燃氣輪機發電機組控製係統/發電廠熱工自動化技術叢書 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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章素華 著

圖書標籤:

• 燃氣輪機
• 發電機組
• 控製係統
• 熱工自動化
• 發電廠
• 電力係統
• 自動化技術
• 工業自動化
• 能源工程
• 控製工程

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齣版社： 中國電力齣版社

ISBN：9787512328846

商品編碼：10376092186

齣版時間：2013-05-01

作  者:章素華 著作 定  價:88 齣 版 社:中國電力齣版社 齣版日期:2013年05月01日 頁  數:468 裝  幀:平裝 ISBN:9787512328846 ●暫無

內容簡介

暫無

現代電力工業的基石：熱工自動化技術與發電廠控製係統 隨著全球能源需求的持續增長以及對能源效率和環境可持續性要求的日益提高，現代電力工業正經曆著深刻的變革。在這場變革中，熱工自動化技術和發電廠控製係統扮演著至關重要的角色，它們是確保電力穩定供應、提高運行效率、降低能耗、減少排放以及保障設備安全的關鍵。本書將深入探討這些核心技術，為讀者勾勒齣一幅現代發電廠的運行圖景，並揭示其背後的智慧與精妙。 一、 發電廠的“心髒”與“大腦”：熱工過程與控製係統 發電廠的核心在於將熱能轉化為電能，這一過程涉及一係列復雜的熱力學循環和機械運動。從燃料的燃燒産生高溫高壓氣體，到驅動汽輪機或燃氣輪機，再到發電機轉化為電能，每一個環節都必須在精確的參數控製下纔能高效、安全地運行。 1. 熱工過程的奧秘： 燃料燃燒與熱能産生： 無論是傳統的燃煤鍋爐還是先進的燃氣輪機，其首要任務都是高效、清潔地燃燒燃料，産生大量的熱能。這需要精確控製燃料與空氣的混閤比例、燃燒溫度和壓力，以最大限度地提高燃燒效率並減少有害物質的排放。燃燒過程的穩定性直接影響到整個發電廠的齣力和效率。 蒸汽/高溫氣體的産生與輸送： 在火力發電廠中，高溫煙氣通過鍋爐將熱量傳遞給水，産生高壓、高溫的蒸汽。蒸汽的參數（溫度、壓力、流量）是驅動汽輪機做功的關鍵。在燃氣輪機發電廠中，燃燒産生的高溫高壓燃氣直接驅動渦輪。這些介質的輸送需要高效的管道係統和精密的閥門控製，以避免能量損失和過大的壓降。 汽輪機/燃氣輪機的驅動與功率輸齣： 高溫高壓的蒸汽或燃氣流入汽輪機或燃氣輪機的葉片，推動渦輪高速鏇轉。渦輪機的轉速、功率輸齣以及運行穩定性是發電廠運行的核心指標。葉片的設計、蒸汽/氣體的流動特性、以及機組的負荷變化都對渦輪機的運行産生顯著影響。 發電機與電能的轉換： 渦輪機的高速鏇轉帶動發電機電樞的轉動，通過電磁感應原理將機械能轉化為電能。發電機的穩定運行要求精確控製其轉速、勵磁以及輸齣電壓和頻率，以滿足電網的要求。 熱力循環與能量迴收： 現代發電廠普遍采用復雜的閉式熱力循環，例如朗肯循環（火力發電）或布雷頓循環（燃氣輪機發電）。這些循環的設計旨在最大化能量利用率，例如通過再熱、迴熱等技術，迴收利用廢熱，提高發電效率。同時，冷卻係統將廢熱排放到環境中，以完成循環。 2. 控製係統的“大腦”： 麵對如此復雜且動態變化的熱工過程，如果沒有一套強大而智能的控製係統，發電廠的穩定運行將無從談起。熱工自動化控製係統就像是發電廠的“大腦”，它負責監測、分析、決策並執行各種操作，以確保發電廠始終處於最優運行狀態。 傳感器與監測： 發電廠遍布著成韆上萬的傳感器，實時監測著溫度、壓力、流量、液位、轉速、電壓、電流等關鍵參數。這些傳感器構成瞭控製係統的“感官”，將外界的“信息”源源不斷地傳遞給控製核心。 執行器與操作： 控製係統通過各種執行器來實現其“意誌”。例如，調節閥門來控製蒸汽或燃氣的流量，控製燃燒器來調整燃料供應，控製勵磁係統來穩定發電機輸齣等。這些執行器是控製係統執行指令的“手臂”。 控製器與決策： 控製係統的核心是各種類型的控製器，它們接收來自傳感器的信號，並根據預設的算法和邏輯進行分析和決策。 PID控製： 這是最基礎也是最廣泛應用的控製算法，通過比例（P）、積分（I）和微分（D）三個環節來調節被控量，使其趨於設定值。對於如溫度、壓力等基本參數的穩定控製，PID控製發揮著不可替代的作用。 先進控製算法： 隨著技術的發展，模型預測控製（MPC）、模糊邏輯控製（FLC）、神經網絡控製等更高級的控製算法也被引入。這些算法能夠處理更復雜的非綫性係統，預測未來趨勢，並做齣更優的控製決策，尤其是在負荷變化劇烈或多變量耦閤的情況下。 邏輯控製與順序控製： 在設備的啓停、切換、事故處理等場景下，需要執行一係列預設的邏輯步驟。可編程邏輯控製器（PLC）和分布式控製係統（DCS）能夠實現復雜的邏輯和順序控製，確保操作的準確性和安全性。 監控與數據采集（SCADA）： SCADA係統是發電廠信息化的重要組成部分，它負責采集、存儲、顯示和分析來自整個發電廠的海量數據。操作員可以通過SCADA係統直觀地瞭解機組的運行狀態，並進行遠程監控和操作。 人機界麵（HMI）： HMI提供瞭操作員與控製係統交互的界麵，通常以圖形化的方式展示設備狀態、參數麯綫、報警信息等，方便操作員進行監控和乾預。 二、 發電廠控製係統的演進與發展 發電廠的控製係統並非一成不變，隨著計算機技術、通信技術和自動化技術的飛速發展，其演進經曆瞭幾個關鍵階段，並朝著更智能、更集成、更高效的方嚮發展。 早期模擬控製： 最早期的控製係統依賴於模擬電子器件，如運算放大器、邏輯門電路等。這種係統結構復雜，調試睏難，且抗乾擾能力較弱。 繼電器邏輯與早期PLC： 隨著數字技術的興起，繼電器邏輯開始被PLC取代，大大簡化瞭控製係統的設計和維護。早期PLC功能相對簡單，主要用於實現開關量控製。 集散控製係統（DCS）： DCS將分散的控製功能集成到一個統一的係統中，實現瞭生産過程的集中監控和管理。DCS具有強大的控製功能、可靠的通信能力和友好的人機界麵，成為現代大型發電廠的標準配置。 全廠一體化與智能化： 當代發電廠控製係統朝著全廠一體化和智能化方嚮發展。通過網絡技術將DCS、PLC、SCADA、設備管理係統（如狀態監測、故障診斷）等集成起來，形成一個高度協同的智能電廠。人工智能（AI）和大數據分析技術被應用於預測性維護、優化運行策略、提高能源效率等方麵。 三、 熱工自動化技術在現代發電廠中的關鍵應用 熱工自動化技術在發電廠的各個環節都發揮著至關重要的作用，其應用範圍廣泛且深入。 燃燒優化控製： 精確控製燃料和空氣的比例，燃燒溫度和壓力，實現高效、低排放的燃燒。這通常涉及到復雜的燃燒模型和先進的控製算法。 鍋爐/蒸汽參數控製： 穩定和優化鍋爐的蒸汽溫度、壓力和流量，以滿足汽輪機對蒸汽品質的要求。 汽輪機/燃氣輪機負荷與轉速控製： 快速響應電網負荷變化，平穩地調節機組齣力，保持頻率穩定。 發電機電壓與頻率控製： 維持發電機輸齣電壓和頻率在規定範圍內，確保電能質量。 給水控製： 精確控製鍋爐給水量，維持鍋爐水位穩定，防止缺水或滿水事故。 凝汽器與冷卻係統控製： 優化冷卻水流量和溫度，提高凝汽效率，降低排汽壓力，從而提高發電效率。 安全保護係統： 自動化保護係統能夠實時監測設備運行狀態，一旦齣現異常情況，立即采取緊急停車或隔離措施，防止事故發生或擴大。 啓停與切換自動化： 實現機組從零負荷到滿負荷的自動啓停過程，以及機組間的自動切換，大大減輕瞭操作人員的勞動強度，並提高瞭操作的可靠性。 機組經濟性優化： 通過對各參數的實時監測和優化，最大限度地降低燃料消耗，提高發電成本效益。 環境排放監測與控製： 自動化係統負責監測煙氣中的汙染物（如SO2、NOx、顆粒物等）含量，並根據監測結果調整燃燒參數或啓動環保設備，以滿足環保法規要求。 四、 麵臨的挑戰與未來展望 盡管熱工自動化技術和發電廠控製係統取得瞭長足的進步，但仍麵臨著一些挑戰，同時也孕育著新的發展機遇。 新能源接入的挑戰： 隨著風能、太陽能等新能源的普及，電網的波動性增加，對傳統發電廠的調峰能力和快速響應能力提齣瞭更高的要求。控製係統需要更智能地協同運行，以應對電網的動態變化。 設備老化與數字化升級： 許多老舊發電廠的控製係統可能麵臨設備老化、技術過時等問題，需要進行數字化升級改造，以提高效率和安全性。 網絡安全威脅： 隨著發電廠的互聯互通程度提高，網絡安全的重要性愈發凸顯。需要采取強有力的措施來防範網絡攻擊，保護關鍵基礎設施的安全。 智能化與自主化： 未來，發電廠的控製係統將朝著更高級彆的智能化和自主化發展。AI將更多地應用於決策支持、故障預測、甚至自主運行，從而進一步提高發電廠的運行效率和可靠性。 與智能電網的深度融閤： 發電廠控製係統將與智能電網更加緊密地融閤，實現信息共享和協同控製，共同構建安全、高效、清潔的未來能源係統。 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的視角，瞭解現代發電廠背後的技術原理、運行機製以及未來的發展趨勢。通過掌握這些核心知識，讀者將能更好地理解電力工業的運作，並為該領域的未來發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

我特彆贊賞這本書在“圖文結閤”方麵所做的努力。有時候，文字的描述再詳盡，也不如一張清晰、準確的圖錶來得直觀。這本書在這方麵做得非常好。書中大量的電氣原理圖、控製邏輯圖、流程圖以及機組結構示意圖，都經過精心設計，不僅信息量大，而且排版清晰，易於辨認。例如，在介紹某個復雜的控製算法時，書中會配上一幅詳細的狀態轉移圖，或者一個信號流程圖，讓我能夠非常清晰地看到各個參數是如何在係統中傳遞和處理的。對於那些關鍵的結構部件，書中也會提供高精度的三維示意圖，甚至還會用不同的顔色來區分不同的功能區域。這讓我即使在不完全理解文字描述的情況下，也能通過圖錶大緻把握住核心內容。我尤其喜歡書中對一些數據麯綫的呈現，比如不同運行工況下的效率麯綫，或者故障發生時的報警信號麯綫，這些圖錶都為我理解實際運行中的情況提供瞭極大的幫助。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計，我得說，一開始就吸引瞭我。那種深邃的藍色，搭配著銀色的字體，給人一種專業、可靠又帶點科技感的感覺。我手裏捧著它，總覺得像握著一把開啓發電廠核心秘密的鑰匙。翻開扉頁，那排版，那種紙張的觸感，都透著一股嚴謹的學究氣。我期待著，能夠在這本書裏找到那些隱藏在復雜參數背後的運行邏輯，理解那些抽象的控製麯綫究竟是如何將澎湃的能量轉化為穩定可靠的電力輸齣的。我特彆想知道，在那些看似尋常的“自動”背後，究竟有多少精密的計算和巧妙的設計。例如，當外部電網齣現突發狀況時，發電機組是如何在毫秒之間作齣反應，調整自身的輸齣頻率和電壓，以維持整個電網的穩定？書裏的插圖和圖錶，也是我非常看重的部分。我希望它們不僅僅是簡單的示意圖，而是能夠真正地、直觀地展示齣控製係統的內部結構、信號流程以及各個部件之間的相互作用。我希望能夠通過這些視覺化的語言，將那些原本晦澀難懂的理論知識，變得生動起來，易於理解。特彆是關於一些關鍵的控製算法，例如PID控製在燃氣輪機發電機組中的具體應用，我非常好奇它如何處理瞬態響應、穩態精度以及抗擾動能力這些相互製約的性能指標。還有，書中對一些先進控製策略的介紹，比如模型預測控製、自適應控製等，如果能結閤實際應用案例進行深入剖析，那將是我巨大的收獲。這本書給我的第一印象，就是它承載著工業界對於能源穩定供應的深切關懷，以及工程師們對於技術精益求精的不懈追求。

評分☆☆☆☆☆

我必須說，這本書在“新技術的應用與發展趨勢”這個章節，完全打開瞭我的視野。我之前以為燃氣輪機發電機組的技術已經相當成熟瞭，但這本書讓我看到瞭，它仍在不斷地進步和演變。書中對“聯閤循環發電”的介紹，讓我理解瞭如何通過將燃氣輪機的廢熱迴收，來驅動蒸汽輪機發電，從而大大提高整體的能量利用效率。這不僅僅是技術的疊加，更是對能源利用理念的升華。我還看到瞭關於“分布式發電”、“微電網”等新興概念的介紹，以及燃氣輪機發電機組在這些新模式下所扮演的角色。這讓我意識到，未來的能源係統將更加多元化和智能化，而燃氣輪機發電機組作為靈活、高效的能源轉換設備，必將在其中發揮更加重要的作用。書中對“智能電廠”、“物聯網技術”、“大數據分析”在發電機組控製中的應用前景的探討，更是讓我對接下來的技術發展充滿瞭期待。我甚至在書中看到瞭關於“人工智能”在故障預測和健康管理方麵的應用設想，這讓我覺得，未來的發電機組控製，將不僅僅是工程師手中的工具，更可能是一個具備“思考”能力的智能係統。

評分☆☆☆☆☆

這本書的控製係統部分，簡直就是讓我看到瞭電力行業的“大腦”。我之前總覺得自動化控製是很玄乎的東西，但作者通過清晰的邏輯和由淺入深的講解，讓我逐漸領悟到其中的奧秘。書裏對DCS（分布式控製係統）和PLC（可編程邏輯控製器）在發電機組控製中的角色，進行瞭非常詳細的闡述。我明白瞭，DCS是如何作為一個集成的平颱，負責整個電廠的集中監控和調度，而PLC則更像是具體的執行單元，負責一些快速、獨立的邏輯控製。最讓我印象深刻的是，書中對於“閉環控製”的解釋，不僅僅是給齣個公式，而是通過實際的例子，比如溫度傳感器監測到燃燒室溫度升高，然後控製係統如何自動調節燃料閥門的開度，將溫度穩定在設定值。這種“反饋-比較-修正”的機製，在書中被演繹得淋灕盡緻。我還在書中看到瞭關於“開環控製”和“閉環控製”的對比分析，這讓我更清晰地認識到，為什麼在發電這種對穩定性要求極高的場景下，閉環控製是必不可少的。而且，書中對各種傳感器、執行器的原理和選型都有詳細的介紹，讓我瞭解到，控製的精確性，很大程度上依賴於這些“感官”和“肢體”的質量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格，我得說，是一種介於嚴謹學術和工程實用之間的微妙平衡。它沒有那些純理論書籍的枯燥乏味，也沒有那些操作手冊的過於簡略。作者在講解復雜的控製原理時，往往會穿插一些生動的工程實例，或者用形象的比喻來幫助讀者理解。比如，在解釋某個控製迴路的穩定性時，作者可能會用“就像在一根綳緊的繩子上行走，既要保持平衡，又要防止晃動過大”來類比。這種接地氣的錶達方式，讓我覺得，即使是一些我之前從未接觸過的專業概念，也能變得相對容易消化。同時，書中對術語的運用也非常精準，不會使用那些模棱兩可的詞匯，而是堅持使用行業內通用的標準術語。這對於我這種想要深入理解技術細節的讀者來說，是非常重要的。我欣賞作者在保持科學嚴謹性的同時，還努力讓內容變得更具可讀性。我甚至能感受到作者在字裏行間流露齣的對這門技術的熱愛和對讀者學習的耐心。

評分☆☆☆☆☆

這本書在“運行優化與經濟性分析”方麵的篇幅，讓我看到瞭技術與經濟的完美結閤。之前，我總是覺得發電廠的運行就是把燃料燒瞭，然後把電送齣去，很簡單。但這本書讓我明白，如何在確保安全和穩定運行的前提下，讓發電機組的運行效率達到最大化，這是多麼重要的一個課題。書中對“負荷分配”、“經濟調度”、“燃料消耗率”等概念的闡述，讓我對發電廠的經濟效益有瞭更直觀的理解。我瞭解到，不同的發電機組在不同的負荷下，其效率是不一樣的，而如何根據電網的需求，閤理地分配各個機組的齣力，是實現經濟運行的關鍵。書中還介紹瞭一些先進的優化算法，比如基於數學模型的預測控製，以及如何利用曆史運行數據進行趨勢分析，從而提前預判和規避一些可能影響經濟性的因素。我特彆喜歡書中關於“啓停經濟性”的分析，讓我明白瞭，頻繁的啓停操作，往往會帶來巨大的燃料消耗和設備損耗，因此，在實際運行中，如何減少不必要的啓停，也是一項重要的考慮。這本書讓我意識到，自動化控製不僅僅是實現“能運行”，更是實現“高效運行”和“經濟運行”的重要手段。

評分☆☆☆☆☆

我特彆想強調的是，這本書在“故障診斷與保護”這部分的內容，給我的安全意識和風險預判能力帶來瞭質的飛躍。之前，我隻知道發電機組可能會齣故障，但究竟會齣什麼樣的故障，如何預防，如何處理，都是一團迷霧。書中對各種可能發生的故障，比如過速、超溫、低油壓、振動異常等，進行瞭非常細緻的分類和闡述。它不僅列齣瞭故障的現象，還深入分析瞭故障産生的原因，以及對機組可能造成的危害。更重要的是，書中詳細介紹瞭各種保護邏輯和保護裝置。我瞭解到，在發電機組上，有各種各樣的保護措施，它們就像是層層疊疊的“安全網”，一旦檢測到異常，就會在第一時間發齣報警，甚至在必要時自動停機，以防止事故的進一步擴大。我甚至在書中看到瞭關於“差動保護”、“過流保護”這些專業名詞的具體實現原理，讓我明白，這些保護不僅僅是簡單的“開開關”，而是基於復雜的電氣和機械原理設計的。這本書讓我認識到，發電機組的穩定運行，不僅僅依靠它的性能有多麼強大，更依靠它擁有多麼可靠的“生命體徵監測”和“應急處理”機製。

評分☆☆☆☆☆

總的來說，這本書給我帶來的價值，遠不止於知識的獲取，更在於思維方式的轉變。我之前可能更傾嚮於死記硬背一些操作規程，但這本書讓我學會瞭如何從更宏觀、更根本的層麵去理解發電機組的控製係統。我開始思考，為什麼會這樣做，而不是那樣做？背後的原理是什麼？如何纔能做得更好？這種探究精神，是被這本書深深激發齣來的。它讓我認識到，技術的發展是一個不斷迭代和優化的過程，每一個看似微小的改進，都可能帶來巨大的效益。這本書不僅僅是一本技術手冊，更像是一位循循善誘的導師，引導我一步步走進電力自動化技術的殿堂。我期待著，未來能夠將書中所學的知識，應用到實際工作中，為保障能源供應貢獻自己的力量。這本書的齣現，讓我對未來發電機組控製領域的發展充滿瞭信心和期待。

評分☆☆☆☆☆

讀完第一部分，我腦子裏已經嗡嗡響瞭，但這絕對不是不理解的“嗡”，而是信息量巨大的“嗡”。作者在介紹燃氣輪機發電機組的組成部分時，簡直是事無巨細。我之前隻知道大概有燃燒室、渦輪、發電機這些，但這本書把它拆解到瞭比我能想象的更細的程度。比如，關於燃燒室的類型，書中細緻地描述瞭不同設計帶來的燃燒效率、排放特性上的差異，甚至還提到瞭不同燃料（天然氣、重油、煤氣等）在燃燒過程中的化學反應機理。這讓我一下子就理解瞭，為什麼同一個型號的發電機組，在不同的應用場景下，會有不同的配置和性能參數。而渦輪的部分，更是讓我驚嘆於流體動力學的魅力。從葉片的形狀設計，到氣流的分布，再到高溫高壓氣體的膨脹過程，書中通過詳實的公式和理論推導，揭示瞭能量轉化效率背後的科學原理。我特彆留意瞭書中關於熱力循環的部分，卡諾循環、布雷頓循環這些經典理論，在書中得到瞭非常具體的應用和闡述。我甚至能在腦海裏勾勒齣熱量是如何在各個環節中傳遞和轉化的。對於發電機的部分，雖然之前接觸過一些電氣知識，但書中關於勵磁係統、同步特性、並網運行的介紹，都非常有針對性，而且深入到瞭技術細節。我希望接下來的章節，能夠將這些物理實體如何被“控製”起來，展現齣它們真正的力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度，讓我感覺像是在攀登一座技術的高峰。它並沒有停留在錶麵介紹，而是深入到每一個環節的細節。例如，在討論傳感器精度時，書中不僅僅是給齣幾個常見的傳感器類型，而是會詳細介紹它們的工作原理，影響其精度的因素，以及如何在實際應用中進行校準和維護。對於那些關鍵的控製算法，書中還會對其數學模型進行推導，分析其參數整定的方法，甚至還會探討其在不同工況下的局限性。我能夠感覺到，作者是一位真正具備深厚理論功底和豐富工程實踐經驗的專傢。他對於每一個技術細節的把握都非常到位，並且能夠將其用一種易於理解的方式呈現齣來。這本書讓我明白，理解一個復雜的係統，不僅僅是知道它有什麼組成部分，更重要的是理解這些組成部分是如何協同工作的，以及它們背後所遵循的科學原理。