2022年火力发电厂.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 火力发电厂基本生产过程第一部分 概 述以煤、石油或自然气作为燃料的发电厂统称为火电厂；山东省的电厂 厂；1、火电厂的分类95% 以上是火力发电1 ）按燃料分类：燃煤发电厂,即以煤作为燃料的发电厂；邹县、石横青岛等电厂 燃油发电厂,即以石油 实际是提取汽油、煤油、柴油后的渣油）为燃料的发电厂；辛 电电厂燃气发电厂,即以自然气、煤气等可燃气体为燃料的发电厂；余热发电厂,即用工业企业的各种余热进行发电的发电厂；此外仍有利用垃圾及工业废料作燃料的发电厂；2 ）按原动机分类：凝汽式汽轮机发电厂、燃汽轮机发电厂、内燃机发电厂和蒸汽-燃汽轮 机发电厂等；3

2、）按供出能源分类：凝汽式发电厂,即只向外供应电能的电厂；热电厂,即同时向外供应电能和热能的电厂；4 ）按发电厂总装机容量的多少分类：小容量发电厂,其装机总容量在 100MW 以下的 发电厂；中容量发电厂,其装机总容量在 大中容量发电厂,其装机总容量在 大容量发电厂,其装机总容量在 特大容量发电厂,其装机容量在100 250MW 范畴内的发电厂；250 600MW 范畴内的发电厂；600 1000MW 范畴内的发电厂；1000MW 及以上的发电厂；5 ）按蒸汽压力和温度分类：中低压发电厂,其蒸汽压力在 3.92MPa40kgfcm2 ）、温度为 450 的发电厂,单机功率小于 25MW ；地方热

3、电厂；高压发电厂,其蒸汽压力一般为 9.9MPa101kgfcm2 ）、温度为 540 的发电厂,单机功率小于 100MW ；超高压发电厂,其蒸汽压力一般为 13.83MPa141kgfcm2 ）、温度为 540 540 的发电厂,单机功率小于 200MW ；亚临界压力发电厂,其蒸汽压力一般为 16.77MPa171 kgfcm2 ）、温度为 540 540的发电厂,单机功率为 30OMW 直至 1O00MW 不等；超临界压力发电厂,其蒸汽压力大于 22.llMPa225.6kgfcm2 ）、温度为 550 550 的发电厂,机组功率为 600MW 及以上,德国的施瓦茨电厂；6 ）按供电范畴分

4、类：区域性发电厂,在电网内运行,承担肯定区域性供电的大中型发电厂；孤立发电厂,是不并入电网内,单独运行的发电厂；自备发电厂,由大型企业自己建造,主要供本单位用电的发电厂 连）；2、火电厂的生产流程及特点一般也与电网相火电厂的种类虽很多,但从能量转换的观点分析,其生产过程却是基本相同的,概括地说是把燃料 煤）中含有的化学能转变为电能的过程；整个生产过程可分为三个阶段： 燃料的化学能在锅炉中转变为热能,加热锅炉中的水使之变为蒸汽,称为燃烧系统； 锅炉产生的蒸汽进入汽轮机,推动汽轮机旋转,将热能转变为机械能,称为汽水系统； 由汽轮机旋转的机械能带动发电机发电,把机械能变为电能,称为电气系统；1 /

5、28 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其基本生产流程为：整个电能生产过程如图 1 与水电厂和其他类型的电厂相比,火电厂有如下特点：凝汽式火电厂生产过程示意图1 ）火电厂布局敏捷,装机容量的大小可按需要打算；2 ）火电厂建造工期短,一般为水电厂的一半甚至更短；一次性建造投资少,仅为水电厂 的一半左右；3 ）火电厂耗煤量大,目前发电用煤约占全国煤碳总产量的 量用水,其生产成本比水力发电要高出 34 倍；25左右,加上运煤费用和大4 ）火电厂动力设备繁多,发电机组掌握操作复杂,厂用电量和运行人员都多于水电厂,运行费用高

6、；5 ）汽轮机开、停机过程时间长,耗资大,不宜作为调峰电源用；6 ）火电厂对空气和环境的污染大；其次部分 三大系统简介 一、燃烧系统 2 所示；燃烧系统由输煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等环节组成,其流程如图l）运煤；电厂的用煤量是很大的,一座装机容量4 3O 万 kW 的现代火力发电厂,煤耗率按 36Og kw.h 计,每天需用标准煤 每千克煤产生 70O0 卡热量） 360g ） 120 万 kw）24h ） =10368t ；由于电厂燃煤多用劣质煤,且中、小汽轮发电机组的煤耗率在 40O5O0g kw.h 左右,所以用煤量会更大；据统计,我国用于发电的煤约占总产量的 14,主要靠铁路运输,约

7、占铁路全部运输量的 贮备十天以上的用煤量；4O ；为保证电厂安全生产,一般要求电厂2 ）磨煤；用火车或汽车、轮船等将煤运至电厂的储煤场后,经初步挑选处理,用输煤皮带送到锅炉间的原煤仓；煤从原煤仓落入煤斗,由给煤机送入磨煤机磨成煤粉,并经空气预热器来的一次风烘干并带至粗粉分别器；在粉粉分别器中将不合格的粗粉分别返回磨煤机再行磨制,合格的细煤粉被一次风带入旋风分别器,使煤粉与空气分别后进入煤粉仓；3 ）锅炉与燃烧；煤粉由可调剂的给粉机按锅炉需要送入一次风管,同时由旋风分别器送来的气体 含有约 10 左右未能分别出的细煤粉）,由排粉风机提高压头后作为一次风将进入一次风管的煤粉经喷燃器喷入炉膛内燃烧；

8、电厂煤粉炉燃烧系统流程图目前我国新建电厂以 300MW 及以上机组为主；300MW 机组的锅炉蒸发量为 10O0t h亚临界压力）,采纳强制循环 或自然循环）的汽包炉；600MW 机组的锅炉为 200Ot h的汽包）直流锅炉；在锅炉的四壁上,匀称分布着 4 支或 8 支喷燃器,将煤粉 或燃油、自然气）喷入炉膛,火焰呈旋转状燃烧上升,又称为悬浮燃烧炉；在炉的顶端,有贮水、贮汽的汽包,内有汽水分别装置,炉膛内壁有彼此紧密排列的水冷壁管,炉膛内的高温火焰将水冷壁管内的水加热成汽水混合物上升进入汽包,而炉外下降管就将汽包中的低温水靠自重下降至下连箱与炉内水冷壁管接通,靠炉外冷水下降而炉内水冷壁管中热水

9、自然上升的锅炉叫自然循环汽包炉,而当压力高到16.6617.64MPa时,水、汽重度差变小,必需在循环回路中加装循环2 / 28 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 泵,即称为强制循环锅炉；当压力超过18 62MPa 时,应采纳直流锅炉；4 ）风烟系统；送风机将冷风送到空气预热器加热,加热后的气体一部分经磨煤机、排粉 风机进人炉膛,另一部分经喷燃器外侧套筒直接进入炉膛；炉膛内燃烧形成的高温烟气,沿烟道经过热器、省煤器、空气预热器逐步降温,再经除尘器除去 可除去 99）的灰尘,经引风机送入烟囱,排向天空；90 99 电

10、除尘器5 ）灰渣系统；炉膛内煤粉燃烧后生成的小灰粒,被除尘器收集成细灰排入冲灰沟,燃烧 中因结焦形成的大块炉渣,下落到锅炉底部的渣斗内,经过碎渣机破裂后也排入冲灰沟,再经灰渣水泵将细灰和碎炉渣经冲灰管道排往灰场 二、汽水系统或用汽车将炉渣运走）；火电厂的汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等设备及管道构成,包括凝给水系统、再热系统、回热系统、冷却水循环水）系统和补水系统,如图3 所示； 1 ）给水系统；由锅炉产生的过热蒸汽沿主蒸汽管道进入汽轮机,高速流淌的蒸汽冲动汽轮机叶片转动,带动发电机旋转产生电能；在汽轮机内作功后的蒸汽,其温度和压力大大降低,最终排入凝汽器并被冷却水冷却凝聚成水

11、称为凝聚水）,聚集在凝汽器的热水井中；凝聚水由凝聚水泵打至低压加热器中加热,再经除氧器除氧并连续加热；由除氧器 出来的水 叫锅炉给水）,经给水泵升压和高压加热器加热,最终送人锅炉汽包；在现代大型机组中,一般都从汽轮机的某些中间级抽出作过功的部分蒸汽称为抽汽）,用以加热给水 叫做给水回热循环）,或把作过一段功的蒸汽从汽轮机某一中间级全部抽出,送到锅炉的再热器中加热后再引入汽轮机的以后几级中连续做功叫做再热循环）； 2 ）补水系统；在汽水循环过程中总难免有汽、水泄漏等缺失,为爱护汽水循环的正常 进行,必需不断地向系统补充经过化学处理的软化水,这些补给水一般补入除氧器或凝汽 器中,即是补水系统； 3

12、 ）冷却水 循环水）系统；为了将汽轮机中作功后排入凝汽器中的乏汽冷凝成水,需 由循环水泵从凉水塔抽取大量的冷却水送入凝汽器,冷却水吸取乏汽的热量后再回到凉水 塔冷却,冷却水是循环使用的；这就是冷却水或循环水系统；电厂汽水系统流程示意图 三、电气系统 发电厂的电气系统,包括发电机、励磁装置、厂用电系统和升压变电所等,如图 4 所 示；发电机的机端电压和电流随着容量的不同而各不相同,一般额定电压在 1020kV 之间,而 2OkA ；发电机发出的电能,其中一小部分 约占发电机容量的 4额定电流可达8）,由厂用变压器降低电压一般为 63kV 和 400V 两个电压等级）后,经厂用配电装置由电缆供应水

13、泵、送风机、磨煤机等各种辅机和电厂照明等设备用电,称为厂用电 或 自用电）；其余大部分电能,由主变压器升压后,经高压配电装置、输电线路送入电网；发电厂电气系统示意图 第三部分 电厂主要设备介绍 锅炉 锅炉是火力发电厂中主要设备之一；它的作用是使燃料在炉膛中燃烧放热,并将热量传 给工质,以产生肯定压力和温度的蒸汽,供汽轮发电机组发电；电厂锅炉与其他行业所用 锅炉相比,具有容量大、参数高、结构复杂、自动化程度高等特点；一、电厂锅炉的容量和参数 锅炉容量即锅炉的蒸发量,指锅炉每小时所产生的蒸汽量；在保持额定蒸汽压力、额定3 / 28 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 28 页精

14、选学习资料 - - - - - - - - - 蒸汽温度、使用设计燃料和规定的热效率情形下,锅炉所能达到的蒸发量称作额定蒸发 量；电厂锅炉的额定参数是指额定蒸汽压力和额定蒸汽温度；所谓蒸汽压力和温度是指过热 器主汽阀出口处的过热蒸汽压力和温度；对于装有再热器的锅炉,锅炉蒸汽参数仍应包括再热蒸汽参数；我国电厂锅炉的蒸汽参数及容量系列如下表所示；我国电厂锅炉的蒸汽参数及容量系列参数最大连续蒸发量MCR ）t/h ）发电功率MW ）蒸汽压力Mpa ）蒸汽温度 ）给水温度）2.5 400 105 20 3 3.9 450 145155 35,65 6 ,12 165175 130 25 9.9 540

15、 205225 220,410 50 ,100 ,670 125 ,200 13.8 540/540 220250 420 16.8 540/540 250280 1025 300 17.5 540/540 260290 1025,2022 300 , 600 注蒸汽温度栏中的分子、分母分别为过热蒸汽温度和再热蒸汽温度；二、电厂锅炉的分类 1 按蒸汽参数分类 1 ）中压锅炉；压力为3.822MPa 高压锅炉；压力为610MPa ,常用压力为9.8MPa100kgfcm2 ）,温度为0； 3 ）超高压锅炉；压力为1014MPa ,常用压力为13.72MPa14O kgfcm2 ）,温度为 555

16、 或 540 ； 4 ）亚临界压力锅炉；压力为 1422.2MPa ,常用压力为16.66MPa170 kgfcm2）,温度为 555 ； 5 ）超临界压力锅炉；压力大于22.2MPa225.65 kgfcm2 ）,温度为 550 570 ； 2 、按容量分类 小型锅炉蒸发量小于 220t h；中型锅炉蒸发量为 22O 410t h；大型锅炉蒸发量不小于 670t h；3按燃烧方式分类 l）悬浮燃烧锅炉；燃料在炉膛空间悬浮燃烧,燃烧可为煤粉、油或气体燃料；2 ）沸腾燃烧锅炉；固体燃料颗粒在炉排上呈沸腾状态进行燃烧,又称流化床锅炉； 4 按排渣方式分类固态排渣锅炉；燃料燃烧生成的灰渣呈固态排出；

17、液态排渣锅炉；燃料燃烧生成的灰渣呈液态排出； 5 按循环方式分类依据锅炉蒸发受热面内工质流淌的方式可将锅炉分为以下几种,如下列图；4 / 28 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1 ）自然循环锅炉,是具有由汽包、下降管和上升管组成的循环回路的锅炉；它依靠下 降管和上升管中工质柱重差产生自然循环的动力；邹县电厂） 2 ）强制循环锅炉,是在循环回路下降管上装有强制循环泵,以提高循环动力；石横 电厂） 3 ）掌握循环锅炉,是在强制循环锅炉的上升管入口加装节流圈,以掌握各上升管中的 工质流,防止发生循环停滞或倒流等故障；石

18、横电厂）4 ）直流锅炉是没有循环回路的锅炉,工质一次性通过各受热面变为过热蒸汽；施瓦茨 电厂）锅炉蒸发受热面内工质流淌的几种类型强制循环锅炉；c 掌握循环锅炉 d 直流锅炉1-给水泵, 2-省煤器, 3-汽包, 4-下降管, 5-联箱, 6-蒸发受热面, 7-过热器, 8-循环泵,9-节流圈 5 ）复合循环锅炉,它具有循环回路和再循环泵,同时具有切换阀门,低负荷时按再循 环方式运行,高负荷时切换为直流方式运行,如下列图；也可在全部负荷下以较低的循环 倍率进行循环,这种锅炉称作低倍率循环锅炉,如下列图；目前,大型火力发电厂的锅炉多为亚临界压力以上的大型煤粉锅炉；复合循环锅炉 a）全负荷复合循环锅

19、炉；比）部分负荷复合循环锅炉 1 一来自给水泵；2 一省煤器； 3 一汽水分别器；4 一混合器； 5 一蒸发受热 面； 6 一循环泵； 7 一掌握阀； 8-节流圈； 9-去过热器 三、锅炉机组基本工作过程 各种锅炉的工作都是为了通过燃料燃烧放热和高温烟气与受热面的传热来加热给水,最 终使水变为具有肯定参数的品质合格的过热蒸汽；水在锅炉中要经过预热、蒸发、过热三 个阶段才能变为过热蒸汽；实际上,为了提高蒸汽动力循环的效率,仍有第四个阶段,即 再过热阶段,即将在汽轮机高压缸膨胀做功后压力和温度都降低了的蒸汽送回锅炉中加 热,然后再送到汽轮机低压缸连续做功；为适应这四个变化阶段的需要,锅炉中必需布置

20、 相应的受热面,即省煤器、水冷壁、过热器和再热器；过热器和再热器布置在水平烟道和 尾部烟道上部,省煤器布置在尾部烟道下部；为了利用烟气余热加热燃烧所需要的空气,常在省煤器后再布置空气预热器；大型锅炉有的在炉膛中增设预热受热面或过热、再热受 热面；锅炉机组的基本工作过程是：燃料经制粉系统磨制成粉,送入炉膛中燃烧,使燃料的化 学能转变为烟气的热能；高温烟气由炉膛经水平烟道进入尾部烟道,最终从锅炉中排出；锅炉排烟再经过烟气净化系统变为洁净的烟气,由风机送入烟囱排入大气中；烟气在锅炉 内流淌的过程中,将热量以不同的方式传给各种受热面；例如,在炉膛中以辐射方式将热 量传给水冷壁,在炉膛烟气出口处以半辐射

21、、半对流方式将热量传给屏式过热器,在水平 烟道和尾部烟道以对流方式传给过热器、再热器、省煤气和空气预热器；于是,锅炉给水 便经过省煤器、水冷壁、过热器变成过热蒸汽,并把汽轮机高压缸做功后抽回的蒸汽变成 再热蒸汽；四、锅炉经济技术指标5 / 28 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 锅炉的经济技术指标一般用锅炉热效率、钢材消耗率和牢靠性来表示；锅炉热效率是指送人锅炉的全部热量被有效利用的百分数；电厂锅炉热效率一般在 90%以上；钢材消耗率是指锅炉单位蒸发量所用的钢材重量,单位为 范畴内；锅炉牢靠性用连续运行时数、事故率

22、和可用率来评判；连续运行时数是指两次检修之间的运行时数；t.th,一般在 2.5 5t.th目前,国内电厂锅炉连续运行时数可达400Oh 以上,事故率为1左右,可用率可达90；汽机汽轮机是火力发电厂三大主要设备之一；它是以蒸汽为工质,将热能转变为机械能的高速旋转式原动机；它为发电机的能量转换供应机械能；一、汽轮机的工作原理由锅炉来的蒸汽通过汽轮机时,分别在喷嘴静叶片）和动叶片中进行能量转换；依据蒸汽在动、静叶片中做功原理不同,汽轮机可分为冲动式和反动式两种；冲动式汽轮机工作原理如下列图；具有肯定压力和温度的蒸汽第一在固定不动的喷嘴中 膨胀加速,使蒸汽压力和温度降低,部分热能变为动能；从喷嘴喷出

23、的高速汽流以肯定的 方向进入装在叶轮上的动叶片流道,在动叶片流道中转变速度,产生作用力,推动叶轮和 轴转动,使蒸汽的动能转变为轴的机械能；在反动式汽轮机中,蒸汽流过喷嘴和动叶片时,蒸汽不仅在喷嘴中膨胀加速,而且在动 叶片中也要连续膨 胀,使蒸汽在动叶片流道中的流速提高；当由动叶片流道出口喷出时,蒸汽便给动叶片一 个反动力；动叶片同时受到喷嘴出口汽流的冲动力和自身出口汽流的反动力；在这两个力 的作用下,动叶片带动叶轮和轮高速旋转,这就是反动式汽轮机的工作原理；冲动式汽轮机工作原理 l 一大轴； 2 一叶轮； 3 一动叶片； 4 一喷嘴二、汽轮机设备的组成 汽轮机设备包括汽轮机本体、调速爱护及油系

24、统、帮助设备和热力系统等； 1 汽轮机本体汽轮机本体由静止和转动两大部分构成；前者又称“静子 ”,包括汽缸、隔板、喷嘴、汽封和轴承等部件；后者又称“转子 ”,包括轴、叶轮和动叶片等部件； 2 调速爱护及油系统 汽轮机的调速爱护及油系统包括调速器、油泵、调速传动机构、调速汽门、安全爱护装6 / 28 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 置和冷油器等部件； 3 帮助设备 汽轮机的帮助设备有凝汽器、抽汽器、除氧器、加热器和凝聚水泵等； 4 热力系统 汽轮机的热力系统包括主蒸汽系统、给水除氧系统、抽汽回热系统和凝汽系统等；三

25、、汽轮机的分类 1 按工作原理分类 如前所述,按工作原理不同,汽轮机可分为冲动式和反动式两种； 2 按热力过程特性分类 依据热力过程特性的不同,汽轮机可分为下面四种： 1 ）凝汽式汽轮机；其特点是在汽轮机中做功后的排汽,在低于大气压力的真空状态下 进入凝汽器凝聚成水； 2 ）背压式汽轮机；其特点是在排汽压力高于大气压力的情形下,将排汽供应热用户； 3 ）中间再热式汽轮机；其特点是在汽轮机高压部分做功后蒸汽全部抽出,送到锅炉再 热器中加热,然后回到汽轮机中压部分连续做功； 4 ）调整抽汽式汽轮机；其特点是从汽轮机的某级抽出部分具有肯定压力的蒸汽供热用 户使用,排汽仍进入凝汽器； 3 按主蒸汽参数

26、分类 进人汽轮机的蒸汽参数是指蒸汽压力和温度；按不同压力等级可分为： 1 ）低压汽轮机；主蒸汽压力小于 1.47MPa ； 2 ）中压汽轮机；主蒸汽压力为 l.96 3.92MPa ； 5.88 9.8MPa ； 3 ）高压汽轮机；主蒸汽压力为 4 ）超高压汽轮机；主蒸汽压力为 11.77 13.93MPa ； 5 ）亚临界压力汽轮机；主蒸汽压力为 15.69 17.65MPa ； 6 ）超临界压力汽轮机；主蒸汽压力大于 22.15MPa ；此外,按用途分类有电厂汽轮机、工业汽轮机、船用汽轮机；按汽流方向分类有轴流 式、辐流式、周流式汽轮机；按汽缸数目分类有单缸、双缸和多缸汽轮机；按机组转轴数

27、 目分类有单铀和双轴汽轮机等；四、汽轮机的型号 国产汽轮机的型号采纳三组符号加数字来表示；第一组用汉语拼音字母及数字来表示；汉语拼音字母表示汽轮机型式,其后的数字表示汽 轮机的额定功率,单位为 MW ；其次组表示蒸汽参数；第三组数字表示设计的先后次序；汽轮机型号中蒸汽参数表示法型式参数表示方法示例7 / 28 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 凝汽式 主蒸汽压力 /主蒸汽温度 N100-8.83/535 中间再热式 主蒸汽压力 /主蒸汽温度 /中间再热温度 N300-16.7/538/538 抽汽式 主蒸汽压力 /

28、高压抽汽压力 /低压抽汽压力 C50-8.83/0.98/0.118 背压式 主蒸汽压力 /背压 B50-8.83/0.98 抽汽背压式 主蒸汽压力 /抽汽压力 /背压 CB25-8.83/0.98/0.118 注 功率单位为 MW ；压力单位为 MPa ；温度单位为；例如 N300 16.7 537 537 2 型汽轮机,表示额定功率为300MW ,额定进汽压力为16.7MPa ,额定主蒸汽温度为537,额定再热蒸汽温度为537 ,是中间再热凝汽式汽轮机,属其次次变型设计；五、汽轮机的经济和安全指标 l；汽轮机运行的经济指标 1 ）循环热效率；汽轮机设备的循环热效率是在抱负条件下1kg 蒸汽

29、在汽轮机内转换机械功的热量与锅炉送出蒸汽热量之比；目前大功率汽轮机的循环热效率已达 40 以上； 2 ）汽轮机内效率；汽轮机相对内效率是蒸汽在汽轮机内的有效比焓降与等嫡比焓降之 比,它是评判汽轮机结构先进程度的一个重要指标； 3 ）汽耗率；汽耗率是汽轮发电机组每生产1kw.h 电所需要的蒸汽量,一般为3.O 3.2kg kw.h）； 4 ）热耗率；热耗率是汽轮发电机组每生产Ikw.h 电所消耗的热量；一般为8000kJ/kw.h）左右；2汽轮机运行的安全指标 1 ）可用率；机组的可用率是指在统计期间,机组运行累计小时数及备用停机小时数之 和与统计期间日历小时数的百分比；2 ）等效可用率；等效可

30、用率为考虑到降低出力影响的可用率,即上式中等效小时数为机组运行中降低出力小时数折算成机组全停的小时数；3 ）强迫停机率；强迫停机率是指在统计期间机组的强迫停运小时数与统计期间小时数的 百分比；4 ）等效强迫停机率；等效强迫停机率为考虑到降低出力影响的强迫停机率,即发电机 发电机是电厂的主要设备之一,它同锅炉和汽轮机会称为火力发电厂的三大主机；目 前,在电力系统中,几乎全部的发电机：汽轮发电机、水轮发电机、核发电机、燃汽轮发 电机及太阳能发电机等都属同步发电机；尽管其容量大小、原动机类型、构造形式、冷却 方式等各有差异,但其工作原理是相同的；8 / 28 名师归纳总结 - - - - - - -

31、第 8 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一、同步发电机的基本构造和工作原理同步发电机是利用电磁感应原理将机械能转换成电能的设备,其工作原理如下列图；由图可见,同步发电机可分为定子和转子两大部分,定子部分主要由定子铁芯和绕组组成,分为 A、B、 C 三相,匀称的分布在定于槽中；转子部分由转子铁芯和绕组组成,绕组通以直流电,建立发电机的磁场；当转子由原动机如汽轮机）带动旋转时,产生一旋转磁场,定子绕组 导线）切割了转子磁场的磁力线,就在定子绕组上感应出电动势,当定于绕组接通用电设备时,定于绕组中即产生三相电流,发出电能；同步发电机的工作原理二、同步发电视的为类 同

32、步发电机因用途不同,结构也相差甚大,一般可按其原动机的类别、本体结构特点、安装方式等进行分类； 1 ）按原动机的类别不同,同步发电机可分为汽轮发电机、水轮发电机、燃汽轮发电机 及柴油发电机等； 2 ）按冷却介质的不同,可分为空气冷却、氢气冷却和水冷却等； 3 ）按主轴安装方式不同,可分为卧式安装和立式安装等； 4 ）按本体结构不同,可分为隐极式和凸板式、旋转电枢式和旋转磁极式等；同步发电机的结构,主要是由原动机的特性打算的；如汽轮发电机,由于转速高达 300 0rmin ,故极对数少,转子采纳隐极式,卧式安装；水轮发电机由于转速低 一般在 500rmin 以下）故其极对数多,转子采纳凸极式,立

33、式安装；三、同步发电机的主要技术数据 为使发电机按设计技术条件运行,一般在发电机出厂时都在铭牌上标注出额定参数,并 在说明书中加以说明；这些额定参数主要有： 1 ）额定容量 或额定功率）；额定容量是指发电机在设计技术条件下运行输出的视在 功率,用 kVA 或 MVA 表示；额定功率是指发电机输出的有功功率,用 kw 或 MW 表示； 2 ）额定定子电压是指发电机在设计技术条件下运行时,定子绕组出线端的线电压,用 kV 表示；我国生产的 300MW 和 600MW 发电机组额定定子电压均为 20kV 3 ）额定定子电流 指发电机定子绕组出线的额定线电流,单位为 A；COS 指发电机在额定功率下运

34、行时,定于电压和定子电流之间允 4 ）额定功率因数 许的相角差的余弦值；300MW 机组的额定功率因数为 0.85 ,600MW 机组的额定功率因数 为 0.9； 5 ）额定转速；指正常运行时发电机的转速,用 的汽轮发电机转速均为 3O00r min ； rmin 每分钟转数）表示；我国生产 6 ）额定频率；我国电网的额定频率为 50HZ 即每秒 50 周）； 7 ）额定励磁电流；指发电机在额定出力时,转子绕组通过的励磁电流,用 A 或 kA 表示； 8 ）额定励磁电压；指发电机励磁电流达到额定值时,额定出力运行在稳固温度时的励磁电压； 9 ）额定温度；指发电机在额定功率运转时的最高答应温度

35、）； 10 ）效率；指发电机输出与输入能量之百分比,一般额定效率在0MW 和 600MW 大型机组在 98 以上；我国生产的 300MW 汽轮发电机主要参数如表所示；生产厂 上海电机厂 东方电机厂 哈尔滨电机厂9 / 28 93 98 之间, 30名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 型号 QFSN-300-2型 QFSN-300-20型 QFSN-300-2型额定功率 MW ） 300 300 300 额定定子电压 kV ） 20 20 20 额定定子电流 A ） 10190 10190 10190 额定功率因数 0

36、.85 0.85 0.85 额定转速 rmin ） 3000 3000 3000 额定氢压 Mpa ） 0.31 0.3 0.3 额定励磁电流 /电压 A/V ） 2510/302 2203/426 2642/365 绝缘等级 B F/B BF） /BF ）励磁系统 三相同轴沟通,静止 SCR 三相同轴沟通,静止 SCR 三相同轴沟通,静止SCR 冷却方式水氢氢水氢氢水氢氢效率 ） 98.8 98.8 98.8 短路比0.5 0.556 0.656 注：型号中 Q- 汽轮机； F-发电机； S-定子为水内冷；N-转子为氢内冷；300 - 功率为 300MW；2-2 极； 20- 额定电压为 2

37、0kV ；我国上海汽轮发电机厂设计的 QFSN-600-2 型 600MW 水氢氢 转子采纳氢内冷,定子铁芯采纳氢表冷,定子绕组采纳水内冷,即简称水氢氢冷却方式）汽轮发电机的主要技术参数为额定功率 600MW 额定电压： 20KV ；额定定子电流 19245A ；额定功率因数 O 9；额定转速 3000r min ；额定氢压 0.4MPa ；额定励磁电流电压 3820A/417V；效率 98.94 ；短路比 0.54 ；冷却方式 水氢氢；四、汽轮发电机的励磁系统发电机要发出电来,除了需要原动机带动其旋转外,仍需给转子绕组输人直流电流 称为励磁电流）,建立旋转磁场；供应励磁电流的电路,称为励磁系

38、统,包括励磁机、励磁调剂器及掌握装置等；励磁系统由两个基本部分组成,即励磁功率单元和励磁调剂器；励磁功率单元,包括交流电源及整流装置,它向发电机的励磁绕组供应直流励磁电流；励磁调剂器 AVR ）是根据发电机发出的电流、电压情形,自动调剂励磁功率单元的励磁电流的大小,以满意系统运行的需要；励磁掌握系统指励磁系统及其掌握对象 制系统原理框图如 下所示；一）励磁系统的主要功能 发电机共同组成的闭环反馈掌握系统；励磁控10 / 28 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 励磁系统的作用不仅是在发电机中建立旋转磁场,而且仍对发

39、电机及电网的安全、经济 运行起着重要作用；励磁系统的主要功能是： 1 ）在正常运行情形下,供应发电机励磁电流,并依据发电机所带负荷的变化,自动调 整励磁电流的大小,以爱护发电机的机端电压在给定值 额定电压值）； 2 ）当发电机并列运行时,使各发电机组所带的无功功率稳固并实现合理安排； 3 ）在电力系统发生短路故障、发电机端电压严峻下降时,能对发电机强行励磁,使励磁电压快速增升到顶值300MW 和 600MW 发电机强励顶值电压为额定值的2 倍）,以提高电力系统的暂态稳固性；短路故障切除后,使电压快速复原正常； 4 ）当发电机突然甩负荷时,能进行强行减磁,将励磁电流快速降到安全数值,以防止 发电机电压过分上升； 5 ）当发电机内部发生短路故障如定于绕组相间短路,转子绕组两点接地短路）跳闸时,能对发电机快速灭磁,将励磁电流减到零,以减小故障损坏程度；二）发电机励磁系统简介 发电机的励磁方式主要有三种：直流励磁机励磁方式；沟通励磁机励磁方式,又分为静止整流器励磁方式称有刷励磁）和旋转整流器励磁方式称无刷励磁）；静止励磁方式 旋转部件多,出故障的机率较高,而且修复时间较长,检修爱护工作量大； 2 ）由于机组轴系长,轴承座多,使轴振和瓦振值较高,对轴系稳固和机组的安全运行 不利； 3 沟通励磁机旋转硅整流器