发电厂三大设备工艺及控制系统

班级：电力3班姓名：饶振山序号：5号

发电厂三大设备工艺及控制系统

一、三大设备

锅炉、汽轮机、发电机是作为火力发电厂的三大主要设备火力发电厂简称火电厂，

是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，是当今世界电力生产的主要方式之

一，它具有投资较少，建设周期短，运行灵活的特点。我国火力发电占总发电量的8 0%左

右，为国民经济的发展做出了重大的贡献。近十多年来，我国火力发电事业又有了迅速的发

展，目前，我国单机容量为2 0 0 MW以上的机组已占全国火电机组的近一半， 3 0 0 MW 的火力机组如今已逐渐成为主力机组，同时已有一批600MW的机组投入运行。火力发电

厂的基本工作原理如下：由煤经过燃烧，将液态水变成水蒸气，从而将化学能转化成热能，再将高温高压的蒸汽作为动力，将热能转化成机械能，最终转化成电能。在运行时，火力发

电厂的基本生产过程大致如下：作为燃料的原煤，由制粉系统磨成很细的煤粉，煤粉和加热后的空气一起被送入锅炉炉膛，煤粉在炉膛中剧烈燃烧并释放出大量的热量，其热量将温度很高的水反复加热变成高温蒸汽，蒸汽通过管道进入汽轮机，推动汽轮机的转子高速旋转，发电机的转子和汽轮机的转子同轴连接，在汽轮机的作用下，随汽轮机同步旋转，旋转的转

子磁场切割定子绕组，从而使定子绕组中产生感应电动势，发电机产生的电能通过升压变压

器输电线路向电网输送，在汽轮机中，做完功的蒸汽温度和压力降至很低，它们被排入凝汽

器内放出余热并排出水，经加热器加热和水泵升压后，再送到锅炉，汽水如此往复不断循环，这就是火力发电厂的基本生产过程•。

1.锅炉本体

锅炉设备是火力发电厂中的主要热力设备之一。它的任务是使燃料通过燃烧将化学能转变为

热能，并且以此热能加热水，使其成为一定数量和质量（压力和温度）的蒸汽。由炉膛、烟道、汽水系统（其中包括受热面、汽包、联箱和连接管道）以及炉墙和构架等部分组成的整体，称为"锅炉本体”。

2.汽轮机本体

汽轮机本体（steam turbine proper）是完成蒸汽热能转换为机械能的汽轮机组的基本部分，即汽轮机本身。它与回热加热系统、调节保安系统、油系统、凝汽系统以及其他辅助设备共同组成汽轮机组。汽轮机本体由固定部分（静子）和转动部分（转子）组成。固定部分包括汽缸、隔板、喷嘴、汽封、紧固件和轴承等。转动部分包括主轴、叶轮或轮鼓、叶片和联轴器等。固定部分的喷嘴、隔板与转动部分的叶轮、叶片组成蒸汽热能转换为机械能的通流部分。汽缸是约束高压蒸汽不得外泄的外壳。汽轮机本体还设有汽封系统。

3.发电机本体

在发电厂中，同步发电机是将机械能转变成电能的唯一电气设备。因而将一次能源（水力、煤、油、风力、原子能等）转换为二次能源的发电机，现在几乎都是采用三相交流同步发电机。在发电厂中的交流同步发电机，电枢是静止的，磁极由原动机拖动旋转。其励磁方式为发电机的励磁线圈FLQ （即转子绕组）由同轴的并激直流励磁机经电刷及滑环来供电。同步发电机由定子（固定部分）和转子（转动部分）两部分组成。定子由定子铁心、定子

线圈、机座、端盖、风道等组成。定子铁心和线圈是磁和电通过的部分，其他部分起着固定、支持和冷却的作用。转子由转子本体、护环、心环、转子线圈、滑环、同轴激磁机电枢组成。

发电机主要诵件发电机汽端外端葢

发电机内端蛊、

定子铁心

冷却水詈

定子绕组

、控制系统

目前火力发电厂多采用单机容量为300~600MW的亚临界压力的单元机组。随着电网自动化程度和单元制运行水平的不断提高，对汽轮机控制系统提出了更高的要求。一个完善的汽轮机控制系统包括以下功能系统。

1、监视系统

监视系统是保证汽轮机安全运行的必不可少的设备，它能够连续监测汽轮机运行中各参

数的变化。属于机械量的有：汽轮机转速、轴振动、轴承振动、转子轴位移、转子与汽缸的相对胀差、汽缸热膨胀、主轴晃度、油动机行程等。属于热工量的有：主蒸汽压力、主蒸汽温度，凝汽器真空，高压缸速度级后压力，再热蒸汽压力和温度，汽缸温度，润滑油压，调节油压，轴承温度等。汽轮机的参数监视通常由

DAS系统实现，测量结果同时送往调节系

统作限制条件，送往保护系统作保护条件，送往顺序控制系统作控制条件。

2、保护系统

保护系统的作用是，当电网或汽轮机本身出现故障时，保护装置根据实际情况迅速动作，

使汽轮机退出工作，或者采取一定措施进行保护，以防止事故扩大或造成设备损坏。大容量

汽轮机的保护内容有：超速保护、低油压保护、位移保护、胀差保护、低真空保护、振动保护等。

3、调节系统

汽轮机的闭环自动调节系统包括转速调节系统、功率调节系统、压力调节系统+如机前压

力调节和再热汽压力调节，，等等。闭环调节是汽轮机EHC系统的主要功能，调节品质的优

劣将直接影响机组的供电参数和质量，并且对单元机组的安全运行也有直接影响。

4、热应力在线监视系统

汽轮机是在高温高压蒸汽作用下的旋转机械，汽轮机运行工况的改变必然引起转子和汽

缸热应力的变化。由于转子在高速旋转下已经承受了比较大的机械应力，因此热应力的变化

对转子的影响更大，运行中监视转子热应力不超过允许应力显得尤为重要。热应力无法直接

测量，通常是用建立模型的方法通过测取汽轮机某些特定点的温度值来间接计算热应力的。

热应力计算结果除用于监视外，还可以对汽轮机升速率和变负荷率进行校正。

5、汽轮机自启停控制系统

汽轮机自启停控制（Turbine Automatic Control ，简称TAC）系统是牵涉面很大的一个系

统，其功能随设计的不同而有很大差别。原则上讲，汽轮机自启停控制系统应能完成从启动

准备直至带满负荷或者从正常运行到停机的全部过程，即完成盘车、抽真空、升速并网、带负荷、带满负荷以及甩负荷和停机的全部过程。可见实现汽轮机自启停的前提条件是各个必

要的控制系统应配备齐全，并且可以正常投运。这些系统为自动调节系统、监视系统、热应

力计算系统以及旁路控制系统等。

6、液压伺服系统

液压伺服系统包括汽轮机供油系统和液压执行机构两部分。供油系统向液压执行机构提

供压力油。液压执行机构由电液转换器、油动机、位置传感器等部件组成，其功能是根据电

调系统的指令去操作相应阀门的动作。

由上述汽轮机控制所涉及的内容可以看出，现代大型单元机组的汽轮机控制系统涉及面

很广，系统复杂，技术要求高，既包括了模拟量的反馈调节，又包括开关量的逻辑控制，是集过程控制、顺序控制、自动保护、自动检测于一体的复杂控制系统。