中国电气工程大典 第4卷 火力发电工程 上PDF电子书下载

第1篇　概论 1

第1章　我国的电力工业现状 3

1　我国电力工业发展 3

1.1 2001～2005年电力生产概述 3

1.2 2010～2020年需电量预测 3

1.3 2010年及2020年发电装机容量预测 3

2　能源利用 4

2.1　我国能源资源概况 4

2.2　能源供需平衡情况 4

3　火电设备产业结构调整 4

第2章　火力发电厂综述 5

1　火力发电厂的主要类型 5

1.1　按燃料构成分 5

1.2　按设备类型分 5

1.3　按终端产品分 5

1.4　按运行方式分 5

1.5　按功能性质分 5

1.6　按冷却方式分 5

2　火力发电厂的技术现状 5

2.1　超临界、超超临界火电机组 5

2.2　燃气轮机及燃气—蒸汽联合循环机组 5

2.3　整体煤气化燃气—蒸汽联合循环机组（IGCC） 6

2.4　循环流化床锅炉（CFB） 6

2.5　热电联产机组 6

2.6　大型空冷机组 6

2.7　内燃机电站 6

3　火力发电厂的主要技术经济指标 6

3.1　可靠性指标 6

3.2　煤耗指标 7

3.3　经济性指标 7

3.4　大气污染物排放指标 8

3.5　耗水指标 8

3.6　占地指标 8

第3章　火力发电工程建设 10

1　火力发电工程规划和设计 10

1.1　电源规划 10

1.2　电源项目的核准 10

1.3　火力发电项目的设计 11

2　火力发电项目的建设条件 11

2.1 自然条件 11

2.2　外部条件 12

2.3　环境影响 12

2.4　电力系统 12

2.5　热力规划 12

2.6　交通运输 12

3　项目建设的组织管理 13

3.1　国内外常用的管理方式 13

3.2　国内通常管理方式 13

4　招标管理 13

4.1　招标方式 13

4.2　招标组织 13

4.3　招投标程序 13

4.4　招标必须具备的基本条件 14

4.5　招投标法律责任 14

5　设备招投标 14

5.1　招标范围 14

5.2　主机招标必须具备的条件 14

5.3　编制招标文件 14

5.4　资格审查 15

5.5　投标 15

5.6　开标 15

5.7　评标 15

5.8　定标 16

6　其他招标 16

6.1　设计招标 16

6.2　施工招标 16

6.3　监理招标 16

6.4　调试招标 16

7　工程建设 16

7.1　施工 16

7.2　启动调试 17

7.3　性能试验、达标投产和竣工验收 17

8　环境保护 17

8.1 目前环境保护要求 18

8.2　环境保护措施 18

8.3　水土保持 20

8.4　绿化 20

8.5　节水 20

第4章　火力发电工程发展动向 22

1　发展趋势 22

2　进一步提高机组蒸汽初参数 22

3　发展大容量循环流化床锅炉（CFB） 22

4　发展燃气—蒸汽联合循环机组 22

5　建设整体煤气化燃气—蒸汽联合循环（IGCC）示范电站 23

6　燃料电池 23

7　大型空冷发电机组 23

8　大容量热电联产机组 23

9　发展火力发电环保技术装备 23

第2篇　火力发电厂设计 25

第1章　概述 27

1　总则 27

1.1　火力发电厂设计在工程建设中的重要作用 27

1.2　火力发电厂设计的指导思想及总的要求 27

1.3　火力发电厂的主要类型 27

1.4　设计手段及发展趋势 27

1.5　火力发电厂设计各主要阶段的划分 28

2　初步可行性研究阶段 29

2.1　初步可行性研究的作用和任务 29

2.2　初步可行性研究报告的编制依据 29

2.3　初步可行性研究的主要工作步骤 29

2.4　初步可行性研究阶段的主要工作内容 29

3　可行性研究阶段 30

3.1　可行性研究的作用和任务 30

3.2　可行性研究报告的编制依据 30

3.3　可行性研究的主要工作步骤 30

3.4　可行性研究阶段的主要工作内容 31

4　初步设计阶段 33

4.1　初步设计的作用和任务 33

4.2　初步设计的编制依据 33

4.3　初步设计的主要工作步骤 33

4.4　初步设计阶段的主要工作内容 33

5　施工图阶段 34

5.1　施工图设计的作用和任务 34

5.2　施工图的编制依据 34

5.3　施工图设计的主要工作步骤 34

5.4　施工图设计阶段的主要工作内容 35

6　施工配合阶段 35

6.1　施工配合的作用和任务 35

6.2　施工配合的主要工作步骤 35

7　竣工图阶段 36

7.1　竣工图的作用和任务 36

7.2　竣工图的编制依据 36

7.3　竣工图阶段的主要工作步骤 36

7.4　竣工图的主要工作内容 36

8　设计回访总结阶段 36

9　项目后评价阶段 37

9.1　项目后评价的作用和任务 37

9.2　项目后评价的编制依据 37

9.3　项目后评价的主要工作步骤 37

9.4　项目后评价基本原则及分析方法 37

9.5　项目后评价报告的主要编制内容 37

10　火力发电厂核准程序 40

10.1　项目核准制及核准程序 40

10.2　核准制对可行性研究工作的要求 41

10.3　项目申请报告与可行性研究报告的联系与区别 41

10.4　项目申请报告的主要内容 41

第2章　厂址选择与总图运输 43

1　厂址选择 43

1.1　厂址选择的主要原则 43

1.2　厂址选择的主要内容 43

1.3　厂址方案技术经济论证 44

2　总体规划 44

2.1　总体规划的主要原则 44

2.2　厂址选择与总体规划设计实例 44

3　厂区总平面布置 44

3.1　厂区总平面布置主要原则 44

3.2　厂区总平面布置主要内容 44

3.3　厂区总平面布置设计实例 46

4　厂区竖向布置 52

4.1　厂区竖向布置主要原则 52

4.2　厂区竖向布置方式 53

4.3　厂区防排洪设施 53

5　厂区管线规划与设计 56

5.1　厂区管线规划与设计主要原则 56

5.2　厂区管线分布 56

5.3　厂区管线敷设方式 56

6　交通运输 57

6.1　铁路运输 57

6.2　公路运输 57

6.3　水路运输 57

6.4　带式运输 58

7　环境与绿化 59

7.1　厂区环境与绿化设计要点 59

7.2　绿化布置 59

8　施工组织设计及“五通一平” 59

8.1　施工组织设计大纲 59

8.2 “五通一平”设计 60

第3章　锅炉及其附属系统 62

1　锅炉容量参数和形式 62

1.1　燃料的适应性 62

1.2　锅炉炉型选择 63

1.3　锅炉和汽轮机的匹配 63

2　锅炉点火助燃系统 63

2.1　点火及助燃油系统 63

2.2　点火助燃系统的主要设备 64

3　燃料制备系统 64

3.1　煤粉制备系统 64

3.2　循环流化床锅炉燃料制备系统 68

3.3　燃油系统 68

3.4　燃气系统 68

4　烟气、空气系统 69

4.1　烟风系统主要设备 69

4.2　空气动力计算 70

5　锅炉辅助系统 70

5.1　汽包锅炉排污系统 70

5.2　直流锅炉的启动系统 70

6　烟气脱硫系统 71

6.1　烟气脱硫系统类型 71

6.2　烟气脱硫系统和设备 71

7　烟气脱硝系统 73

7.1　烟气脱硝系统类型 73

7.2　烟气脱硝系统和设备 74

8　除灰渣系统 75

8.1　除灰渣系统设计任务及原则 75

8.2　气力输送系统 76

8.3　水力输送系统 77

8.4　机械除灰渣系统 78

8.5　厂外输送方式 79

8.6　除灰渣系统的控制要求 79

9　烟风煤粉管道设计计算 79

9.1　管道选择 79

9.2　管道的膨胀及补偿计算 79

9.3　管道附件选择和计算 79

9.4　管道异形件优化选型 80

9.5　管道支吊架 80

第4章　汽轮机及其附属系统 81

1　汽轮机的容量、参数和类型选择 81

1.1　容量 81

1.2　汽轮机类型和参数确定 81

1.3　汽轮机主要性能要求 81

2　主蒸汽、再热蒸汽和旁路系统 82

2.1　系统功能及范围 82

2.2　系统设计准则 82

2.3　系统说明 82

3　凝结水系统 85

3.1　系统功能及范围 85

3.2　系统设计准则 87

3.3　系统说明 87

4　给水系统 88

4.1　系统功能及范围 88

4.2　系统设计准则 88

4.3　系统说明 88

5　抽汽系统 90

5.1　系统功能及范围 90

5.2　系统设计准则 90

5.3　系统说明 90

6　辅助蒸汽系统 92

6.1　系统功能及范围 92

6.2　系统设计准则 92

6.3　系统说明 92

7　加热器疏水及放气系统 94

7.1　系统功能及范围 94

7.2　系统设计准则 94

7.3　系统说明 94

8　凝汽器抽真空系统 97

8.1　系统功能及范围 97

8.2　系统说明 97

9　冷却水系统 97

9.1　系统功能及范围 97

9.2　系统设计准则 101

9.3　系统说明 101

10　管道设计 101

10.1　管道设计有关标准 101

10.2　管道应力计算 102

10.3　管道支吊架 103

11　供热机组及供热系统 105

11.1　热负荷和供热机组选择 105

11.2　供热系统 105

第5章　发电机及其相关系统 106

1　发电机 106

1.1　发电机分类 106

1.2　发电机主要参数选择 106

1.3　发电机励磁系统 106

2　电气主接线系统 107

2.1　电气主接线功能 107

2.2　电气主接线的设计原则 107

2.3　主接线系统设备选型 108

2.4　主接线系统设备布置 112

2.5　绝缘配合、过电压保护及防雷接地 114

3　厂用电系统 116

3.1　厂用电系统功能 116

3.2　厂用电系统设计准则 116

3.3　厂用电系统的设备选择及布置 119

4　电气控制、保护及自动装置 121

4.1　电气控制 121

4.2　继电保护 122

4.3　安全自动装置 123

5　电缆线路设施 123

5.1　电缆线路设计 123

5.2　电缆选型 123

5.3　电缆防火 124

6　照明系统 125

6.1　照明设计要求 125

6.2　绿色照明 125

7　厂内通信 125

7.1　生产管理通信 125

7.2　生产调度通信 125

第6章　仪表和控制 126

1　总则 126

2　控制原则及控制系统总体设计 126

2.1　控制原则和自动化水平 126

2.2　单元机组控制 126

2.3　辅助车间控制 127

2.4　信息化和厂级自动化 127

2.5　全厂自动化系统的总体结构 127

3　控制室和电子设备室布置 127

3.1　控制室 127

3.2　集中控制室 127

3.3　电子设备室 131

4　检测、仪表和执行机构 131

4.1　过程变量及其测量仪表 131

4.2　检测和仪表系统设计 131

4.3　检测仪表及执行机构简述 133

5　分散控制系统（DCS）应用 133

5.1　分散控制系统概貌 133

5.2 DCS应用有关问题 134

5.3　DCS应用技术发展 135

6　监视、操作和报警 136

6.1　监视和操作手段 136

6.2　DCS的监视、操作和报警功能 136

6.3　常规仪表、后备手操和报警 137

6.4　工业电视监视 137

7　模拟量控制 137

7.1　模拟量控制品质指标 137

7.2　模拟量控制设计准则 138

7.3　机组协调控制 138

7.4　锅炉模拟量控制 138

7.5　汽轮机和发电机辅助设备模拟量控制 139

8　开关量控制和联锁、保护 140

8.1　开关量控制和联锁、保护含义 140

8.2　顺序控制系统 140

8.3　保护 141

9　主要专用仪表控制设备和系统 141

9.1　汽轮机数字电液控制系统（DEH） 141

9.2　汽轮机紧急跳闸系统（ETS） 142

9.3　汽轮机本体监测仪表（TSI） 142

9.4　锅炉燃烧器火焰检测系统 142

9.5　汽轮发电机组振动监测和故障诊断系统 142

9.6　给水泵汽轮机数字电液控制系统和紧急跳闸系统 142

9.7　锅炉吹灰器控制系统 143

9.8　锅炉炉管泄漏监测系统 143

9.9　火灾检测报警系统 143

9.10　其他专用仪表控制设备和系统 143

10．辅助车间控制 143

10.1　辅助车间范围和特点 143

10.2　辅助车间控制原则和控制系统 143

10.3　辅助车间控制系统联网 144

11　厂级自动化系统 144

11.1　厂级自动化概念 144

11.　2厂级自动化系统功能 144

11.3　厂级自动化系统结构 145

12　仪表和自动设备安装 145

12.1　电缆和接线 145

12.2　仪表管路安装 145

12.3　就地仪表安装和布置 145

12.4　防护措施 146

13　电源和气源 146

13.1　电源类别及用途 146

13.2　电源系统设计 147

13.3　气源系统 147

14　联合循环发电厂仪表和控制 147

14.1　控制原则及控制系统总体方案 147

14.2　燃气轮机—汽轮机控制系统 148

14.3　联合循环机组分散控制系统 148

第7章　主厂房布置 149

1　总则 149

1.1　主厂房布置设计的前提条件 149

1.2　主厂房布置的主要设计要求 149

2　燃煤发电厂主厂房布置 150

2.1　主厂房组成 150

2.2　布置要求 150

2.3　布置参考示意图 151

2.4　主要参考数据 151

3　燃气轮机发电厂主厂房布置 158

3.1　主厂房组成 158

3.2　布置要求、形式及描述 158

3.3　布置参考示意图 158

3.4　主要参考数据 165

4　燃油、燃气发电厂主厂房布置 165

4.1　主厂房组成 165

4.2　布置要求 165

5　维护检修 165

5.1　燃煤、燃油、燃气机组 165

5.2　燃气轮机机组 166

第8章　运煤系统 167

1　总则 167

1.1　设计任务及范围 167

1.2　主要设计原则 167

2　卸煤装置 167

2.1　铁路运输卸煤装置 167

2.2　水路运输卸煤 168

2.3　公路运输卸煤 169

2.4　坑口电厂带式输送机运输 169

3　贮煤设施 171

3.1　露天、封闭贮煤场及煤场设备 171

3.2　筒仓 171

4　筛分破碎设备 174

4.1　筛分设备 174

4.2　破碎设备 174

5　带式输送机 174

5.1　普通带式输送机 174

5.2　特殊带式输送机 174

5.3　带式输送机检测、保护装置 174

6　给煤设备及配煤设备 175

6.1　给煤设备 175

6.2　配煤设备 175

7　辅助设备和设施 175

7.1　入厂、入炉煤计量 175

7.2　除铁器 175

7.3　采制样装置 175

7.4　起重设备 175

7.5　石灰石系统 175

7.6　清扫系统 175

8　运煤系统控制要求 175

第9章　水工设施及系统 176

1　水源、水量及水质 176

1.1　水源种类 176

1.2　发电厂各系统水量及水质要求 176

1.3　各类水源的选择及认可 177

2　水务管理 177

2.1　全厂水务管理 177

2.2　水量平衡 177

2.3　耗水指标要求 177

2.4　主要节水措施 178

3　冷却水系统选择及布置 178

3.1　冷却水系统的分类及选择 178

3.2　冷却水系统及水工建筑物布置 178

3.3　冷却水系统冷端优化计算 179

3.4　冷却水系统恒定流和瞬变流水力计算 179

4　取、排水及输水设施 179

4.1　地表水取、排水设施 179

4.2　地下水取水设施 183

4.3　再生水取水 183

4.4　煤矿疏干水取水 183

5　冷却设施及设备 183

5.1　冷却方式 183

5.2　冷却塔 183

5.3　冷却塔结构设计基本要求及材料 184

5.4　水面冷却 184

6　发电厂净化站 184

6.1　净化设施种类、选型和处理能力的确定 184

6.2　净化设施的工艺流程和布置 185

6.3　净化处理构筑物 185

7　生产、生活给排水 185

7.1　生产、生活给水系统 185

7.2　工业废水、生活污水系统 186

7.3　雨水排水系统 186

8　厂外灰渣（含脱硫石膏）输送系统 187

8.1　厂外灰渣输送方式 187

8.2　水力灰渣管线选择及敷设方式 187

8.3　干除灰道路 187

9　贮灰场 188

9.1　贮灰场形式及选址 188

9.2　湿贮灰场 188

9.3　干贮灰场 189

10　消防 189

10.1　电厂建（构）筑物的火灾危险性分类及其耐火等级 189

10.2　电厂厂区总平面布置 190

10.3　电厂建（构）筑物的安全疏散和建筑构造 191

10.4　电厂消防给水、灭火设施 191

10.5　火灾自动报警、消防设备控制 195

10.6　采暖、通风和空气调节系统的消防设计 196

10.7　电厂消防供电及照明 196

第10章　水处理系统及设备 197

1　水的特性及火力发电厂水处理的重要性 197

1.1　水的特性 197

1.2　火力发电厂水处理的重要性及用水水质 197

1.3　火力发电厂水处理设计及应遵循的主要标准 197

2　水的预处理 198

2.1　系统选择 198

2.2　水的混凝、澄清、过滤处理系统 198

2.3　水的混凝、澄清、过滤处理设备 198

2.4　膜过滤技术及应用 199

3　水的预脱盐 199

3.1　反渗透预脱盐 199

3.2　海水预脱盐（海水淡化） 200

4　锅炉补给水处理 202

4.1　系统选择和处理容量的确定 202

4.2　锅炉补给水离子交换处理 202

4.3　锅炉补给水电除盐（EDI）处理 203

5　汽轮机组的凝结水精处理 204

5.1　目的及处理系统 204

5.2　凝结水处理工艺 204

5.3　机组凝结水处理系统的设备配置 204

6　热力系统的化学加药处理 205

6.1　加药处理的目的 205

6.2　给水化学工况及加药系统的设置 205

6.3　炉水校正处理 205

7　热力系统水汽质量监测 205

8　冷却水处理 205

8.1　电厂冷却水系统的特点及处理要求 205

8.2　循环冷却水处理 206

8.3　冷却水中的杀生处理 207

8.4　凝汽器管材及选择 207

9　热网补给水及回水处理 207

9.1　处理的目的及原则 207

9.2　热网补给水处理系统 207

9.3　回水处理系统 208

10　工业废水处理 208

10.1　工业废水处理的目的及原则 208

10.2　电厂工业废水及处理方法 208

11　氢气站 208

11.1　氢气系统及容量的确定 208

11.2　电厂氢气系统设计及设备配置 208

11.3　氢气质量监测仪表 209

11.4　氢气站的布置 209

12　水处理系统控制 209

13　化学试验室 209

第11章　建筑、结构与暖通 210

1　总则 210

2　建筑 210

2.1　主厂房布置 210

2.2　主厂房内部交通 210

2.3　采光 211

2.4　屋面及防水排水 211

2.5　主厂房造型 212

2.6　主厂房防火设计 212

2.7　其他生产建筑 212

2.8　辅助、附属及生活建筑 214

2.9　厂区景观设计 215

3　结构 215

3.1　基本要求 215

3.2　荷载 216

3.3　主厂房结构 217

3.4　地基与基础 218

3.5　动力机器基础 220

3.6　烟囱、烟道 220

3.7　其他生产建（构）筑物 221

4　采暖通风与空气调节 223

4.1　采暖 223

4.2　通风 224

4.3　空气调节 225

4.4　除尘及真空清扫 227

4.5　新技术、新设备应用展望 228

第12章　环境保护、劳动安全与职业卫生 230

1　环境保护 230

1.1　总则 230

1.2　环境空气污染防治措施 231

1.3　水污染防治措施 232

1.4　噪声治理措施 232

1.5　贮灰场污染防治措施 232

1.6　煤场污染防治措施 232

1.7　固体废弃物综合利用 233

1.8　环境保护投资估算与环境保护管理、监测 233

1.9　水土保持 233

2　劳动安全与职业卫生 234

2.1　劳动安全设计 234

2.2　职业卫生设计 238

第13章　技术经济 241

1　建设预算编制办法 241

1.1　编制要求 241

1.2　估算、概算、预算的内容组成 241

1.3　建设预算的编排次序 241

1.4　建设预算的编制规则 241

1.5　初步可行性研究、可行性研究投资估算的编制 242

1.6　初步设计概算的编制 242

1.7　施工图预算的编制 243

2　项目及费用性质划分办法 243

2.1　费用性质划分 243

2.2　项目划分 244

3　电力建设项目经济评价办法 245

3.1　适用范围 245

3.2　财务分析方法 245

4　控制工程造价办法 245

4.1　限额设计 245

4.2　限额设计参考造价指标 246

第14章　空冷发电厂 248

1　概述 248

1.1　空冷发电技术的特点 248

1.2　空冷系统的适用性 248

2　空冷发电厂厂址选择及厂区规划的特殊要求 248

2.1　厂址选择 248

2.2　总平面布置时要注意的问题 249

3　空冷汽轮机及其热力系统 249

3.1　空冷汽轮机的特点 249

3.2　空冷汽轮机的功率及背压的选择 249

3.3　空冷汽轮机热力系统的特点 250

4　主厂房布置 250

4.1　锅炉房和煤仓间布置 250

4.2　汽机房布置 250

4.3　参考布置简介 251

4.4　主要参考数据 251

5　空冷系统及设备 251

5.1　空冷系统的选择 251

5.2　空冷机组的冷端优化 251

5.3　直接空冷系统的流程、设备和布置 252

5.4　混合式凝汽器间接空冷系统的流程、设备和布置 253

5.5　表面式凝汽器间接空冷系统的流程、设备和布置 254

参考文献 255

第3篇　锅炉 257

第1章　锅炉总体设计、燃料、物质平衡与热平衡 259

1　概述 259

1.1　锅炉设备的工作过程 259

1.2　锅炉的类别、参数及型号 259

2　锅炉总体设计 260

2.1　锅炉总体设计的基本程序 260

2.2　锅炉成套设计的基本原则 261

3　燃料 261

3.1　燃料的成分及其特性 261

3.2　燃料的成分分析基准和换算 262

3.3　燃料灰渣的成分及其特性 263

3.4　我国煤的分类 265

3.5　煤质的特种分析及判别指数 267

3.6　液体与气体燃料 269

3.7　燃料特性对锅炉设计和运行的影响 270

4　物质平衡与热平衡 271

4.1　空气量和烟气量的计算 271

4.2　锅炉的空气平衡 273

4.3　过量空气系数的选择和测量 274

4.4　空气和烟气焓的计算 275

4.5　完全燃烧方程式 275

4.6　锅炉的热平衡 275

第2章　燃烧设备 280

1　炉膛与燃烧器 280

1.1　设计的基本要求 280

1.2　燃烧器的形式与布置 280

1.3　燃烧方式的选取 281

1.4　炉膛热力特性参数的选择 281

1.5　主要炉膛热力特性参数计算式 282

1.6　大型煤粉锅炉燃烧性能保证值的确定 283

2　直流煤粉燃烧器的设计 283

2.1　直流煤粉燃烧器概述及特点 283

2.2　水平浓淡分离燃烧器 285

2.3 WR型燃烧器 286

2.4　PM燃烧器 286

2.5　中心十字风燃烧器 286

2.6　其他燃烧器（钝体燃烧器、船形燃烧器、双通道自稳式燃烧器） 287

3　煤粉旋流燃烧器 288

3.1　旋流燃烧器的特点 288

3.2　旋流燃烧器的旋流强度 288

3.3　煤粉旋流燃烧器的设计原则与结构简述 288

3.4　煤粉旋流燃烧器的煤种适应性 289

3.5　煤粉旋流燃烧器的运行 289

3.6　主要新型煤粉旋流燃烧器简介 290

4 W型火焰燃烧技术 293

4.1　适用范围 293

4.2　设计原则 294

4.3 W型火焰燃烧方式的煤粉燃烧器 294

5　低NOx的燃烧技术 296

5.1　燃烧过程NOx的生成机理 296

5.2　控制排放量的方案与措施 296

5.3　我国大型煤粉锅炉NOx排放水平 298

6　油燃烧器 298

6.1　油枪喷嘴 298

6.2　配风器 299

6.3　炉前油系统 300

7　气体燃烧器 300

7.1　气源参数和气体燃烧器的选择 300

7.2　炉前燃气系统 301

7.3　气体燃烧的安全守则 301

8　液态排渣炉的燃烧设备 302

8.1　液态排渣的选取条件 302

8.2　液态排渣炉的燃烧设备 302

9　燃煤锅炉的点火系统 303

9.1　煤粉锅炉的点火燃料及方式 303

9.2　点火器容量和点火系统容量的合理选择 304

9.3　点火器形式 304

9.4　常规点火器的布置方式 304

第3章　除渣设备 305

1　除渣设备的基本要求和分类 305

2　除渣设备的布置方式 305

2.1　集中布置方式 305

2.2　分散布置方式 305

2.3　集中与分散联合布置方式 306

3　除渣方式 306

3.1　干式除渣方式 306

3.2　湿式除渣方式 306

4　碎渣机 309

4.1　辊式碎渣机 309

4.2　冲击式碎渣机 310

5　除渣设备容量的确定 311

第4章　蒸发系统 312

1　锅炉循环方式、基本原理及其特点 312

1.1　自然循环锅炉 312

1.2　控制循环锅炉 313

1.3　直流锅炉 314

1.4　复合循环锅炉 315

2　蒸发受热面热负荷分配 317

2.1　炉膛壁面局部热负荷的计算方法 317

2.2　沿炉膛高度方向热负荷的确定 319

3　回路设计原则与主要设计参数选择 319

3.1 自然循环回路设计原则与主要参数的选择 319

3.2　控制循环回路主要设计原则与参数选择 322

3.3　其他循环方式（低循环倍率）回路设计特点与方法 325

3.4　下部倾斜围绕、上部一次上升回路主要参数选择 325

4　蒸发系统的结构特点 326

4.1　水冷壁的类型与管屏结构特点 326

4.2　折焰角的功能、结构尺寸与支吊形式 327

4.3　壁式再热器（或壁式过热器）与水冷壁的连接形式 328

4.4　下降管的布置形式及其利弊分析 328

5　汽包、分离器及其附件 329

5.1　汽包与分离器的主要作用 329

5.2　汽包附件的结构与作用 329

第5章　过热器和再热器 331

1　过热器和再热器的作用与分类 331

1.1　过热器和再热器的作用 331

1.2　过热器和再热器的分类 331

1.3　过热器和再热器设计应考虑的主要因素 331

2　结构形式 331

2.1　对流过热器和再热器的结构形式 331

2.2　半辐射过热器和再热器的结构形式 333

2.3　辐射过热器和再热器的结构形式 334

2.4　过热器和再热器定位结构 334

3　过热器和再热器的汽温特性和调节方式 336

3.1　过热器和再热器的汽温特性 336

3.2　蒸汽温度调节方式 338

4　过热器和再热器的热偏差 340

4.1　热偏差与热偏差系数的定义 340

4.2　减小热偏差的措施 341

5　对流过热器和再热器的积灰与结渣、磨损和高温腐蚀 341

5.1　对流过热器和再热器的积灰与结渣 341

5.2　对流过热器和再热器的磨损 342

5.3　过热器和再热器的高温腐蚀 342

第6章　省煤器 345

1　省煤器的作用与形式 345

1.1　省煤器的作用 345

1.2　省煤器的形式 345

2　布置方式及结构形式 345

2.1　布置方式 346

2.2　结构形式 347

3　省煤器设计 347

3.1　设计数据选取 348

3.2　省煤器的设计计算 348

4　鳍片管式省煤器 350

4.1 H型鳍片管式省煤器 350

4.2　螺旋鳍片管省煤器 351

第7章　空气预热器 353

1　空气预热器的作用与分类 353

1.1　空气预热器的作用 353

1.2　空气预热器的分类和优缺点 353

1.3　预热器形式的选定 353

1.4　预热器的单级和双级布置 353

2　预热器运行中出现的几个问题 354

2.1　低温腐蚀 354

2.2　堵灰 355

2.3　磨蚀 355

2.4　火灾 355

2.5　振动 356

3　管式空气预热器 356

3.1　列管式空气预热器 356

3.2　列管式空气预热器主要参数的选择 356

3.3　热管式空气预热器 357

4　风罩回转再生式空气预热器 358

4.1　结构 358

4.2　风罩回转式预热器的被替代 359

5　受热面回转再生式空气预热器 359

5.1　容克式预热器的工作原理 359

5.2　容克式预热器的主要设计规范 360

5.3　预热器性能计算方法 363

5.4　预热器性能测试方法 364

5.5　受热面回转式预热器的结构 364

5.6　预热器控制漏风率的原理和手段 368

第8章　锅炉构架、炉墙及管道保温、膨胀密封和支吊装置 370

1　锅炉构架 370

1.1　构架选型及设计原则 370

1.2　荷载组合与统计 371

1.3　静力分析 374

1.4　梁的设计 374

1.5　柱的设计 375

1.6　桁架设计 377

1.7　连接设计 377

1.8　节点设计 379

1.9　刚性梁 380

2　炉墙及管道保温 381

2.1　炉墙的作用、分类和管道保温 381

2.2　敷管炉墙和管道保温结构 382

2.3　炉墙材料 385

2.4　炉墙传热和管道保温计算 387

3　膨胀密封和支吊装置 387

3.1　锅炉的热膨胀 387

3.2　锅炉的密封 389

3.3　锅炉的支吊装置 391

第9章　锅炉用钢材 395

1　锅炉受压元件对钢材的要求 395

1.1　设计和运行的要求 395

1.2　制造工艺的要求 396

2　锅炉用钢的冶金质量 397

2.1　化学成分 397

2.2　短时力学性能 397

2.3　低倍组织 397

2.4　金相组织 397

2.5　钢材的纯净度和回火脆性 398

2.6　无损检测 398

3　锅炉受压元件材料的选择和应用 398

3.1　钢管材料 398

3.2　锅炉管件材料的选择和应用 399

3.3　汽包材料 401

3.4　汽包材料的选择和应用 406

第10章　锅炉计算 407

1　热力计算 407

1.1　热力计算的方法和任务 407

1.2　炉膛热力计算 407

1.3　对流受热面的传热计算 424

2　水动力计算 430

2.1　水动力计算的基础部分 430

2.2　自然循环锅炉的水循环计算 432

2.3　直流锅炉的水动力计算 435

2.4　控制循环锅炉的水动力计算 437

3　受热面热偏差及金属壁温计算 439

3.1　基本计算公式 440

3.2　屏间及管间流量偏差 440

3.3　屏间及管间热负荷偏差 442

3.4　同屏（片）各管受热面的不均匀性 443

3.5　过热器和再热器的热偏差计算 444

3.6　减小过热器和再热器热偏差的方法 444

3.7　受热面金属壁温计算 445

3.8　过热器、再热器金属壁温在线监测 447

4　强度计算 447

4.1　受压元件强度 447

4.2　系统强度 451

5　通风计算 453

5.1　通风计算的目的及通风方式 453

5.2　基本原理和计算公式 453

5.3　摩擦阻力计算 454

5.4　横向冲刷管组的阻力 454

5.5　局部阻力计算 455

5.6　锅炉烟气侧阻力计算 456

5.7　锅炉空气侧阻力计算 457

5.8　引风机和送风机的选择 458

第11章　锅炉可靠性 460

1　锅炉可靠性设计的意义 460

2　锅炉可靠性分析的常用术语及定义 460

2.1　锅炉可靠性常用术语 460

2.2　锅炉可靠性分析的时间术语定义 460

3　锅炉可靠性特征量的计算公式 460

4　锅炉可靠性薄弱环节的分析方法 461

4.1　可靠性薄弱环节统计的基本公式 461

4.2　火电机组可靠性薄弱环节统计的统计公式 461

4.3　锅炉可靠性薄弱环节的统计公式 461

4.4　锅炉部件可靠性薄弱环节的统计公式 461

5　锅炉部件可靠性的分析方法 461

5.1　指数分布 461

5.2　正态分布 461

5.3　对数正态分布 462

5.4　威布尔分布 462

5.5　锅炉部件可靠性特征量的计算公式 462

6　锅炉部件和系统可靠性设计的计算模型 462

6.1　锅炉承压部件的可靠性计算模型 462

6.2　锅炉非承压部件的可靠性计算模型 464

6.3　锅炉系统的可靠性设计的计算模型 464

7　计算实例 463

第12章　典型亚临界压力锅炉 466

1 300MW自然循环锅炉 466

1.1　锅炉参数 466

1.2　燃料情况 466

1.3　锅炉基本性能 466

1.4　燃烧与制粉系统 467

1.5　除渣方式 468

1.6　炉膛与水循环系统 468

1.7　汽包与内部装置 468

1.8　过热器和再热器 468

1.9　省煤器 470

1.10　空气预热器 470

1.11　热膨胀、密封与炉墙 470

1.12　自动控制与监控 470

1.13　锅炉构架 470

1.14　锅炉运行 470

1.15　锅炉停运 471

1.16　锅炉主要热力数据汇总 471

2 600MW控制循环锅炉 471

2.1　总体布置特点 471

2.2　炉膛与蒸发系统 471

2.3　炉水循环泵及其冷却水系统 472

2.4　汽包与内部装置 473

2.5　过热器和再热器 473

2.6　省煤器 474

2.7　空气预热器 474

2.8　燃烧系统 474

2.9　燃烧典型烟煤时锅炉的主要数据 475

参考文献 476

第4篇　汽轮机 477

第1章　汽轮机总体设计 479

1　概述 479

1.1　汽轮机的发展 479

1.2　提高机组经济性 479

1.3　提高自动化水平 480

1.4　汽轮机总体设计的主要任务 480

2　汽轮机分类及型号编制方法 480

2.1　汽轮机分类 480

2.2　汽轮机型号的编制方法 481

3　蒸汽参数、容量系列与规范 482

3.1　蒸汽参数、容量系列 482

3.2　背压的选择 482

3.3　转速 483

3.4　汽轮机工况的定义 483

3.5　机电炉参数容量的匹配 483

4　配汽、启动和运行方式 483

4.1　汽轮机运行与设计要求 483

4.2　汽轮机的配汽方式 484

4.3　启动方式 484

4.4　启动方式对旁路容量的要求 485

4.5　运行方式 485

5　汽轮机总体结构 485

5.1　机组热膨胀及支承—滑销系统 485

5.2　汽轮机的汽缸 486

5.3　转子与轴系 487

5.4　轴承及轴承座形式 487

5.5　汽轮机汽、水、油管系及本体辅助系统 488

5.6　汽轮机与凝汽器的接口 488

5.7　汽轮机与发电机的接口 488

5.8　地震对汽轮机设计的要求 488

6　给水泵驱动方式的选择 488

6.1　给水泵容量的配置 488

6.2　给水泵的驱动方式 489

6.3　汽轮机驱动的给水泵组 489

第2章　热力循环 490

1　基本热力循环 490

1.1　理想循环（朗肯循环） 490

1.2　实际循环 490

1.3　影响循环效率的主要因素 491

2　给水回热循环 491

2.1　工作原理 491

2.2　循环热经济性 492

2.3　给水加热器 492

2.4　给水回热循环主要参数的选择 492

3　中间再热循环 493

3.1　工作原理 493

3.2　循环热经济性 493

3.3　循环参数对热经济性的影响 493

4　热力系统及热平衡计算 494

4.1　典型机组的热力系统 494

4.2　热平衡计算 494

第3章　通流部分热力设计 499

1　通流设计的一般方法 499

2　级的热力设计 499

2.1　级的热力计算 499

2.2　级的热力特性参数选择 502

2.3　级的结构要素 503

2.4　双列级的设计特点 503

2.5　模型级法的设计和计算 504

3　多级汽轮机通流部分热力设计 504

3.1　原始数据 504

3.2　通流部分内效率估算 504

3.3　调节级选型和焓降确定 505

3.4　末级排汽面积选择 505

3.5　中间级组设计 505

3.6　焓降分配与级数确定 505

3.7　通流部分详算 506

第4章　汽轮机变工况 507

1　汽轮机变工况的概念 507

1.1　变工况定义 507

1.2　变工况原因 507

1.3　变工况分类 507

1.4　工况自变量、特性量与变工况特性 507

1.5　变工况与设计工况在计算上的区别与联系 507

1.6　变工况计算的目的 507

2　汽轮机通流变工况 507

2.1　通流变工况的共性 507

2.2　叶栅变工况 508

2.3　级变工况 510

2.4　级组变工况 510

2.5　整机通流变工况 511

3　汽轮机装置变工况 512

3.1　装置各主要环节变工况 512

3.2　装置变工况特性曲线 514

4　汽轮机热力修正曲线 514

4.1　热力修正曲线定义 514

4.2　修正曲线的主要用途 514

4.3　修正曲线的绘制与使用方法 515

4.4　典型修正曲线 515

5　变工况中的强度核算工况 515

5.1　隔板核算工况 515

5.2　动叶片核算工况 515

5.3　推力轴承核算工况 515

6　特殊变工况对汽轮机的影响 516

6.1　回热加热器的停运工况 516

6.2　通流结垢与缺损运行工况 516

6.3　缺级运行工况 517

6.4　小容积流量工况 517

6.5　纯凝汽式机组改造为供热机组 517

第5章　通流部分气动设计 518

1　叶型与叶栅 518

1.1　叶型 518

1.2　叶栅 518

1.3　叶栅的能量损失 519

1.4　叶栅出汽角 519

1.5　叶栅几何参数对叶栅损失和出汽角的影响 520

1.6　气动参数对叶栅损失和出汽角的影响 520

1.7　叶栅损失与级效率的关系 521

2　汽轮机级的气动设计 522

2.1　径向平衡方程 522

2.2　简单径向平衡方程的求解 522

2.3　完全径向平衡方程的求解 523

2.4　控制涡流设计 524

2.5 N-S方程及数值求解 526

3　进、排汽缸的气动设计 528

3.1　排汽缸的几何参数及气动性能 528

3.2　排汽缸的设计方法 529

4　气动试验 530

4.1　平面叶栅试验 530

4.2　环形叶栅试验 530

4.3　单级、多级空气汽轮机试验 530

4.4　蒸汽汽轮机试验 531

4.5　流场测量 531

第6章　动叶片 532

1　叶片的结构形式 532

1.1　叶片工作部分 532

1.2　动叶叶根 532

1.3　动叶顶部 532

1.4　连接件及其连接形式 533

1.5　特殊的叶片结构 533

2　动叶片强度计算 533

2.1　叶片拉应力计算 533

2.2　蒸汽弯曲应力计算 533

2.3　叶片偏心弯曲应力计算 534

2.4　叶根及轮缘应力计算 534

2.5　围带、铆钉头、拉筋应力计算 536

3　叶片振动 536

3.1　激振力及振型 536

3.2　等截面叶片的固有频率 537

3.3　变截面叶片的固有频率 538

3.4　长叶片的弯扭联合振动 538

3.5　叶片工作状态时频率修正 538

3.6　叶片的调频及方法 539

4　叶片动应力计算 540

4.1　单只叶片动应力 540

4.2　叶片组动应力 540

4.3　影响动应力的几个因素 540

5　末级长叶片的特点 541

5.1　末级长叶片的开发 541

5.2　末级长叶片的设计要求和方法 541

5.3　末级长叶片设计中的几个特殊问题 541

5.4　有限元方法在末级长叶片设计中的应用 542

5.5　末级长叶片的种类和结构特点 542

6　叶片材料和安全系数 542

6.1　叶片材料 542

6.2　安全系数和许用应力 542

6.3　蒸汽弯应力的限制 543

7　叶片振动强度安全准则 543

7.1　国内常用的叶片振动强度安全准则 543

7.2　其他的叶片振动强度安全准则 543

第7章　转子与轴系 545

1　转子结构 545

1.1　转子设计时需要考虑的问题 545

1.2　转子的典型结构及特点 545

1.3　转子结构设计 546

1.4　转子的支撑方式 547

2　叶轮强度和振动 547

2.1　叶轮强度计算基础 547

2.2　套装叶轮装配过盈量和应力分析 547

2.3　用有限元法进行叶轮强度分析 548

2.4　叶轮振动 548

3　转子强度 548

3.1　转子强度分析应考虑的主要问题 549

3.2　转子应力的有限元计算 549

3.3　转子疲劳分析和考核 549

3.4　转子断裂力学分析和考核 550

4　联轴器 551

4.1　刚性联轴器 551

4.2　半挠性联轴器 551

4.3　特殊形式的联轴器 551

4.4　联轴器设计中必须考虑的几个问题 551

5　轴系的动态特性 552

5.1　计算模型简化 552

5.2　轴系找中曲线计算 552

5.3　轴系临界转速计算 553

5.4　轴系不平衡响应计算 553

5.5　轴系稳定性计算 553

5.6　轴系扭振计算 553

5.7　轴系动态特性的考核 554

5.8　轴系动态特性的影响因素 554

5.9　轴系振动计算实例 555

6　转子部件材料和许用应力 557

6.1　转子部件材料 557

6.2　许用应力和安全系数 558

第8章　轴承、轴承座、盘车装置 559

1　轴承 559

1.1　汽轮机径向轴承 559

1.2　汽轮机推力轴承 563

1.3　轴承材料 567

2　轴承座 568

2.1　轴承座的典型结构 568

2.2　轴承座的设计原则 569

2.3　轴承座的刚性 569

3　盘车装置 570

3.1　盘车装置的结构 570

3.2　盘车电动机容量的确定 571

4　高压顶轴油装置 572

第9章　汽缸、隔板、持环、喷嘴组、汽封 573

1　汽缸 573

1.1　汽缸设计的基本要求 573

1.2　汽缸结构 573

1.3　进汽接管和抽汽、排汽流道 575

1.4　汽缸内零件的支承和汽缸推拉装置 576

2　汽缸强度计算 577

2.1　高中压汽缸 577

2.2　低压汽缸强度和刚度 579

2.3　疲劳分析 580

2.4　汽缸弹性有限元强度分析 580

2.5　材料和许用应力 580

3　汽缸安装位置的稳定性 581

3.1　汽缸稳定性准则 581

3.2　汽缸稳定性分析 581

4　隔板、持环、喷嘴组 581

4.1　隔板的结构和强度 581

4.2　持环的结构和强度计算 583

4.3　喷嘴组 584

4.4　材料 584

5　汽封 585

5.1　汽封的结构形式 585

5.2　端汽封（轴封）、隔板汽封和叶片汽封 585

5.3　设计要求和间隙选择 586

5.4　材料 586

第10章　本体阀门与管道 587

1　阀门与管道的功能与类型 587

1.1　阀门结构的分类 587

1.2　阀门的功能分类 587

1.3　汽轮机本体管道分类 588

2　阀门结构 588

2.1　升降式阀门 588

2.2　摇板式阀门 590

2.3　蝶阀 590

3　阀门的性能设计 590

3.1　阀门的密封性能 591

3.2　阀门的关闭性能 591

3.3　阀门的流动性能 591

3.4　阀门的泄漏损失 592

3.5　其他性能指标 593

4　阀门的强度分析 593

4.1　阀盖的计算 593

4.2　阀壳的计算 594

4.3　阀杆的计算 594

4.4　阀门支架的计算 594

4.5　弹簧的计算 595

5　本体管道的设计 595

5.1　管道接口力与力矩的计算 595

5.2　管道接口应力的计算 596

5.3 中低压连通管设计 596

6　材料选择 597

第11章　汽轮机控制、监测与保护系统 599

1　汽轮机控制系统的要求和形式 599

1.1　不同类型汽轮机控制系统的要求 599

1.2　汽轮机控制系统的几种主要形式 599

1.3　控制系统基本原理及常用的专业名词术语 599

2　汽轮机数字电液控制系统 600

2.1　数字电液控制系统的特点、组成和功能 600

2.2　电气控制系统 601

2.3　液压伺服系统 602

2.4 DEH控制方式和汽轮机启动运行 602

2.5 DEH与DCS一体化设计 603

3　汽轮机安全监测系统 603

3.1　汽轮机安全监测系统及其发展 603

3.2　汽轮机轴系各参数监测 604

3.3　汽轮机TSI安全监测仪表的组成 604

4　汽轮机保护系统 605

4.1　液压遮断保护系统 605

4.2　汽轮机危急遮断系统ETS 605

4.3　某600MW机组ETS典型停机项目 605

第12章　汽轮机辅助系统 606

1　汽轮机油系统及装置 606

1.1　汽轮机油系统的供油方式 606

1.2　不同供油方式效率的比较 606

1.3　汽轮机油系统设备简介 606

1.4　汽轮机油系统的清洁度和冲洗 608

1.5　汽轮机油的油质要求 608

2　汽轮机汽封系统 608

2.1　汽封系统的分类 608

2.2　自密封汽封系统组成、运行及要求 609

2.3　汽封系统控制站 610

2.4　汽封系统管道管径的选择及布置 610

2.5　汽封加热器 611

2.6　汽封系统抽气设备 611

2.7　汽封系统调节阀 612

3　汽轮机疏水系统 612

3.1　典型疏水系统 612

3.2　疏水系统设计导则 613

3.3　疏水系统管道连接及布置 614

3.4　疏水系统阀门 614

第13章　寿命与可靠性 615

1　寿命与可靠性的特征量 615

1.1　汽轮机寿命特征量 615

1.2　汽轮机可靠性特征量 615

2　汽轮机寿命设计 615

2.1　低周疲劳寿命设计 615

2.2　蠕变寿命设计 616

2.3　寿命设计判据 616

3　调峰与寿命管理 617

3.1　调峰机组性能要求 617

3.2　调峰对汽轮机寿命的影响 617

3.3　寿命损耗监测与寿命管理 618

4　可靠性统计分析 619

4.1　汽轮机可靠性的统计分析 619

4.2　汽轮机零部件可靠性的统计分析 620

5　可靠性设计 622

5.1　可靠性设计程序 622

5.2　可靠性设计的要点 623

5.3　汽轮机零部件可靠性设计概述 623

第14章　强度设计基础 625

1　基于弹性应力分析的强度 625

1.1　主应力表达式、摩尔圆与应力应变转换计算 625

1.2　平面应力和平面应变状态 625

1.3　常用的热应力关系式 625

2　基于弹塑性应力分析的强度 626

2.1　弹塑性应力分析的意义 626

2.2　硬化曲线及其数学模型 626

2.3　弹塑性计算中的应力应变关系 627

2.4　用弹性计算求塑性应变量的近似值 628

2.5　弹塑性计算算例 628

2.6　极限载荷及其实用求法 629

3　高温蠕变计算 630

3.1　蠕变的基本概念 630

3.2　蠕变强度表达式及试验数据外推法 630

3.3　蠕变过程的数学表达式 630

3.4　工程实用的蠕变计算法及蠕变参考应力的应用 631

3.5　蠕变的寿命损耗 632

4　应力集中系数 632

4.1　基本概念 632

4.2　理论应力集中系数Kt 633

4.3　屈服后的应力应变集中系数 633

5　疲劳 633

5.1　疲劳破坏的特征及疲劳类别 633

5.2　常温下的疲劳曲线及影响因素 633

5.3　高周疲劳 634

5.4　低周疲劳 634

5.5　弯扭复合疲劳 635

5.6　疲劳寿命消耗的累积 635

5.7　疲劳计算的一些材料数据及算例 635

5.8　汽轮机的高温低周疲劳 636

6　断裂力学基础 637

6.1　裂纹前沿的应力场与应力强度因子 637

6.2　裂纹失稳扩展的条件及判据 638

6.3　断裂力学处理的区域划分 638

7　线弹性及弹塑性断裂力学的应用 638

7.1　汽轮机部件的裂纹 638

7.2　线弹性断裂力学的应用 638

7.3　构件裂纹应力强度因子的求法 638

7.4　裂纹的疲劳扩展 639

7.5　弹塑性及塑性断裂力学的应用 639

7.6　高温下裂纹的扩展 640

8　汽轮机部件裂纹扩展计算例题 640

8.1　低压转子裂纹扩展计算 640

8.2　高压转子调节级、中压转子第一级处中心孔表面裂纹蠕变扩展问题 640

9　有限元分析 640

9.1　有限元法的基本原理及流程 640

9.2　有限元通用软件及在汽轮机结构分析中的应用 641

10　强度准则与安全性 641

10.1　强度准则 641

10.2　应力分类与安全性 642

第15章　汽轮机用钢 644

1　汽轮机用钢的种类和应用 644

1.1　各类钢的特点 644

1.2　钢的组织结构变化 644

1.3　合理选材 644

2　汽轮机主要零部件用钢 645

2.1　转子、主轴和叶轮等大锻件 645

2.2　叶片 650

2.3　汽缸、阀壳、阀座和蒸汽室 652

2.4　高温紧固件和阀杆 653

3　各国汽轮机用钢对照 655

第16章　大型转子动平衡及试验室 657

1　高速动平衡机理 657

2　大型高速动平衡试验室用途 657

3　平衡工艺 657

4　设备系统 657

4.1　高速动平衡机 657

4.2　驱动系统 659

4.3　真空舱系统 659

4.4　大气润滑油及顶轴油系统 659

4.5　真空润滑油及顶轴油系统 660

4.6　抽真空系统 660

4.7　真空舱通风系统 660

4.8　冷却水系统 660

5　电气系统 660

5.1　驱动电动机配电 660

5.2　辅助设备配电 660

6　测量控制系统 660

6.1　驱动操作控制系统 660

6.2　动平衡测量系统 661

6.3　辅机测量监控系统 661

7　试验室组成及布置 661

8　土建工程特点 661

9　国内配置情况简介 662

参考文献 663

第5篇　汽轮发电机（同步发电机） 665

第1章　概述 667

1　发展简况 667

2　基本结构、成套件及主要零部件 667

2.1　基本结构及成套件 667

2.2　主要零部件 668

3　基本技术规格、性能要求 674

3.1　基本技术规格 674

3.2　性能要求 674

4　标准及代表性产品性能 676

4.1　性能标准 676

4.2　其他标准及代表性产品性能 677

第2章　设计 679

1　电磁设计要点 679

1.1　冷却形式确定 679

1.2　定子额定电压及转子励磁电流 679

1.3　电磁负荷及主要尺寸 679

1.4　绕组每相分支路数及铁芯槽数 680

1.5　定、转子线规及换位方式 680

1.6　定子端部结构 680

1.7　转子阻尼结构 680

1.8 4极发电机电磁设计特点 680

2　机械设计要点 681

2.1　应力计算 682

2.2　动力特性的计算 682

2.3　热套面过盈量 682

2.4　极心横向槽 682

2.5　关于水冷转子 682

2.6　关于4极发电机 682

3　通风冷却及绝缘设计 683

3.1　冷却及通风的考虑 683

3.2　绝缘设计要点 685

第3章　制造要点及关键材料 688

1　制造要点 688

1.1　机座、端盖、出线室等的制造 688

1.2　定子铁芯制造 688

1.3　定、转子绕组 688

1.4　转子及零部件机械加工 689

1.5　定、转子绕组装配 689

1.6　转子动平衡、超速及总装配 689

1.7　发电机运输装箱 690

2　关键材料 690

2.1　结构材料 690

2.2　导磁材料 690

2.3　导电材料 690

2.4　绝缘材料 690

第4章　励磁系统与设备 692

1　励磁系统在发电和输电中的作用 692

1.1　维持发电机端电压为恒定值 692

1.2　合理调节发电机的无功负荷 692

1.3　提高电力系统的静态稳定性 692

1.4　提高电力系统的动态稳定性 692

1.5　提高电力系统的暂态稳定性 693

2　励磁系统主要性能 693

2.1　一般性能 693

2.2　静态性能 693

2.3　动态性能 693

3　励磁系统方式 694

4　当代常用的励磁系统 694

4.1　自并励静止励磁系统 694

4.2　旋转交流励磁机励磁系统 696

4.3　备用励磁电源 697

5　自动励磁电压调节装置（AVR） 698

5.1 自动励磁电压调节器的主要构成 698

5.2　主要功能和控制功能 698

5.3 自动励磁调节装置的辅助功能、限制功能和保护功能 698

5.4　数字式AVR的技术优势 699

6　灭磁 699

6.1　灭磁方式 699

6.2　氧化锌和碳化硅非线性电阻 699

6.3　交流侧和直流侧灭磁 699

6.4　发电机转子阻尼系统与横轴磁通对灭磁时间的影响 700

6.5　灭磁性能的评价——灭磁时间 700

第5章　辅助系统与设备 702

1　供氢系统及控制 702

1.1　发电机对供氢系统的要求 702

1.2　供氢系统的基本构成 702

1.3　发电机机内气体的置换 702

1.4　机内氢气品质的监控和补氢 702

1.5　供氢系统的安全运行 703

2　密封油系统及控制 703

2.1　对密封油系统的要求 703

2.2　密封原理和密封结构的基本类型 703

2.3　密封油系统 704

2.4　油系统的可靠性设计和监测 704

2.5　密封油系统的性能对发电机运行的影响 705

3　冷却水系统及控制 705

3.1　发电机对冷却水系统的要求 705

3.2　发电机外部水系统的基本构成 705

3.3　对冷却水水质的要求 706

3.4　防止定、转子绕组的空心导线堵塞 706

3.5　可靠性设计、监控和安全运行 706

4　汽轮发电机的热交换器 707

4.1　热交换器的容量选择和设计原则 707

4.2　材料与管件结构 707

第6章　发电机验收、吊运和存放 709

1　验收 709

2　吊运 709

3　存放 709

第7章　安装 710

1　安装前检查 710

2　定子安装 710

3　转子安装 710

4　轴承及油密封安装 710

第8章　试验 711

1　型式试验和出厂检查试验 711

2　交接试验 711

3　性能验收试验 711

4　科研试验 711

第9章　发电机运行 714

1　启动前检查和要求 714

2　发电机组启动 714

3　发电机组调试 714

3.1　电气测试 714

3.2　保护装置的调试 714

4　并网 714

5　机组综合试运行 714

6　机组试运行结束 715

7　发电机组交付运行 715

8　正常运行方式及规定 715

8.1　发电机长期连续运行 715

8.2　发电机空气冷却运行 715

8.3　视在功率与电压和电流关系 715

8.4　变功率因数运行 715

8.5　不平衡负载运行 715

8.6　调峰运行 716

8.7　进相运行 716

8.8　频率与电压的变化范围 716

8.9　运行氢压 716

8.10　氢气温度与负荷关系 716

8.11　氢气冷却器与负荷关系 717

9　发电机保护 717

9.1　保护分类 717

9.2　其他保护装置 717

10　运行时监测和注意事项 717

11　偏离允许值时应采取的措施 718

11.1　应遵循的原则和措施 718

11.2　具体情况的具体措施 718

第10章　维护检查和检修 720

1　常规检查试验 720

1.1　绝缘电阻的测量 720

1.2　发电机定、转子绕组绝缘的介电强度试验 720

2　小修项目 720

3　大修项目 721

4　发电机维护 721

4.1　充氢和排氢置换 721

4.2　轴承和油密封装置的维护 721

4.3　励磁回路绝缘电阻的检测与维护 721

4.4　集电环和电刷的维护 721

4.5　氢气冷却器的维护 722

4.6　定子绕组冷却水供水管路的维护 722

4.7　发电机组停机后维护 722

5　发电机检修 722

5.1　计划停机检修的周期 722

5.2　可能发生的故障和消除方法 722

5.3　检修技术规则 723

5.4　定子绕组水路找漏点的方法及要求 724

5.5　定子绕组水路的冲洗和反冲洗 724

第11章　网机关系及协调 725

1　非正常运行工况设计和应用导则 725

1.1　失磁异步运行 725

1.2　失步运行 725

1.3　断水运行 725

1.4　误并列 725

1.5　定子过电流 725

1.6　转子过电压 725

1.7　频率异常 725

2　系统扰动后检查 726

3　协调网机关系 726

第12章　发电机故障诊断 728

1　在线监测的配置原则 728

2　在线监测装置 728

2.1　直读型在线监测装置 728

2.2　解读型在线监测装置 728

3　故障诊断 729

3.1　定子故障模式分析 729

3.2　转子故障模式分析 732

3.3　发电机辅助系统常见故障分析 734

4　提高可靠性对策 735

参考文献 736

第6篇　自动控制系统 737

第1章　热工过程自动控制的理论基础 739

1　概述 739

1.1　电厂热工过程自动控制 739

1.2　热工过程自动控制系统 739

2　热工过程反馈控制系统 739

2.1　热工过程反馈控制系统的特点 739

2.2　反馈控制系统的稳定性 742

2.3　控制系统的性能指标 742

2.4　单回路反馈控制系统的整定 743

2.5　串级控制系统和前馈—反馈控制系统的整定原则 744

3　模糊控制系统 745

3.1　模糊控制系统的产生 745

3.2　模糊数学基础 745

3.3　模糊控制原理与设计 747

3.4　模糊控制系统的结构 750

4　神经网络控制 751

4.1　人工神经网络的原理与模型 751

4.2　神经网络的学习 753

4.3　神经网络概况 753

4.4　神经网络控制系统的结构 754

第2章　锅炉自动控制系统 756

1　汽包锅炉给水控制系统 756

1.1　给水控制系统的任务与调节手段 756

1.2　给水控制系统的类型和整定方法 756

1.3　给水全程控制系统 757

2　汽包锅炉蒸汽温度自动控制系统 758

2.1　过热汽温自动控制系统 758

2.2　再热汽温控制系统 760

3　汽包锅炉燃烧自动控制系统 761

3.1　设计锅炉燃烧自动控制系统的目的 761

3.2　燃料量控制系统 761

3.3　送风量控制系统 763

3.4　引风量控制系统 763

第3章　汽轮机自动控制系统 765

1　汽轮机控制系统 765

1.1　汽轮机控制系统的组成 765

1.2　汽轮机调节系统的发展过程 765

1.3　汽轮机调节系统的基本原理 765

1.4　汽轮机调节系统的静特性 766

1.5　汽轮机的运行方式与负荷分配 767

1.6　静特性的平移与同步器 767

1.7　对静特性曲线的要求 768

2　电液调节系统 768

2.1　电液调节系统的原理 768

2.2　电液调节系统中的基本部件 770

2.3　电液调节系统与机、炉协调控制 770

3　计算机数字式控制系统 771

3.1　数字式控制的基础 771

3.2　汽轮机数字式电液控制系统DEH 773

3.3　典型的汽轮机数字式电液控制系统DEH-ⅢA 775

4　汽轮机自动启动ATC 775

4.1 ATC的功能 775

4.2　应力计算与寿命管理 775

5　高压抗燃油EH液压系统 776

6　危急遮断系统ETS 776

6.1　危急遮断系统ETS的功能 776

6.2　汽轮机超速保护 776

6.3　汽轮机轴向位移保护 777

6.4 EH油压低、轴承油压低、真空低保护 777

6.5　其他保护功能 777

6.6 ETS遮断逻辑 777

6.7 ETS系统的主要信号 777

6.8　高压抗燃油危急遮断系统 777

6.9　OPC与ETS 778

7　给水泵汽轮机数字式电液调节系统MEH 778

7.1　硬件结构 778

7.2　MEH系统功能 778

8　旁路阀门电液控制（