燃气轮机发电机组控制系统/发电厂热工自动化技术丛书 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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章素华 著

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出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512328846

商品编码：10376092186

出版时间：2013-05-01

作  者:章素华 著作 定  价:88 出 版 社:中国电力出版社 出版日期:2013年05月01日 页  数:468 装  帧:平装 ISBN:9787512328846 ●暂无

内容简介

暂无

现代电力工业的基石：热工自动化技术与发电厂控制系统 随着全球能源需求的持续增长以及对能源效率和环境可持续性要求的日益提高，现代电力工业正经历着深刻的变革。在这场变革中，热工自动化技术和发电厂控制系统扮演着至关重要的角色，它们是确保电力稳定供应、提高运行效率、降低能耗、减少排放以及保障设备安全的关键。本书将深入探讨这些核心技术，为读者勾勒出一幅现代发电厂的运行图景，并揭示其背后的智慧与精妙。 一、 发电厂的“心脏”与“大脑”：热工过程与控制系统 发电厂的核心在于将热能转化为电能，这一过程涉及一系列复杂的热力学循环和机械运动。从燃料的燃烧产生高温高压气体，到驱动汽轮机或燃气轮机，再到发电机转化为电能，每一个环节都必须在精确的参数控制下才能高效、安全地运行。 1. 热工过程的奥秘： 燃料燃烧与热能产生： 无论是传统的燃煤锅炉还是先进的燃气轮机，其首要任务都是高效、清洁地燃烧燃料，产生大量的热能。这需要精确控制燃料与空气的混合比例、燃烧温度和压力，以最大限度地提高燃烧效率并减少有害物质的排放。燃烧过程的稳定性直接影响到整个发电厂的出力和效率。 蒸汽/高温气体的产生与输送： 在火力发电厂中，高温烟气通过锅炉将热量传递给水，产生高压、高温的蒸汽。蒸汽的参数（温度、压力、流量）是驱动汽轮机做功的关键。在燃气轮机发电厂中，燃烧产生的高温高压燃气直接驱动涡轮。这些介质的输送需要高效的管道系统和精密的阀门控制，以避免能量损失和过大的压降。 汽轮机/燃气轮机的驱动与功率输出： 高温高压的蒸汽或燃气流入汽轮机或燃气轮机的叶片，推动涡轮高速旋转。涡轮机的转速、功率输出以及运行稳定性是发电厂运行的核心指标。叶片的设计、蒸汽/气体的流动特性、以及机组的负荷变化都对涡轮机的运行产生显著影响。 发电机与电能的转换： 涡轮机的高速旋转带动发电机电枢的转动，通过电磁感应原理将机械能转化为电能。发电机的稳定运行要求精确控制其转速、励磁以及输出电压和频率，以满足电网的要求。 热力循环与能量回收： 现代发电厂普遍采用复杂的闭式热力循环，例如朗肯循环（火力发电）或布雷顿循环（燃气轮机发电）。这些循环的设计旨在最大化能量利用率，例如通过再热、回热等技术，回收利用废热，提高发电效率。同时，冷却系统将废热排放到环境中，以完成循环。 2. 控制系统的“大脑”： 面对如此复杂且动态变化的热工过程，如果没有一套强大而智能的控制系统，发电厂的稳定运行将无从谈起。热工自动化控制系统就像是发电厂的“大脑”，它负责监测、分析、决策并执行各种操作，以确保发电厂始终处于最优运行状态。 传感器与监测： 发电厂遍布着成千上万的传感器，实时监测着温度、压力、流量、液位、转速、电压、电流等关键参数。这些传感器构成了控制系统的“感官”，将外界的“信息”源源不断地传递给控制核心。 执行器与操作： 控制系统通过各种执行器来实现其“意志”。例如，调节阀门来控制蒸汽或燃气的流量，控制燃烧器来调整燃料供应，控制励磁系统来稳定发电机输出等。这些执行器是控制系统执行指令的“手臂”。 控制器与决策： 控制系统的核心是各种类型的控制器，它们接收来自传感器的信号，并根据预设的算法和逻辑进行分析和决策。 PID控制： 这是最基础也是最广泛应用的控制算法，通过比例（P）、积分（I）和微分（D）三个环节来调节被控量，使其趋于设定值。对于如温度、压力等基本参数的稳定控制，PID控制发挥着不可替代的作用。 先进控制算法： 随着技术的发展，模型预测控制（MPC）、模糊逻辑控制（FLC）、神经网络控制等更高级的控制算法也被引入。这些算法能够处理更复杂的非线性系统，预测未来趋势，并做出更优的控制决策，尤其是在负荷变化剧烈或多变量耦合的情况下。 逻辑控制与顺序控制： 在设备的启停、切换、事故处理等场景下，需要执行一系列预设的逻辑步骤。可编程逻辑控制器（PLC）和分布式控制系统（DCS）能够实现复杂的逻辑和顺序控制，确保操作的准确性和安全性。 监控与数据采集（SCADA）： SCADA系统是发电厂信息化的重要组成部分，它负责采集、存储、显示和分析来自整个发电厂的海量数据。操作员可以通过SCADA系统直观地了解机组的运行状态，并进行远程监控和操作。 人机界面（HMI）： HMI提供了操作员与控制系统交互的界面，通常以图形化的方式展示设备状态、参数曲线、报警信息等，方便操作员进行监控和干预。 二、 发电厂控制系统的演进与发展 发电厂的控制系统并非一成不变，随着计算机技术、通信技术和自动化技术的飞速发展，其演进经历了几个关键阶段，并朝着更智能、更集成、更高效的方向发展。 早期模拟控制： 最早期的控制系统依赖于模拟电子器件，如运算放大器、逻辑门电路等。这种系统结构复杂，调试困难，且抗干扰能力较弱。 继电器逻辑与早期PLC： 随着数字技术的兴起，继电器逻辑开始被PLC取代，大大简化了控制系统的设计和维护。早期PLC功能相对简单，主要用于实现开关量控制。 集散控制系统（DCS）： DCS将分散的控制功能集成到一个统一的系统中，实现了生产过程的集中监控和管理。DCS具有强大的控制功能、可靠的通信能力和友好的人机界面，成为现代大型发电厂的标准配置。 全厂一体化与智能化： 当代发电厂控制系统朝着全厂一体化和智能化方向发展。通过网络技术将DCS、PLC、SCADA、设备管理系统（如状态监测、故障诊断）等集成起来，形成一个高度协同的智能电厂。人工智能（AI）和大数据分析技术被应用于预测性维护、优化运行策略、提高能源效率等方面。 三、 热工自动化技术在现代发电厂中的关键应用 热工自动化技术在发电厂的各个环节都发挥着至关重要的作用，其应用范围广泛且深入。 燃烧优化控制： 精确控制燃料和空气的比例，燃烧温度和压力，实现高效、低排放的燃烧。这通常涉及到复杂的燃烧模型和先进的控制算法。 锅炉/蒸汽参数控制： 稳定和优化锅炉的蒸汽温度、压力和流量，以满足汽轮机对蒸汽品质的要求。 汽轮机/燃气轮机负荷与转速控制： 快速响应电网负荷变化，平稳地调节机组出力，保持频率稳定。 发电机电压与频率控制： 维持发电机输出电压和频率在规定范围内，确保电能质量。 给水控制： 精确控制锅炉给水量，维持锅炉水位稳定，防止缺水或满水事故。 凝汽器与冷却系统控制： 优化冷却水流量和温度，提高凝汽效率，降低排汽压力，从而提高发电效率。 安全保护系统： 自动化保护系统能够实时监测设备运行状态，一旦出现异常情况，立即采取紧急停车或隔离措施，防止事故发生或扩大。 启停与切换自动化： 实现机组从零负荷到满负荷的自动启停过程，以及机组间的自动切换，大大减轻了操作人员的劳动强度，并提高了操作的可靠性。 机组经济性优化： 通过对各参数的实时监测和优化，最大限度地降低燃料消耗，提高发电成本效益。 环境排放监测与控制： 自动化系统负责监测烟气中的污染物（如SO2、NOx、颗粒物等）含量，并根据监测结果调整燃烧参数或启动环保设备，以满足环保法规要求。 四、 面临的挑战与未来展望 尽管热工自动化技术和发电厂控制系统取得了长足的进步，但仍面临着一些挑战，同时也孕育着新的发展机遇。 新能源接入的挑战： 随着风能、太阳能等新能源的普及，电网的波动性增加，对传统发电厂的调峰能力和快速响应能力提出了更高的要求。控制系统需要更智能地协同运行，以应对电网的动态变化。 设备老化与数字化升级： 许多老旧发电厂的控制系统可能面临设备老化、技术过时等问题，需要进行数字化升级改造，以提高效率和安全性。 网络安全威胁： 随着发电厂的互联互通程度提高，网络安全的重要性愈发凸显。需要采取强有力的措施来防范网络攻击，保护关键基础设施的安全。 智能化与自主化： 未来，发电厂的控制系统将朝着更高级别的智能化和自主化发展。AI将更多地应用于决策支持、故障预测、甚至自主运行，从而进一步提高发电厂的运行效率和可靠性。 与智能电网的深度融合： 发电厂控制系统将与智能电网更加紧密地融合，实现信息共享和协同控制，共同构建安全、高效、清洁的未来能源系统。 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，了解现代发电厂背后的技术原理、运行机制以及未来的发展趋势。通过掌握这些核心知识，读者将能更好地理解电力工业的运作，并为该领域的未来发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的控制系统部分，简直就是让我看到了电力行业的“大脑”。我之前总觉得自动化控制是很玄乎的东西，但作者通过清晰的逻辑和由浅入深的讲解，让我逐渐领悟到其中的奥秘。书里对DCS（分布式控制系统）和PLC（可编程逻辑控制器）在发电机组控制中的角色，进行了非常详细的阐述。我明白了，DCS是如何作为一个集成的平台，负责整个电厂的集中监控和调度，而PLC则更像是具体的执行单元，负责一些快速、独立的逻辑控制。最让我印象深刻的是，书中对于“闭环控制”的解释，不仅仅是给出个公式，而是通过实际的例子，比如温度传感器监测到燃烧室温度升高，然后控制系统如何自动调节燃料阀门的开度，将温度稳定在设定值。这种“反馈-比较-修正”的机制，在书中被演绎得淋漓尽致。我还在书中看到了关于“开环控制”和“闭环控制”的对比分析，这让我更清晰地认识到，为什么在发电这种对稳定性要求极高的场景下，闭环控制是必不可少的。而且，书中对各种传感器、执行器的原理和选型都有详细的介绍，让我了解到，控制的精确性，很大程度上依赖于这些“感官”和“肢体”的质量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，我得说，是一种介于严谨学术和工程实用之间的微妙平衡。它没有那些纯理论书籍的枯燥乏味，也没有那些操作手册的过于简略。作者在讲解复杂的控制原理时，往往会穿插一些生动的工程实例，或者用形象的比喻来帮助读者理解。比如，在解释某个控制回路的稳定性时，作者可能会用“就像在一根绷紧的绳子上行走，既要保持平衡，又要防止晃动过大”来类比。这种接地气的表达方式，让我觉得，即使是一些我之前从未接触过的专业概念，也能变得相对容易消化。同时，书中对术语的运用也非常精准，不会使用那些模棱两可的词汇，而是坚持使用行业内通用的标准术语。这对于我这种想要深入理解技术细节的读者来说，是非常重要的。我欣赏作者在保持科学严谨性的同时，还努力让内容变得更具可读性。我甚至能感受到作者在字里行间流露出的对这门技术的热爱和对读者学习的耐心。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，这本书给我带来的价值，远不止于知识的获取，更在于思维方式的转变。我之前可能更倾向于死记硬背一些操作规程，但这本书让我学会了如何从更宏观、更根本的层面去理解发电机组的控制系统。我开始思考，为什么会这样做，而不是那样做？背后的原理是什么？如何才能做得更好？这种探究精神，是被这本书深深激发出来的。它让我认识到，技术的发展是一个不断迭代和优化的过程，每一个看似微小的改进，都可能带来巨大的效益。这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一位循循善诱的导师，引导我一步步走进电力自动化技术的殿堂。我期待着，未来能够将书中所学的知识，应用到实际工作中，为保障能源供应贡献自己的力量。这本书的出现，让我对未来发电机组控制领域的发展充满了信心和期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度，让我感觉像是在攀登一座技术的高峰。它并没有停留在表面介绍，而是深入到每一个环节的细节。例如，在讨论传感器精度时，书中不仅仅是给出几个常见的传感器类型，而是会详细介绍它们的工作原理，影响其精度的因素，以及如何在实际应用中进行校准和维护。对于那些关键的控制算法，书中还会对其数学模型进行推导，分析其参数整定的方法，甚至还会探讨其在不同工况下的局限性。我能够感觉到，作者是一位真正具备深厚理论功底和丰富工程实践经验的专家。他对于每一个技术细节的把握都非常到位，并且能够将其用一种易于理解的方式呈现出来。这本书让我明白，理解一个复杂的系统，不仅仅是知道它有什么组成部分，更重要的是理解这些组成部分是如何协同工作的，以及它们背后所遵循的科学原理。

评分☆☆☆☆☆

我特别想强调的是，这本书在“故障诊断与保护”这部分的内容，给我的安全意识和风险预判能力带来了质的飞跃。之前，我只知道发电机组可能会出故障，但究竟会出什么样的故障，如何预防，如何处理，都是一团迷雾。书中对各种可能发生的故障，比如过速、超温、低油压、振动异常等，进行了非常细致的分类和阐述。它不仅列出了故障的现象，还深入分析了故障产生的原因，以及对机组可能造成的危害。更重要的是，书中详细介绍了各种保护逻辑和保护装置。我了解到，在发电机组上，有各种各样的保护措施，它们就像是层层叠叠的“安全网”，一旦检测到异常，就会在第一时间发出报警，甚至在必要时自动停机，以防止事故的进一步扩大。我甚至在书中看到了关于“差动保护”、“过流保护”这些专业名词的具体实现原理，让我明白，这些保护不仅仅是简单的“开开关”，而是基于复杂的电气和机械原理设计的。这本书让我认识到，发电机组的稳定运行，不仅仅依靠它的性能有多么强大，更依靠它拥有多么可靠的“生命体征监测”和“应急处理”机制。

评分☆☆☆☆☆

这本书在“运行优化与经济性分析”方面的篇幅，让我看到了技术与经济的完美结合。之前，我总是觉得发电厂的运行就是把燃料烧了，然后把电送出去，很简单。但这本书让我明白，如何在确保安全和稳定运行的前提下，让发电机组的运行效率达到最大化，这是多么重要的一个课题。书中对“负荷分配”、“经济调度”、“燃料消耗率”等概念的阐述，让我对发电厂的经济效益有了更直观的理解。我了解到，不同的发电机组在不同的负荷下，其效率是不一样的，而如何根据电网的需求，合理地分配各个机组的出力，是实现经济运行的关键。书中还介绍了一些先进的优化算法，比如基于数学模型的预测控制，以及如何利用历史运行数据进行趋势分析，从而提前预判和规避一些可能影响经济性的因素。我特别喜欢书中关于“启停经济性”的分析，让我明白了，频繁的启停操作，往往会带来巨大的燃料消耗和设备损耗，因此，在实际运行中，如何减少不必要的启停，也是一项重要的考虑。这本书让我意识到，自动化控制不仅仅是实现“能运行”，更是实现“高效运行”和“经济运行”的重要手段。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计，我得说，一开始就吸引了我。那种深邃的蓝色，搭配着银色的字体，给人一种专业、可靠又带点科技感的感觉。我手里捧着它，总觉得像握着一把开启发电厂核心秘密的钥匙。翻开扉页，那排版，那种纸张的触感，都透着一股严谨的学究气。我期待着，能够在这本书里找到那些隐藏在复杂参数背后的运行逻辑，理解那些抽象的控制曲线究竟是如何将澎湃的能量转化为稳定可靠的电力输出的。我特别想知道，在那些看似寻常的“自动”背后，究竟有多少精密的计算和巧妙的设计。例如，当外部电网出现突发状况时，发电机组是如何在毫秒之间作出反应，调整自身的输出频率和电压，以维持整个电网的稳定？书里的插图和图表，也是我非常看重的部分。我希望它们不仅仅是简单的示意图，而是能够真正地、直观地展示出控制系统的内部结构、信号流程以及各个部件之间的相互作用。我希望能够通过这些视觉化的语言，将那些原本晦涩难懂的理论知识，变得生动起来，易于理解。特别是关于一些关键的控制算法，例如PID控制在燃气轮机发电机组中的具体应用，我非常好奇它如何处理瞬态响应、稳态精度以及抗扰动能力这些相互制约的性能指标。还有，书中对一些先进控制策略的介绍，比如模型预测控制、自适应控制等，如果能结合实际应用案例进行深入剖析，那将是我巨大的收获。这本书给我的第一印象，就是它承载着工业界对于能源稳定供应的深切关怀，以及工程师们对于技术精益求精的不懈追求。

评分☆☆☆☆☆

读完第一部分，我脑子里已经嗡嗡响了，但这绝对不是不理解的“嗡”，而是信息量巨大的“嗡”。作者在介绍燃气轮机发电机组的组成部分时，简直是事无巨细。我之前只知道大概有燃烧室、涡轮、发电机这些，但这本书把它拆解到了比我能想象的更细的程度。比如，关于燃烧室的类型，书中细致地描述了不同设计带来的燃烧效率、排放特性上的差异，甚至还提到了不同燃料（天然气、重油、煤气等）在燃烧过程中的化学反应机理。这让我一下子就理解了，为什么同一个型号的发电机组，在不同的应用场景下，会有不同的配置和性能参数。而涡轮的部分，更是让我惊叹于流体动力学的魅力。从叶片的形状设计，到气流的分布，再到高温高压气体的膨胀过程，书中通过详实的公式和理论推导，揭示了能量转化效率背后的科学原理。我特别留意了书中关于热力循环的部分，卡诺循环、布雷顿循环这些经典理论，在书中得到了非常具体的应用和阐述。我甚至能在脑海里勾勒出热量是如何在各个环节中传递和转化的。对于发电机的部分，虽然之前接触过一些电气知识，但书中关于励磁系统、同步特性、并网运行的介绍，都非常有针对性，而且深入到了技术细节。我希望接下来的章节，能够将这些物理实体如何被“控制”起来，展现出它们真正的力量。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，这本书在“新技术的应用与发展趋势”这个章节，完全打开了我的视野。我之前以为燃气轮机发电机组的技术已经相当成熟了，但这本书让我看到了，它仍在不断地进步和演变。书中对“联合循环发电”的介绍，让我理解了如何通过将燃气轮机的废热回收，来驱动蒸汽轮机发电，从而大大提高整体的能量利用效率。这不仅仅是技术的叠加，更是对能源利用理念的升华。我还看到了关于“分布式发电”、“微电网”等新兴概念的介绍，以及燃气轮机发电机组在这些新模式下所扮演的角色。这让我意识到，未来的能源系统将更加多元化和智能化，而燃气轮机发电机组作为灵活、高效的能源转换设备，必将在其中发挥更加重要的作用。书中对“智能电厂”、“物联网技术”、“大数据分析”在发电机组控制中的应用前景的探讨，更是让我对接下来的技术发展充满了期待。我甚至在书中看到了关于“人工智能”在故障预测和健康管理方面的应用设想，这让我觉得，未来的发电机组控制，将不仅仅是工程师手中的工具，更可能是一个具备“思考”能力的智能系统。

评分☆☆☆☆☆

我特别赞赏这本书在“图文结合”方面所做的努力。有时候，文字的描述再详尽，也不如一张清晰、准确的图表来得直观。这本书在这方面做得非常好。书中大量的电气原理图、控制逻辑图、流程图以及机组结构示意图，都经过精心设计，不仅信息量大，而且排版清晰，易于辨认。例如，在介绍某个复杂的控制算法时，书中会配上一幅详细的状态转移图，或者一个信号流程图，让我能够非常清晰地看到各个参数是如何在系统中传递和处理的。对于那些关键的结构部件，书中也会提供高精度的三维示意图，甚至还会用不同的颜色来区分不同的功能区域。这让我即使在不完全理解文字描述的情况下，也能通过图表大致把握住核心内容。我尤其喜欢书中对一些数据曲线的呈现，比如不同运行工况下的效率曲线，或者故障发生时的报警信号曲线，这些图表都为我理解实际运行中的情况提供了极大的帮助。