開、停機(jī)過程時間長，耗資大，不宜作為調(diào)峰電源用。（6）火電廠對空氣和環(huán)境的污染大。第二部分三大系統(tǒng)簡介一、燃燒系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)由輸煤、磨煤、

6、燃燒、風(fēng)煙、灰渣等環(huán)節(jié)組成，其流程如圖2 所示。（l ）運(yùn)煤。電廠的用煤量是很大的，一座裝機(jī)容量43o萬 kw的現(xiàn)代火力發(fā)電廠，煤耗率按36og kw.h 計，每天需用標(biāo)準(zhǔn)煤（每千克煤產(chǎn)生70o0卡熱量） 360（g） 120 萬（ kw） 24（h） =10368t 。因為電廠燃煤多用劣質(zhì)煤，且中、小汽輪發(fā)電機(jī)組的煤耗率在40o 5o0gkwh 左右，所以用煤量會更大。據(jù)統(tǒng)計，我國用于發(fā)電的煤約占總產(chǎn)量的14，主要靠鐵路運(yùn)輸，約占鐵路全部運(yùn)輸量的4o。為保證電廠安全生產(chǎn)，一般要求電廠貯備十天以上的用煤量。（2） 磨煤。 用火車或汽車、 輪船等將煤運(yùn)至電廠的儲煤場后，經(jīng)初步篩選處理，用輸煤皮帶

7、送到鍋爐間的原煤倉。煤從原煤倉落入煤斗，由給煤機(jī)送入磨煤機(jī)磨成煤粉，并經(jīng)空氣預(yù)熱器來的一次風(fēng)烘干并帶至粗粉分離器。在粉粉分離器中將不合格的粗粉分離返回磨煤機(jī)再行磨制，合格的細(xì)煤粉被一次風(fēng)帶入旋風(fēng)分離器，使煤粉與空氣分離后進(jìn)入煤粉倉。（3） 鍋爐與燃燒。 煤粉由可調(diào)節(jié)的給粉機(jī)按鍋爐需要送入一次風(fēng)管，同時由旋風(fēng)分離器送來的氣體（含有約10左右未能分離出的細(xì)煤粉），由排粉風(fēng)機(jī)提高壓頭后作為一次風(fēng)將進(jìn)入一次風(fēng)管的煤粉經(jīng)噴燃器噴入爐膛內(nèi)燃燒。3 電廠煤粉爐燃燒系統(tǒng)流程圖目前我國新建電廠以300mw 及以上機(jī)組為主。300mw機(jī)組的鍋爐蒸發(fā)量為10o0th（亞臨界壓力） ，采用強(qiáng)制循環(huán)（或自然循環(huán)）的汽包

8、爐；600mw 機(jī)組的鍋爐為200oth 的（汽包）直流鍋爐。在鍋爐的四壁上，均勻分布著 4 支或 8 支噴燃器，將煤粉（或燃油、天然氣）噴入爐膛，火焰呈旋轉(zhuǎn)狀燃燒上升，又稱為懸浮燃燒爐。在爐的頂端，有貯水、貯汽的汽包，內(nèi)有汽水分離裝置，爐膛內(nèi)壁有彼此緊密排列的水冷壁管，爐膛內(nèi)的高溫火焰將水冷壁管內(nèi)的水加熱成汽水混合物上升進(jìn)入汽包，而爐外下降管則將汽包中的低溫水靠自重下降至下連箱與爐內(nèi)水冷壁管接通，靠爐外冷水下降而爐內(nèi)水冷壁管中熱水自然上升的鍋爐叫自然循環(huán)汽包爐，而當(dāng)壓力高到16.66 17.64mpa時， 水、 汽重度差變小， 必須在循環(huán)回路中加裝循環(huán)泵，即稱為強(qiáng)制循環(huán)鍋爐。 當(dāng)壓力超過18

9、 62mpa時，應(yīng)采用直流鍋爐。（4）風(fēng)煙系統(tǒng)。送風(fēng)機(jī)將冷風(fēng)送到空氣預(yù)熱器加熱，加熱后的氣體一部分經(jīng)磨煤機(jī)、排粉風(fēng)機(jī)進(jìn)人爐膛，另一部分經(jīng)噴燃器外側(cè)套筒直接進(jìn)入爐膛。爐膛內(nèi)燃燒形成的高溫?zé)煔?，沿?zé)煹澜?jīng)過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器逐漸降溫，再經(jīng)除塵器除去90 99（電除塵器可除去99）的灰塵，經(jīng)引風(fēng)機(jī)送入煙囪，排向天空。（5）灰渣系統(tǒng)。 爐膛內(nèi)煤粉燃燒后生成的小灰粒，被除塵器收集成細(xì)灰排入沖灰溝，燃燒中因結(jié)焦形成的大塊爐渣，下落到鍋爐底部的渣斗內(nèi)，經(jīng)過碎渣機(jī)破碎后也排入沖灰溝，再經(jīng)灰渣水泵將細(xì)灰和碎爐渣經(jīng)沖灰管道排往灰場（或用汽車將爐渣運(yùn)走）。二、汽水系統(tǒng)火電廠的汽水系統(tǒng)由鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器、除氧

10、器、加熱器等設(shè)備及管道構(gòu)成，包括凝給水系統(tǒng)、再熱系統(tǒng)、回?zé)嵯到y(tǒng)、冷卻水（循環(huán)水）系統(tǒng)和補(bǔ)水系統(tǒng)，如圖3 所示。（1）給水系統(tǒng)。 由鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽沿主蒸汽管道進(jìn)入汽輪機(jī)，高速流動的蒸汽沖動汽輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)動，帶動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能。在汽輪機(jī)內(nèi)作功后的蒸汽，其溫度和壓力大大降低，最后排入凝汽器并被冷卻水冷卻凝結(jié)成水 （稱為凝結(jié)水） ，匯集在凝汽器的熱水井中。凝結(jié)水由凝結(jié)水泵打至低壓加熱器中加熱，再經(jīng)除氧器除氧并繼續(xù)加熱。由除氧器出來的水（叫鍋爐給水），經(jīng)給水泵升壓和高壓加熱器加熱，最后送人鍋爐汽包。在現(xiàn)代大型機(jī)組中， 一般都從汽輪機(jī)的某些中間級抽出作過功的部分蒸汽（稱為抽汽） ，用以加熱給水 （叫

11、做給水回?zé)嵫h(huán)），或把作過一段功的蒸汽從汽輪機(jī)某一中間級全部抽出，送到鍋爐的再熱器中加熱后再引入汽輪機(jī)的以后幾級中繼續(xù)做功（叫做再熱循環(huán)）。（2）補(bǔ)水系統(tǒng)。在汽水循環(huán)過程中總難免有汽、水泄漏等損失，為維持汽水循環(huán)的正常進(jìn)行，必須不斷地向系統(tǒng)補(bǔ)充經(jīng)過化學(xué)處理的軟化水，這些補(bǔ)給水一般補(bǔ)入除氧器或凝汽器中，即是補(bǔ)水系統(tǒng)。（3）冷卻水（循環(huán)水）系統(tǒng)。為了將汽輪機(jī)中作功后排入凝汽器中的乏汽冷凝成水，需由循環(huán)水泵從涼水塔4 抽取大量的冷卻水送入凝汽器，冷卻水吸收乏汽的熱量后再回到?jīng)鏊鋮s，冷卻水是循環(huán)使用的。這就是冷卻水或循環(huán)水系統(tǒng)。電廠汽水系統(tǒng)流程示意圖三、電氣系統(tǒng)發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)、勵磁裝

12、置、廠用電系統(tǒng)和升壓變電所等，如圖4 所示。發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓和電流隨著容量的不同而各不相同，一般額定電壓在1020kv 之間，而額定電流可達(dá)2oka 。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能，其中一小部分 （約占發(fā)電機(jī)容量的4 8） ，由廠用變壓器降低電壓（一般為63kv 和 400v兩個電壓等級）后，經(jīng)廠用配電裝置由電纜供給水泵、送風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)等各種輔機(jī)和電廠照明等設(shè)備用電，稱為廠用電（或自用電） 。其余大部分電能，由主變壓器升壓后，經(jīng)高壓配電裝置、輸電線路送入電網(wǎng)。5 發(fā)電廠電氣系統(tǒng)示意圖第三部分電廠主要設(shè)備介紹鍋爐鍋爐是火力發(fā)電廠中主要設(shè)備之一。它的作用是使燃料在爐膛中燃燒放熱，并將熱量傳給工質(zhì)，以產(chǎn)生一定壓

13、力和溫度的蒸汽，供汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。電廠鍋爐與其他行業(yè)所用鍋爐相比，具有容量大、參數(shù)高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自動化程度高等特點。一、電廠鍋爐的容量和參數(shù)鍋爐容量即鍋爐的蒸發(fā)量，指鍋爐每小時所產(chǎn)生的蒸汽量。在保持額定蒸汽壓力、額定蒸汽溫度、使用設(shè)計燃料和規(guī)定的熱效率情況下，鍋爐所能達(dá)到的蒸發(fā)量稱作額定蒸發(fā)量。電廠鍋爐的額定參數(shù)是指額定蒸汽壓力和額定蒸汽溫度。所謂蒸汽壓力和溫度是指過熱器主汽閥出口處的過熱蒸汽壓力和溫度。對于裝有再熱器的鍋爐，鍋爐蒸汽參數(shù)還應(yīng)包括再熱蒸汽參數(shù)。我國電廠鍋爐的蒸汽參數(shù)及容量系列如下表所示。我國電廠鍋爐的蒸汽參數(shù)及容量系列參數(shù)最大連續(xù)蒸發(fā)量（mcr ）（t/h ）發(fā)電功率（mw

14、）蒸汽壓力（mpa ）蒸汽溫度（）給水溫度（）2.5 400 105 20 3 3.9 450 145155 35，65 6， 12 165175 130 25 9.9 540 205225 220，410 50，100 6 13.8 540/540 220250 420，670 125，200 16.8 540/540 250280 1025 300 17.5 540/540 260290 1025，2008 300，600 注蒸汽溫度欄中的分子、分母分別為過熱蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度。二、電廠鍋爐的分類 1按蒸汽參數(shù)分類（1）中壓鍋爐。壓力為3.822mpa（39kgf cm2） ，溫度為4

15、50。 (2)高壓鍋爐。壓力為610mpa ，常用壓力為9.8mpa（100kgf cm2） ，溫度為540。（3）超高壓鍋爐。壓力為1014mpa ，常用壓力為13.72mpa（14o kgf cm2） ，溫度為 555或 540。（4）亞臨界壓力鍋爐。壓力為 14 22.2mpa，常用壓力為16.66mpa（170 kgf cm2） ，溫度為 555 。（5）超臨界壓力鍋爐。壓力大于22.2mpa（225.65 kgfcm2） ，溫度為 550 570。 2、按容量分類小型鍋爐蒸發(fā)量小于220t h。中型鍋爐蒸發(fā)量為 22o410t h。大型鍋爐蒸發(fā)量不小于670t h。3按燃燒方式分類（

16、l ）懸浮燃燒鍋爐。燃料在爐膛空間懸浮燃燒，燃燒可為煤粉、油或氣體燃料。（2）沸騰燃燒鍋爐。固體燃料顆粒在爐排上呈沸騰狀態(tài)進(jìn)行燃燒，又稱流化床鍋爐。 4按排渣方式分類固態(tài)排渣鍋爐。燃料燃燒生成的灰渣呈固態(tài)排出。液態(tài)排渣鍋爐。燃料燃燒生成的灰渣呈液態(tài)排出。 5按循環(huán)方式分類按照鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)流動的方式可將鍋爐分為下列幾種，如圖所示。（1）自然循環(huán)鍋爐， 是具有由汽包、 下降管和上升管組成的循環(huán)回路的鍋爐。它依靠下降管和上升管中工質(zhì)柱重差產(chǎn)生自然循環(huán)的動力。（鄒縣電廠）（2）強(qiáng)制循環(huán)鍋爐，是在循環(huán)回路下降管上裝有強(qiáng)制循環(huán)泵，以提高循環(huán)動力。（石橫電廠）（3）控制循環(huán)鍋爐， 是在強(qiáng)制循環(huán)鍋爐的

17、上升管入口加裝節(jié)流圈，以控制各上升管中的工質(zhì)流，防止發(fā)生循環(huán)停滯或倒流等故障。 （石橫電廠）（4）直流鍋爐是沒有循環(huán)回路的鍋爐，工質(zhì)一次性通過各受熱面變?yōu)檫^熱蒸汽。（施瓦茨電廠）7 鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)流動的幾種類型（a）自然循環(huán)鍋爐；(b) 強(qiáng)制循環(huán)鍋爐；(c) 控制循環(huán)鍋爐 (d) 直流鍋爐1- 給水泵， 2- 省煤器， 3- 汽包， 4- 下降管， 5- 聯(lián)箱， 6- 蒸發(fā)受熱面， 7- 過熱器， 8- 循環(huán)泵， 9- 節(jié)流圈（5）復(fù)合循環(huán)鍋爐，它具有循環(huán)回路和再循環(huán)泵，同時具有切換閥門，低負(fù)荷時按再循環(huán)方式運(yùn)行，高負(fù)荷時切換為直流方式運(yùn)行，如圖所示。也可在全部負(fù)荷下以較低的循環(huán)倍率進(jìn)行

18、循環(huán)，這種鍋爐稱作低倍率循環(huán)鍋爐，如圖所示。目前，大型火力發(fā)電廠的鍋爐多為亞臨界壓力以上的大型煤粉鍋爐。8 復(fù)合循環(huán)鍋爐（a）全負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐；比）部分負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐 1一來自給水泵；2 一省煤器； 3 一汽水分離器；4 一混合器； 5 一蒸發(fā)受熱面； 6一循環(huán)泵； 7 一控制閥； 8- 節(jié)流圈； 9- 去過熱器三、鍋爐機(jī)組基本工作過程各種鍋爐的工作都是為了通過燃料燃燒放熱和高溫?zé)煔馀c受熱面的傳熱來加熱給水，最終使水變?yōu)榫哂幸欢▍?shù)的品質(zhì)合格的過熱蒸汽。水在鍋爐中要經(jīng)過預(yù)熱、蒸發(fā)、過熱三個階段才能變?yōu)檫^熱蒸汽。實際上，為了提高蒸汽動力循環(huán)的效率，還有第四個階段，即再過熱階段，即將在汽輪機(jī)高

19、壓缸膨脹做功后壓力和溫度都降低了的蒸汽送回鍋爐中加熱，然后再送到汽輪機(jī)低壓缸繼續(xù)做功。為適應(yīng)這四個變化階段的需要，鍋爐中必須布置相應(yīng)的受熱面，即省煤器、水冷壁、過熱器和再熱器。過熱器和再熱器布置在水平煙道和尾部煙道上部，省煤器布置在尾部煙道下部。為了利用煙氣余熱加熱燃燒所需要的空氣，常在省煤器后再布置空氣預(yù)熱器。大型鍋爐有的在爐膛中增設(shè)預(yù)熱受熱面或過熱、再熱受熱面。鍋爐機(jī)組的基本工作過程是：燃料經(jīng)制粉系統(tǒng)磨制成粉，送入爐膛中燃燒，使燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊煔獾臒崮?。高溫?zé)煔庥蔂t膛經(jīng)水平煙道進(jìn)入尾部煙道，最后從鍋爐中排出。鍋爐排煙再經(jīng)過煙氣凈化系統(tǒng)變?yōu)楦蓛舻臒煔?，由風(fēng)機(jī)送入煙囪排入大氣中。煙氣在鍋爐

20、內(nèi)流動的過程中，將熱量以不同的方式傳給各種受熱面。例如，在爐膛中以輻射方式將熱量傳給水冷壁，在爐膛煙氣出口處以半輻射、半對流方式將熱量傳給屏式過熱器，在水平煙道和尾部煙道以對流方式傳給過熱器、再熱器、省煤氣和空氣預(yù)熱器。于是，鍋爐給水便經(jīng)過省煤器、水冷壁、過熱器變成過熱蒸汽，并把汽輪機(jī)高壓缸做功后抽回的蒸汽變成再熱蒸汽。四、鍋爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)鍋爐的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)一般用鍋爐熱效率、鋼材消耗率和可靠性來表示。9 鍋爐熱效率是指送人鍋爐的全部熱量被有效利用的百分?jǐn)?shù)。電廠鍋爐熱效率一般在90% 以上。鋼材消耗率是指鍋爐單位蒸發(fā)量所用的鋼材重量，單位為t t h，一般在2.5 5t t h 范圍內(nèi)。鍋爐可靠

21、性用連續(xù)運(yùn)行時數(shù)、事故率和可用率來評價。連續(xù)運(yùn)行時數(shù)是指兩次檢修之間的運(yùn)行時數(shù)。目前，國內(nèi)電廠鍋爐連續(xù)運(yùn)行時數(shù)可達(dá)400oh以上，事故率為1左右，可用率可達(dá)90。汽機(jī)汽輪機(jī)是火力發(fā)電廠三大主要設(shè)備之一。它是以蒸汽為工質(zhì)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的高速旋轉(zhuǎn)式原動機(jī)。它為發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換提供機(jī)械能。一、汽輪機(jī)的工作原理由鍋爐來的蒸汽通過汽輪機(jī)時，分別在噴嘴（靜葉片）和動葉片中進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。根據(jù)蒸汽在動、靜葉片中做功原理不同，汽輪機(jī)可分為沖動式和反動式兩種。沖動式汽輪機(jī)工作原理如圖所示。具有一定壓力和溫度的蒸汽首先在固定不動的噴嘴中膨脹加速，使蒸汽壓力和溫度降低，部分熱能變?yōu)閯幽?。從噴嘴噴出的高速汽流以?/p>

22、定的方向進(jìn)入裝在葉輪上的動葉片流道，在動葉片流道中改變速度，產(chǎn)生作用力，推動葉輪和軸轉(zhuǎn)動，使蒸汽的動能轉(zhuǎn)變?yōu)檩S的機(jī)械能。在反動式汽輪機(jī)中，蒸汽流過噴嘴和動葉片時，蒸汽不僅在噴嘴中膨脹加速，而且在動葉片中也要繼續(xù)膨脹，使蒸汽在動葉片流道中的流速提高。當(dāng)由動葉片流道出口噴出時，蒸汽便給動葉片一個反動力。動葉片同時受到噴嘴出口汽流的沖動力和自身出口汽流的反動力。在這兩個力的作用下，動葉片帶動葉輪和輪高速旋轉(zhuǎn)，這就是反動式汽輪機(jī)的工作原理。沖動式汽輪機(jī)工作原理l 一大軸； 2 一葉輪； 3 一動葉片； 4 一噴嘴二、汽輪機(jī)設(shè)備的組成汽輪機(jī)設(shè)備包括汽輪機(jī)本體、調(diào)速保護(hù)及油系統(tǒng)、輔助設(shè)備和熱力系統(tǒng)等。事故

23、率= 運(yùn)行總時數(shù)事故停用小時數(shù)事故停用小時數(shù)可用率= 統(tǒng)計時間總時數(shù)運(yùn)行總時數(shù)事故停用小時數(shù)100% 100% 10 1汽輪機(jī)本體汽輪機(jī)本體由靜止和轉(zhuǎn)動兩大部分構(gòu)成。前者又稱“靜子”，包括汽缸、隔板、噴嘴、汽封和軸承等部件；后者又稱“轉(zhuǎn)子” ，包括軸、葉輪和動葉片等部件。 2調(diào)速保護(hù)及油系統(tǒng)汽輪機(jī)的調(diào)速保護(hù)及油系統(tǒng)包括調(diào)速器、油泵、調(diào)速傳動機(jī)構(gòu)、調(diào)速汽門、安全保護(hù)裝置和冷油器等部件。 3輔助設(shè)備汽輪機(jī)的輔助設(shè)備有凝汽器、抽汽器、除氧器、加熱器和凝結(jié)水泵等。 4熱力系統(tǒng)汽輪機(jī)的熱力系統(tǒng)包括主蒸汽系統(tǒng)、給水除氧系統(tǒng)、抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)和凝汽系統(tǒng)等。三、汽輪機(jī)的分類 1按工作原理分類如前所述，按工作原理不

24、同，汽輪機(jī)可分為沖動式和反動式兩種。 2按熱力過程特性分類按照熱力過程特性的不同，汽輪機(jī)可分為下面四種：（1） 凝汽式汽輪機(jī)。 其特點是在汽輪機(jī)中做功后的排汽，在低于大氣壓力的真空狀態(tài)下進(jìn)入凝汽器凝結(jié)成水。（2）背壓式汽輪機(jī)。其特點是在排汽壓力高于大氣壓力的情況下，將排汽供給熱用戶。（3）中間再熱式汽輪機(jī)。其特點是在汽輪機(jī)高壓部分做功后蒸汽全部抽出，送到鍋爐再熱器中加熱，然后回到汽輪機(jī)中壓部分繼續(xù)做功。（4）調(diào)整抽汽式汽輪機(jī)。其特點是從汽輪機(jī)的某級抽出部分具有一定壓力的蒸汽供熱用戶使用，排汽仍進(jìn)入凝汽器。 3按主蒸汽參數(shù)分類進(jìn)人汽輪機(jī)的蒸汽參數(shù)是指蒸汽壓力和溫度。按不同壓力等級可分為：（1）低

25、壓汽輪機(jī)。主蒸汽壓力小于1.47mpa；（2）中壓汽輪機(jī)。主蒸汽壓力為 l.963.92mpa；（3）高壓汽輪機(jī)。主蒸汽壓力為 5.88 9.8mpa；（4）超高壓汽輪機(jī)。主蒸汽壓力為11.77 13.93mpa；（5）亞臨界壓力汽輪機(jī)。主蒸汽壓力為15.69 17.65mpa；（6）超臨界壓力汽輪機(jī)。主蒸汽壓力大于22.15mpa；此外，按用途分類有電廠汽輪機(jī)、工業(yè)汽輪機(jī)、船用汽輪機(jī)；按汽流方向分類有軸流式、輻流式、周流式汽輪機(jī)；按汽缸數(shù)目分類有單缸、雙缸和多缸汽輪機(jī)；按機(jī)組轉(zhuǎn)軸數(shù)目分類有單鈾和雙軸汽輪機(jī)等。四、汽輪機(jī)的型號國產(chǎn)汽輪機(jī)的型號采用三組符號加數(shù)字來表示。第一組用漢語拼音字母及數(shù)字

26、來表示。漢語拼音字母表示汽輪機(jī)型式，其后的數(shù)字表示汽輪機(jī)的額定功率，單位為 mw 。第二組表示蒸汽參數(shù)。第三組數(shù)字表示設(shè)計的先后次序。汽輪機(jī)型號中蒸汽參數(shù)表示法型式參數(shù)表示方法示例變型設(shè)計次序蒸汽參數(shù)額定功率（ mw ）型式11 凝汽式主蒸汽壓力 / 主蒸汽溫度n100-8.83/535 中間再熱式主蒸汽壓力 / 主蒸汽溫度 / 中間再熱溫度n300-16.7/538/538 抽汽式主蒸汽壓力 / 高壓抽汽壓力 / 低壓抽汽壓力c50-8.83/0.98/0.118 背壓式主蒸汽壓力 / 背壓b50-8.83/0.98 抽汽背壓式主蒸汽壓力 / 抽汽壓力 / 背壓cb25-8.83/0.98/

27、0.118 注功率單位為mw ；壓力單位為mpa ；溫度單位為。例如 n30016.7 5375372 型汽輪機(jī)，表示額定功率為300mw ，額定進(jìn)汽壓力為16.7mpa，額定主蒸汽溫度為 537，額定再熱蒸汽溫度為537，是中間再熱凝汽式汽輪機(jī)，屬第二次變型設(shè)計。五、汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)和安全指標(biāo) l。汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（1）循環(huán)熱效率。 汽輪機(jī)設(shè)備的循環(huán)熱效率是在理想條件下1kg 蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)換機(jī)械功的熱量與鍋爐送出蒸汽熱量之比。目前大功率汽輪機(jī)的循環(huán)熱效率已達(dá)40以上。（2）汽輪機(jī)內(nèi)效率。 汽輪機(jī)相對內(nèi)效率是蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的有效比焓降與等嫡比焓降之比，它是評價汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)先進(jìn)程度的一個重要指

28、標(biāo)。（3）汽耗率。汽耗率是汽輪發(fā)電機(jī)組每生產(chǎn)1kwh 電所需要的蒸汽量，一般為3.o3.2kg （ kwh） 。（4）熱耗率。熱耗率是汽輪發(fā)電機(jī)組每生產(chǎn)ikwh 電所消耗的熱量。一般為8000kj/ （ kwh）左右。2汽輪機(jī)運(yùn)行的安全指標(biāo)（1）可用率。 機(jī)組的可用率是指在統(tǒng)計期間，機(jī)組運(yùn)行累計小時數(shù)及備用停機(jī)小時數(shù)之和與統(tǒng)計期間日歷小時數(shù)的百分比。（2）等效可用率。等效可用率為考慮到降低出力影響的可用率，即上式中等效小時數(shù)為機(jī)組運(yùn)行中降低出力小時數(shù)折算成機(jī)組全停的小時數(shù)。（3）強(qiáng)迫停機(jī)率。強(qiáng)迫停機(jī)率是指在統(tǒng)計期間機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)小時數(shù)與統(tǒng)計期間小時數(shù)的百分比。（4）等效強(qiáng)迫停機(jī)率。等效強(qiáng)迫停機(jī)

29、率為考慮到降低出力影響的強(qiáng)迫停機(jī)率，即發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是電廠的主要設(shè)備之一，它同鍋爐和汽輪機(jī)會稱為火力發(fā)電廠的三大主機(jī)。目前，在電力系統(tǒng)中，幾乎所有的發(fā)電機(jī)：汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、核發(fā)電機(jī)、燃汽輪發(fā)電機(jī)及太陽能發(fā)電機(jī)等都屬同步發(fā)電機(jī)。盡管其容量大小、原動機(jī)類型、構(gòu)造形式、冷卻方式等各有差異，但其工作原理是相同的。一、同步發(fā)電機(jī)的基本構(gòu)造和工作原理同步發(fā)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備，其工作原理如圖所示。由圖可見，同步發(fā)電機(jī)可分為定子和轉(zhuǎn)子兩大部分，定子部分主要由定子鐵芯和繞組組成，分為a、b 、c三相，均勻的分布在定于槽中；轉(zhuǎn)子部分由轉(zhuǎn)子鐵芯和繞組組成，繞組通以直流電，建立發(fā)電機(jī)

30、的磁場。當(dāng)轉(zhuǎn)子由原動機(jī)（如汽輪機(jī)）帶動旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)磁場，定子繞組（導(dǎo)線）切割了轉(zhuǎn)子磁場的磁力線，就在定子繞組上感應(yīng)出電動勢，當(dāng)定于繞組接通用電設(shè)備時，定于繞組中即產(chǎn)生三相電流，發(fā)出電能。等效強(qiáng)迫停機(jī)率= 強(qiáng)迫停運(yùn)小時數(shù)運(yùn)行累計小時數(shù)l、2、3 類等效非計劃降低出力備用停機(jī)小時數(shù)強(qiáng)迫停機(jī)率1、 2、3 類等效非計劃降低出力小時數(shù)之和100% 等效可用率= 統(tǒng)計期間小時數(shù)運(yùn)行累計小時數(shù)備用小時數(shù)等效小時數(shù)100% 12 同步發(fā)電機(jī)的工作原理二、同步發(fā)電視的為類同步發(fā)電機(jī)因用途不同，結(jié)構(gòu)也相差甚大，一般可按其原動機(jī)的類別、本體結(jié)構(gòu)特點、安裝方式等進(jìn)行分類。（1）按原動機(jī)的類別不同，同步發(fā)電機(jī)可

31、分為汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、燃汽輪發(fā)電機(jī)及柴油發(fā)電機(jī)等。（2）按冷卻介質(zhì)的不同，可分為空氣冷卻、氫氣冷卻和水冷卻等。（3）按主軸安裝方式不同，可分為臥式安裝和立式安裝等。（4）按本體結(jié)構(gòu)不同，可分為隱極式和凸板式、旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式等。同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，主要是由原動機(jī)的特性決定的。如汽輪發(fā)電機(jī)， 由于轉(zhuǎn)速高達(dá)3000r min，故極對數(shù)少，轉(zhuǎn)子采用隱極式，臥式安裝；水輪發(fā)電機(jī)由于轉(zhuǎn)速低（一般在500r min 以下）故其極對數(shù)多，轉(zhuǎn)子采用凸極式，立式安裝。三、同步發(fā)電機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)為使發(fā)電機(jī)按設(shè)計技術(shù)條件運(yùn)行，一般在發(fā)電機(jī)出廠時都在銘牌上標(biāo)注出額定參數(shù)，并在說明書中加以說明。這些額定參數(shù)

32、主要有：（1）額定容量（或額定功率）。額定容量是指發(fā)電機(jī)在設(shè)計技術(shù)條件下運(yùn)行輸出的視在功率，用kva 或 mva表示；額定功率是指發(fā)電機(jī)輸出的有功功率，用kw 或 mw 表示。（2）額定定子電壓是指發(fā)電機(jī)在設(shè)計技術(shù)條件下運(yùn)行時，定子繞組出線端的線電壓，用kv 表示。我國生產(chǎn)的 300mw 和 600mw 發(fā)電機(jī)組額定定子電壓均為20kv （3）額定定子電流指發(fā)電機(jī)定子繞組出線的額定線電流，單位為a。（4）額定功率因數(shù) （cos 指發(fā)電機(jī)在額定功率下運(yùn)行時，定于電壓和定子電流之間允許的相角差的余弦值。300mw 機(jī)組的額定功率因數(shù)為0.85 ，600mw 機(jī)組的額定功率因數(shù)為0.9 。（5）額定

33、轉(zhuǎn)速。指正常運(yùn)行時發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，用 r min（每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）表示。我國生產(chǎn)的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速均為 3o00rmin。（6）額定頻率。我國電網(wǎng)的額定頻率為50hz（即每秒50 周） 。（7）額定勵磁電流。指發(fā)電機(jī)在額定出力時，轉(zhuǎn)子繞組通過的勵磁電流，用a或 ka 表示。（8）額定勵磁電壓。指發(fā)電機(jī)勵磁電流達(dá)到額定值時，額定出力運(yùn)行在穩(wěn)定溫度時的勵磁電壓。（9）額定溫度。指發(fā)電機(jī)在額定功率運(yùn)轉(zhuǎn)時的最高允許溫度（）。（10）效率。指發(fā)電機(jī)輸出與輸入能量之百分比，一般額定效率在93 98之間， 300mw 和 600mw 大型機(jī)組在 98以上。我國生產(chǎn)的300mw 汽輪發(fā)電機(jī)主要參數(shù)如表所示。生產(chǎn)廠上海

34、電機(jī)廠東方電機(jī)廠哈爾濱電機(jī)廠型號qfsn-300-2 型qfsn-300-20 型qfsn-300-2 型額定功率（ mw ）300 300 300 13 額定定子電壓（kv）20 20 20 額定定子電流（a ）10190 10190 10190 額定功率因數(shù)0.85 0.85 0.85 額定轉(zhuǎn)速（ r min）3000 3000 3000 額定氫壓（ mpa ）0.31 0.3 0.3 額定勵磁電流/ 電壓（ a/v） 2510/302 2203/426 2642/365 絕緣等級b f/b b（f）/b （f）勵磁系統(tǒng)三相同軸交流，靜止scr 三相同軸交流，靜止scr 三相同軸交流，靜止

35、scr 冷卻方式水氫氫水氫氫水氫氫效率（）98.8 98.8 98.8 短路比0.5 0.556 0.656 注：型號中q-汽輪機(jī)； f-發(fā)電機(jī)； s- 定子為水內(nèi)冷；n-轉(zhuǎn)子為氫內(nèi)冷；300 - 功率為300mw ； 2-2 極； 20- 額定電壓為 20kv。我國上海汽輪發(fā)電機(jī)廠設(shè)計的qfsn-600-2 型 600mw 水氫氫 （轉(zhuǎn)子采用氫內(nèi)冷，定子鐵芯采用氫表冷，定子繞組采用水內(nèi)冷，即簡稱水氫氫冷卻方式）汽輪發(fā)電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為額定功率600mw 額定電壓： 20kv ；額定定子電流19245a；額定功率因數(shù) o 9 ；額定轉(zhuǎn)速3000r min；額定氫壓 0.4mpa；額定勵磁電流

36、電壓3820a/417v；效率 98.94 ；短路比0.54 ；冷卻方式水氫氫。四、汽輪發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)發(fā)電機(jī)要發(fā)出電來，除了需要原動機(jī)帶動其旋轉(zhuǎn)外，還需給轉(zhuǎn)子繞組輸人直流電流（稱為勵磁電流） ，建立旋轉(zhuǎn)磁場。供給勵磁電流的電路，稱為勵磁系統(tǒng)，包括勵磁機(jī)、勵磁調(diào)節(jié)器及控制裝置等。勵磁系統(tǒng)由兩個基本部分組成，即勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器。勵磁功率單元，包括交流電源及整流裝置，它向發(fā)電機(jī)的勵磁繞組提供直流勵磁電流；勵磁調(diào)節(jié)器（avr ）是根據(jù)發(fā)電機(jī)發(fā)出的電流、電壓情況，自動調(diào)節(jié)勵磁功率單元的勵磁電流的大小，以滿足系統(tǒng)運(yùn)行的需要。勵磁控制系統(tǒng)指勵磁系統(tǒng)及其控制對象發(fā)電機(jī)共同組成的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。勵磁

37、控制系統(tǒng)原理框圖如下所示。（一）勵磁系統(tǒng)的主要功能勵磁系統(tǒng)的作用不僅是在發(fā)電機(jī)中建立旋轉(zhuǎn)磁場，而且還對發(fā)電機(jī)及電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要作用。勵磁系統(tǒng)的主要功能是：（1）在正常運(yùn)行情況下，供給發(fā)電機(jī)勵磁電流，并根據(jù)發(fā)電機(jī)所帶負(fù)荷的變化，自動調(diào)整勵磁電流的大小，以維持發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓在給定值（額定電壓值）。（2）當(dāng)發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行時，使各發(fā)電機(jī)組所帶的無功功率穩(wěn)定并實現(xiàn)合理分配。（3）在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障、發(fā)電機(jī)端電壓嚴(yán)重下降時，能對發(fā)電機(jī)強(qiáng)行勵磁，使勵磁電壓迅速增升到頂值（300mw 和 600mw發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵頂值電壓為額定值的2 倍） ，以提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性；短路故障切除后，使電壓迅速

38、恢復(fù)正常。（4）當(dāng)發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷時，能進(jìn)行強(qiáng)行減磁，將勵磁電流迅速降到安全數(shù)值，以防止發(fā)電機(jī)電壓過分升高。（5）當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路故障（如定于繞組相間短路，轉(zhuǎn)子繞組兩點接地短路）跳閘時，能對發(fā)電機(jī)快速勵磁控制系統(tǒng)原理框圖交流勵磁電源勵磁調(diào)節(jié)器功率整流裝置發(fā)電機(jī)勵磁功率單元勵磁調(diào)節(jié)器磁場繞組14 滅磁，將勵磁電流減到零，以減小故障損壞程度。（二）發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)簡介發(fā)電機(jī)的勵磁方式主要有三種：直流勵磁機(jī)勵磁方式；交流勵磁機(jī)勵磁方式，又分為靜止整流器勵磁方式（稱有刷勵磁）和旋轉(zhuǎn)整流器勵磁方式（稱無刷勵磁）；靜止勵磁方式（如自共勵勵磁方式）。 1直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng) 60年代以前， 汽輪發(fā)電機(jī)的勵磁

39、方式均采用同軸直流發(fā)電機(jī)作為勵磁機(jī)，通過勵磁調(diào)節(jié)器改變直流勵磁機(jī)的勵磁電流，來改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的勵磁電壓，以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的勵磁電流，達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓和輸出無功功率的目的。目前100mw 以下的汽輪發(fā)電機(jī)仍采用這種勵磁方式。隨著機(jī)組容量的不斷增大，直流勵磁機(jī)勵磁方式表現(xiàn)出了明顯的缺陷，一是受換向器所限其制造容量不可能大；二是整流子、碳刷及滑環(huán)磨損，污染環(huán)境，運(yùn)行維護(hù)麻煩；三是勵磁調(diào)節(jié)速度慢，可靠性低，直流勵磁機(jī)勵磁方式已無法適應(yīng)大容量汽輪發(fā)電機(jī)的需要。 2交流勵磁機(jī)靜止整流器勵磁系統(tǒng)交流勵磁機(jī)靜止整流器勵磁系統(tǒng)通常稱為三機(jī)勵磁方式。發(fā)電機(jī)、主勵磁機(jī)和副勵磁機(jī)三臺交流同步發(fā)電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)，勵磁機(jī)

40、不需換向器，而整流裝置和勵磁調(diào)節(jié)器是靜止的，所以勵磁容量不會受到限制。交流勵磁機(jī)靜止整流器勵磁系統(tǒng)原理圖如圖所示。發(fā)電機(jī)的勵磁電流由同軸的交流主勵磁機(jī)經(jīng)靜止整流裝置供給，主勵磁機(jī)的勵磁電流由同軸的中頻副勵磁機(jī)經(jīng)可控整流裝置供給。隨著發(fā)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)的變化，勵磁調(diào)節(jié)器avr自動地改變主勵磁機(jī)勵磁回路中可控整流裝置的控制角，以改變其勵磁電流，從而改變主勵磁機(jī)的輸出電壓，也就調(diào)節(jié)了發(fā)電機(jī)的勵磁電流。交流勵磁機(jī)的頻率一般采用100hz，交流副勵磁機(jī)多采用永磁式中頻同步發(fā)電機(jī)，其頻率一般為400500hz ，以減少勵磁繞組的電感及時間常數(shù)。這樣，即簡化了結(jié)構(gòu)，又提高了副勵磁機(jī)運(yùn)行的可靠性。目前大型汽輪發(fā)電

41、機(jī)的勵磁系統(tǒng)多采用永磁式中頻副勵磁機(jī)。整流柜采用三相橋式硅二極管整流電路，通常由兩個或兩個以上整流柜并聯(lián)運(yùn)行，并留有備用，因此整流裝置運(yùn)行是可靠的。交流勵磁機(jī)靜止硅整流器勵磁方式的勵磁能源取自主軸功率，不受電力系統(tǒng)擾動的影響，工作穩(wěn)定可靠。以大容量的靜止硅整流器代替轉(zhuǎn)動的換向整流，就解決了整流子和碳刷的運(yùn)行維護(hù)問題。三機(jī)勵磁方式目前在國產(chǎn)30omw 大容量汽輪發(fā)電機(jī)組上廣為采用。運(yùn)行實踐表明，三機(jī)勵磁系統(tǒng)存在以下問題： (1)旋轉(zhuǎn)部件多，出故障的機(jī)率較高，而且修復(fù)時間較長，檢修維護(hù)工作量大。（2）由于機(jī)組軸系長，軸承座多，使軸振和瓦振值較高，對軸系穩(wěn)定和機(jī)組的安全運(yùn)行不利。 3交流勵磁機(jī)旋轉(zhuǎn)硅

42、整流器勵磁系統(tǒng)交流勵磁機(jī)旋轉(zhuǎn)硅整流器勵磁系統(tǒng)與靜止硅整流器勵磁系統(tǒng)的主要區(qū)別，是整流裝置是否與軸同轉(zhuǎn)。整流裝置與交流主勵磁機(jī)及發(fā)電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)時，三者相對靜止，所以可直接相連而無需滑環(huán)、碳刷，因此又稱為無刷勵磁系統(tǒng)，如圖所示。目前工程中采用的均是旋轉(zhuǎn)二極管形的，旋轉(zhuǎn)可控硅型尚處于試驗階段。調(diào)節(jié)電路發(fā)電機(jī)50hz 副勵磁機(jī)主勵磁機(jī)s 500 hz 100 hz n 交流勵磁機(jī)靜止整流器勵磁系統(tǒng)原理圖15 （a）旋轉(zhuǎn)二極管勵孩系統(tǒng)；（b）旋轉(zhuǎn)可控硅勵磁系統(tǒng)在無刷旋轉(zhuǎn)二極管勵磁系統(tǒng)中，主勵磁機(jī)一般采用100hz 交流勵磁機(jī)，其10ohz電流經(jīng)整流后直接送入發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組。因省去了滑環(huán)和碳刷，使勵磁系統(tǒng)

43、結(jié)構(gòu)簡單、便于維護(hù)、可靠性高，這對大容量的汽輪發(fā)電機(jī)組是適用的，但同時也帶來兩個新問題：一是不能用常規(guī)方法直接測量轉(zhuǎn)子電流、溫度和對地絕緣，而必須采用其他方法；二是無法在發(fā)電機(jī)勵磁回路裝設(shè)滅磁開關(guān)，而只能裝于交流勵磁機(jī)勵磁回路，使滅磁時間延長（20s） ，好在這些問題已用其他方法得到解決。目前，美國西屋公司、日本三菱公司、德國西門子公司和法國阿爾斯通公司生產(chǎn)的汽輪發(fā)電機(jī)多采用無刷勵磁系統(tǒng)，而且已用于12oomw 的汽輪發(fā)電機(jī)。 我國近年來引進(jìn)了西屋公司無刷勵磁技術(shù)，已在300mw 及 6oomw大型汽輪發(fā)電機(jī)組上應(yīng)用。 4自并勵勵磁（靜止勵磁）系統(tǒng)自并勵勵磁系統(tǒng)，其勵磁電源由發(fā)電機(jī)自身供給，整

44、個勵磁裝置沒有轉(zhuǎn)動部分，因此又稱為靜止勵磁系統(tǒng)或全靜態(tài)勵磁系統(tǒng)。如圖所示為自并勵勵磁系統(tǒng)的原理圖。用一只接在機(jī)端的勵磁變壓器取得勵磁電源，通過受勵磁調(diào)節(jié)器控制的可控硅整流裝置，直接控制發(fā)電機(jī)的勵磁，這種勵磁方式比前述幾種都簡單，因此又稱簡單自勵方式。自并勵勵磁系統(tǒng)原理圖自并勵勵磁系統(tǒng)具有下列優(yōu)點：（l ）運(yùn)行可靠。由于沒有旋轉(zhuǎn)部件，設(shè)備接線簡單，減少了事故的機(jī)率。據(jù)統(tǒng)計，自并勵勵磁系統(tǒng)的強(qiáng)迫停機(jī)率僅為交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)的13， 平均修復(fù)時間僅為交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)的14。 大大提高了運(yùn)行的可靠性。（2）改善了發(fā)電機(jī)軸系的穩(wěn)定性。自并勵勵磁系統(tǒng)使30omw 機(jī)組的輸系長度減少了約3m ，因無勵磁機(jī)

45、，軸承座也減少，所以提高了軸系的穩(wěn)定性，從而提高了機(jī)組的安全運(yùn)行水平。（3）提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。自并勵勵磁系統(tǒng)響應(yīng)速度快，調(diào)壓性能好，短路后機(jī)端電壓恢復(fù)快。由于配置了電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（pss ） ，對小干擾的穩(wěn)定水平較交流勵磁機(jī)系統(tǒng)有明顯提高。（4）經(jīng)濟(jì)性好，可降低投資。由于該系統(tǒng)設(shè)備簡單，軸系長度又有縮短，降低了設(shè)備和廠房基礎(chǔ)投資；加之調(diào)整維護(hù)簡單，故障修復(fù)時間短，可提高發(fā)電的效益。16 自并勵勵磁系統(tǒng)存在的問題是：當(dāng)發(fā)電機(jī)近端發(fā)生三相短路而切除時間又較長時，不能及時提供足夠的強(qiáng)行勵磁；另外，接于地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)電機(jī)，由于短路電流衰減快，繼電保護(hù)配合較復(fù)雜。目前，在大型汽輪發(fā)電機(jī)上采用自并勵

46、勵磁方式已成發(fā)展方向。五、發(fā)電機(jī)的運(yùn)行與控制（一）發(fā)電機(jī)的起動發(fā)電機(jī)由停機(jī)狀態(tài)（檢修后或新安裝）投入運(yùn)行，需按規(guī)程進(jìn)行一系列試驗及啟動前的準(zhǔn)備工作。待發(fā)電機(jī)逐漸升速至額定轉(zhuǎn)速3000r min。（二）發(fā)電機(jī)的并列現(xiàn)代電力網(wǎng)是由多座發(fā)電廠、多臺發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的大電網(wǎng)方式，省級電網(wǎng)、跨省的區(qū)域網(wǎng)，甚至跨國電力網(wǎng)已取得十分成熟的運(yùn)行經(jīng)驗。多臺發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的大電網(wǎng)方式對提高電能的質(zhì)量、供電的可靠性、系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)性等都有著重大意義。同時，電網(wǎng)的規(guī)模也是一個國家現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的標(biāo)志。發(fā)電機(jī)的并列運(yùn)行，又稱為同步運(yùn)行，就是各發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子以相同的電角速度一齊旋轉(zhuǎn)，而電角度差不超過允許值的

47、運(yùn)行狀態(tài)。將發(fā)電機(jī)與發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)進(jìn)行同步運(yùn)行的操作，稱為同步并列（俗稱并網(wǎng)）。發(fā)電機(jī)常用的同步并列方法有兩種：準(zhǔn)同步并列法和自同步并列法。此外還有異步起動和非同步合閘法（事故情況下用） 1準(zhǔn)同步并列法準(zhǔn)同步（又稱精確同步）并列，是常用的基本同步方法。準(zhǔn)同步并列是指待并發(fā)電機(jī)與運(yùn)行系統(tǒng)間滿足同步條件時進(jìn)行并列操作，即當(dāng)發(fā)電機(jī)的頻率、電壓和相位角與系統(tǒng)的電壓、頻率和相位角均相同（或接近）時，將發(fā)電機(jī)的斷路器合閘，完成與系統(tǒng)的并列。這種并列方式實質(zhì)上是先促成同步狀態(tài)，然后進(jìn)行并列操作。準(zhǔn)同步并列分為手動準(zhǔn)同步并列和自動準(zhǔn)同步并列兩種具體方法。 1、1 手動準(zhǔn)同步并列手動準(zhǔn)同步即用手操作相關(guān)開

48、關(guān)，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓頻率使其滿足同步條件，并手動合閘并列的方法。（1）頻率。汽輪機(jī)起動后，通過操作其調(diào)速開關(guān)，使其轉(zhuǎn)速逐漸升高至額定值3000r min，則同軸旋轉(zhuǎn)的汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速即達(dá)到與電網(wǎng)頻率接近同步的要求。（2）電壓。當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)升速至額定轉(zhuǎn)速后，經(jīng)檢查各處工作情況正常，即可給轉(zhuǎn)子加上勵磁電流，緩慢轉(zhuǎn)動磁場變阻器手輪，減小電阻以增加勵磁電流，使發(fā)電機(jī)定子繞組電壓逐漸升高達(dá)到與系統(tǒng)電壓相等。（3）相位角。 在滿足頻率和電壓相等的條件后，技人同步表， 待同步表指針緩慢順時針轉(zhuǎn)動至接近同步點時，操作斷路器控制開關(guān)合閘，使發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并列。并列成功后，無異常現(xiàn)象出現(xiàn)，即可使發(fā)電機(jī)帶上負(fù)荷，并退出

49、同步儀表，并列操作完畢。發(fā)電機(jī)并列操作是一項非常重要的操作，在一定程度上關(guān)系到發(fā)電廠甚至電網(wǎng)的安危。手動準(zhǔn)同步操作是否成功，與操作者的現(xiàn)場工作經(jīng)驗有很大關(guān)系，如果掌握不好合閘時機(jī)，發(fā)生非同步并列事故，將會產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊電流和振蕩現(xiàn)象，會使發(fā)電機(jī)端部繞組和鐵芯遭到破壞。因此，經(jīng)過考核獲得同步操作權(quán)的人員才可進(jìn)行此項操作。 1、2自動準(zhǔn)同步自動準(zhǔn)同步并列裝置是一種自動控制裝置，它能根據(jù)系統(tǒng)的頻率，檢查待并發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并發(fā)出調(diào)節(jié)脈沖去調(diào)節(jié)待并發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使其略高出系統(tǒng)一預(yù)定數(shù)值。然后檢查同步的回路開始工作，當(dāng)待并發(fā)電機(jī)以微小的轉(zhuǎn)差向同步點接近，且待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的電壓差在5v 以內(nèi)時，就提前一個

50、預(yù)定時間發(fā)出合閘脈沖，合上主斷路器，使發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并列。 2、自同步并列自同步并列法，就是當(dāng)待并發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速（相差2范圍之內(nèi)）時，在未加勵磁的情況下，先會上發(fā)電機(jī)的斷路器進(jìn)行并列，然后再合上勵磁開關(guān)，加入勵磁電流，利用發(fā)電機(jī)的自整步”作用，將發(fā)電機(jī)自動拉入同步。采用自同步的優(yōu)點是：操作簡單，并列速度快，在緊急情況下能很快將發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)。缺點是：待并發(fā)電機(jī)會受到較大電流的沖擊（小于三相短路電流）。（三）發(fā)電機(jī)的負(fù)荷調(diào)整 3、1有功負(fù)荷的調(diào)整17 發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中對有功負(fù)荷的調(diào)整，是通過汽輪機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行的，當(dāng)需增加有功負(fù)荷時，就加大進(jìn)汽量；當(dāng)需減小有功負(fù)荷時，就減小進(jìn)汽量，以保持發(fā)

51、電與負(fù)荷的平衡，維持發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定。 3、2 無功負(fù)荷的調(diào)整發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中對無功負(fù)荷的調(diào)整，是通過改變發(fā)電機(jī)勵磁電流來實現(xiàn)的。通常利用自動電壓調(diào)節(jié)器（簡稱調(diào)節(jié)器）自動調(diào)節(jié)，也可手動調(diào)節(jié)。（1）自動調(diào)節(jié)方式。 這是主要運(yùn)行方式，即根據(jù)發(fā)電機(jī)端電壓的變化，采用負(fù)反饋原理對發(fā)電機(jī)勵磁電流進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，以維持發(fā)電機(jī)端電壓的恒定。（2）手動控制方式。 當(dāng)自動電壓調(diào)節(jié)器因有故障失去作用時，改用由運(yùn)行人員手動操作調(diào)節(jié)方式。一般自動調(diào)節(jié)為主要方式，手動調(diào)節(jié)為備用方式。功率因數(shù) （ cos）是電能質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要指標(biāo)。當(dāng)有功負(fù)荷不變而調(diào)整無功負(fù)荷時，功率因數(shù)即改變，無功負(fù)荷減少時，功率因數(shù)增加；無功負(fù)荷增

52、加時，功率因數(shù)下降。發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)一般應(yīng)限在0.95 以內(nèi)，否則易進(jìn)相運(yùn)行，若發(fā)現(xiàn)進(jìn)相運(yùn)行，應(yīng)增大勵磁電流；若此時定子電流過大，則減少有功功率，否則將引起發(fā)電機(jī)振蕩或失步。四、同步發(fā)電機(jī)的調(diào)相運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時，從電網(wǎng)吸收有功功率（即發(fā)電機(jī)變?yōu)殡妱訖C(jī)）以維持同步旋轉(zhuǎn)。此時加大勵磁（過勵運(yùn)行），則向電網(wǎng)送感性無功功率；欠勵運(yùn)行時，則吸收電網(wǎng)中的感性無功，發(fā)電機(jī)變成了調(diào)相機(jī)（或稱同步補(bǔ)償機(jī)）。當(dāng)輸電線路很長時，線路本身具有電容，當(dāng)終端負(fù)荷變化時要維持端電壓不波動是很困難的。所以接上同步補(bǔ)償機(jī)，通過調(diào)節(jié)其勵磁電流，可以控制功率因數(shù)，保持電網(wǎng)電壓恒定。五、發(fā)電機(jī)的解列與停機(jī)發(fā)電機(jī)要解列時，應(yīng)先

53、將所帶廠用電轉(zhuǎn)至備用電源，然后再將發(fā)電機(jī)所帶的有功負(fù)荷和無功負(fù)荷轉(zhuǎn)移到其他并列機(jī)組上去，并在有功負(fù)荷降至零時，斷開發(fā)電機(jī)斷路器，將發(fā)電機(jī)解列。當(dāng)跳開發(fā)電機(jī)斷路器解列后，如果發(fā)電機(jī)需停下來，應(yīng)再跳開滅磁開關(guān)，并通知汽輪機(jī)值班員減速停機(jī)。停機(jī)后拉開發(fā)電機(jī)出線隔離開關(guān)。電力變壓器電力變壓器是電力系統(tǒng)中輸配電能的主要設(shè)備。電力變壓器利用電磁感應(yīng)原理，可以把一種電壓等級的交流電能方便地變換成同頻率的另一種電壓等級的交流電能。經(jīng)輸配電線路將發(fā)電廠和變電所的變壓器連接在一起，便構(gòu)成了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主能源網(wǎng)絡(luò)電力網(wǎng)。、變壓器的基本原理變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，圖所示為變壓器基本原理示意圖。由圖可見，變壓器

54、由兩個互相絕緣且匝數(shù)不等的繞組，套在由良好導(dǎo)磁材料制成的同一個鐵芯上，其中一個繞組接交流電源，稱為一次繞組；另一個繞組接負(fù)荷，稱為二次繞組。當(dāng)一次繞經(jīng)中有交流電流流過時，則在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，其頻率與電源電壓的頻率相同；鐵芯中的磁通同時交鏈一、二次繞組，由電磁感應(yīng)定律可知，一、二次繞組中分別感應(yīng)出與匝數(shù)成正比的電動勢，其二次繞組內(nèi)感應(yīng)的電動勢，向負(fù)荷輸出電能，實現(xiàn)了電壓的變換和電能的傳遞?？梢姡儔浩魇抢靡弧⒍卫@組匝數(shù)的變化實現(xiàn)變壓的。18 變壓器基本原理示意圖變壓器在傳遞電能的過程中效率很高，可以認(rèn)為兩側(cè)電功率基本相等，所以當(dāng)兩側(cè)電壓變化時（升壓或降壓） ，則兩側(cè)電流也相應(yīng)變化（變小或

55、變大），即變壓器在改變電壓的同時也改變了電流。二、變壓器的分類為適應(yīng)不同的用戶要求，變壓器分為多種類型。 1按用途分為（1）電力變壓器。在輸配電系統(tǒng)中應(yīng)用，又進(jìn)一步分為升壓變壓器、降壓變壓器、聯(lián)絡(luò)變壓器（連接幾個不同電壓等級的電網(wǎng)）等。（2）儀用變壓器。指電流互感器和電壓互感器等，用于儀表測量、繼電保護(hù)和操作電源。（3）特殊用途變壓器。有整流變壓器、電爐變壓器、焊接變壓器、實驗變壓器等。 2 按統(tǒng)組數(shù)分為（1）自耦變壓器。高、低壓側(cè)共用一個繞組，兩側(cè)接線匝數(shù)不同。（2）雙繞組變壓器。指每相有高、低壓兩個繞組。（3）三繞組變壓器。每相有高、中、低壓三個繞組，常用于聯(lián)絡(luò)變壓器。（4）分裂繞組變壓器

56、。用作大容量廠用電變壓器。 3 按相數(shù)分為（1） 單相變壓器。 容量過大且受運(yùn)輸條件限制時，在三相電力系統(tǒng)中用三臺單相變壓器組合成三相變壓器組。（2）三相變壓器。用于三相電力系統(tǒng)，三相繞組和鐵芯連為一體。 4按冷卻方式分為（l ）油浸式變壓器。繞組與鐵芯完全浸在變壓器油里。又可分為：油浸自冷式變壓器- 油自然循環(huán)進(jìn)行冷卻；油浸風(fēng)冷式變壓器- 在散熱器上裝設(shè)風(fēng)扇吹風(fēng)冷卻；強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻變壓器-用油泵強(qiáng)迫變壓器油通過變壓器外專設(shè)的水冷卻器冷卻后再送回變壓器內(nèi)。（2）干式變壓器。鐵芯和繞組都由空氣直接冷卻。三、變壓器的額定參數(shù)與銘牌為使變壓器能按照設(shè)計技術(shù)條件安全、經(jīng)濟(jì)、 合理地運(yùn)行， 制造廠將變

57、壓器的設(shè)計額定參數(shù)標(biāo)注在銘牌上（又稱銘牌值）。按照額定參數(shù)運(yùn)行，可以保證變壓器長期可靠的工作，并能達(dá)到設(shè)計的性能。 1變壓器的額定參數(shù) (1)額定容量初sn。在銘牌規(guī)定的額定工作狀態(tài)下，變壓器的容量叫額定容量，對三相變壓器而言，即三相容量之和，用視在功率sn表示，單位為kva或 mva 。19 （2）額定電壓化。一次側(cè)額定電壓u1n，指加到一次繞組上的規(guī)定電壓值；二次側(cè)額定電壓u2n，指一次側(cè)加入額定電壓u1n時，二次側(cè)的空載電壓。額定電壓的單位為kv。三相變壓器的額定電壓都是指線電壓。（3）額定電流in。在額定使用條件下（或根據(jù)發(fā)熱限制而規(guī)定的繞組中允許長期通過的電流值），一次側(cè)輸入的電流叫

58、一次側(cè)額定電流，用i1n表示；二次側(cè)輸出的電流叫二次側(cè)額定電流，用i2n表示。額定電流都是指線電流，單位為a 或 ka。（4）空載電流i0。變壓器加額定電壓空載運(yùn)行時的電流，常以額定電流的百分比來表示，可以折算到一次側(cè)，也可折算到二次側(cè)。（5）空載損耗p0。在變壓器一個繞組上加入額定電壓，而其余繞組均為開路時，變壓器的有功損耗，用p0表示，單位為kw。（6）短路損耗pk。當(dāng)變壓器的一個繞組通以額定電流，而另一繞組短接時的有功損耗，用pk表示，單位為kw。（7）短路電壓（阻抗電壓）百分比uk。當(dāng)一個繞組短接時，在另一繞組中為產(chǎn)生額定電流所加入的電壓稱為短路電壓，以額定電壓的百分比uk來表示。 2

59、變壓器的型號及符號說明變壓器的型號由文字和數(shù)字兩部分組成，一般格式如下：1 2 3 4 5 1-繞組耦合方式；2- 相數(shù)； 3- 冷卻方式； 4-繞組數(shù)； 5- 繞組導(dǎo)線材質(zhì)；6-調(diào)壓方式。其符號代表的含義為： o自耦； d單相； s三相； g 空氣自冷式；f油浸風(fēng)冷式；w 水冷式； p強(qiáng)迫油循環(huán)；z有載調(diào)壓；l鋁； f分裂變壓器；fp強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷；wp 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷。舉例： sfp7 3600oo 22o：表示三相油浸風(fēng)冷強(qiáng)迫油循環(huán)式電力變壓器，設(shè)計序號為7，額定容量為36000okva ，額定電壓為220kv。 3300mw 發(fā)電機(jī)組配用變壓器情況（1）主變壓器（升壓變壓器）。型號為s

60、fp7 36000022o，中性點直接接地，無載調(diào)壓。其主要參數(shù)為額定容量 3600o0kva ；額定電壓242 2okv ；額定電流858.9/10392.3a；連接組標(biāo)號yn ，dll （即舊符號y。一11） ； 冷卻方式odpf （自耦、 單相、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷） ；器身重 169t；油重 48.7t ； 總重量 2627t ；空載損耗177kw ；短路損耗809kw ；短路電壓11。（2）起動變壓器。高壓側(cè)接系統(tǒng)，低壓側(cè)作300mw汽輪發(fā)電機(jī)組起動電源。當(dāng)發(fā)電機(jī)組起動并入系統(tǒng)帶上3o 4o 的負(fù)荷后，應(yīng)切換成高壓廠用變壓器供電。此時起動變壓器處于聯(lián)動備用狀態(tài)，故又稱起動備用變壓器。 30