汽轮机简介:窥见一下气电系统的复杂

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火电厂系统中有三大主机,锅炉,汽轮机,发电机,今天只以汽轮机为例,通过介绍汽轮机来窥见一下电厂系统的复杂。

烧水不简单,而汽轮机就像是苦力的命,少爷的身子,还玻璃心。

据说管中窥豹,就可以脑补出豹子,我描述豹子的一些特点,希望足够大家自行脑补。

自工业革命以来,世界上出现了各种各样现代机械,其中有的由几百甚至上千个零件构成,其精巧让人称奇。有的在恶劣条件下工作,可靠性让人惊愕。有的无比小巧精密,也很巧夺天工。

当今世上,民用系统中,唯有汽轮机,集中了最复杂的材料,设计,制造,控制,热力系统于一身。蒸汽轮机和燃气轮机的水平,代表了一个国家的工业综合实力。

材料:一台蒸汽轮机使用大约50种金属材料,比如说,在下面例子的图片里,前段叶片必须承受接近600摄氏度的温度,同时保证每分钟5800转的转速造成的巨大离心力,同时270倍的大气压。这么说有点抽象,是什么概念呢,一个270公斤的大胖子,压在一个0.0001平方米的面积上,压人身上,瞬间击穿。

后面的叶片材料,顶端圆周速度有628米,接近于2倍音速,以极薄的金属,空间立体造型,保持高离心力下的可靠工作。

零件:一台典型的600MW的汽轮机,包含了40000个以上的零件。40000个零件安装在一起,误差却不能超过零点几毫米。在工作的时候,轴线方向上,涨差超过0.6mm,就要求停机。一个轴系长十几米的,上万个零件安装在一起的,里面通550度左右的蒸汽,一百多倍的大气压,居然控制0.6毫米,这个算不算少爷的身子。。。。

(图片涉及知识产权,请勿引用)

制造的精密:有些地方的公差,都在0.02毫米左右,光洁度要求最高的地方,是Ra0.2!,0.2是什么概念,0是镜面,几乎是镜面。

惯例举个栗子:处于产品设计保密的因素,只能展示不合格报告的附图的局部,可见大部分误差都在0.015-0.23毫米以内,就因为这0.015毫米,所有的环节都要停下来待命,等待分析结果。这才是伤不起的玻璃心啊!!关键是这一系列高精度的要求,背后都有一套流程和管理体系去保证。。。有很多人围绕着这些要求去工作,这就是流程控制上的复杂性了。

我们看到的设备的复杂只是一方面,值得注意的是,设备一旦复杂之后,随之而来的管理,控制,流程的复杂程度,也随之成倍增长。

控制系统:整台汽轮机由数百个高灵敏度的探头检测,温度,震动,位移,膨胀,压力,键相等等。。。信号进入系统,系统里面进行判断,哪些情况下报警,哪些情况下要停机,单是自动停机的情况就有几十种之多,报警情况多达数百类。这还是汽轮机的系统,此外还有协调锅炉和汽机的DCS还有很多保护呢。这是逻辑,具体实现起来,软件硬件一大堆,需要很多专业的相互配合。

随便发一张图作为例子,列出了一部分保护,只是一小部分,每一条还有信号界面,全部列出来,有没有想死的冲动。

辅助系统:汽封系统,疏水系统,凝气系统,循环系统,润滑系统,控制油系统,每个系统都很复杂敏感,并被系统精确控制,有的压力只要达到零点几个大气压的误差,就会报警。这一系列系统,可以养活几个行业。

贴个最简单的疏水系统的原理流程图,里面细节的设备还有单独的原理图,其余的系统,都比输水系统要复杂,有没有吓得想尿?

此外,还有无数种类的的泵,阀门,负责任的说,单单一个主汽阀和控制阀,可以讲一个星期。。。

单单汽机就如此之复杂以至于难以详述,考虑还有锅炉,电机,燃料供给系统,磨煤器,冷却塔等等,无疑火力发电系统是地球上最复杂,精密,高度集成的民用系统之一。

补充:有朋友提到化工系统,其实,化工系统很多也要用到锅炉和汽轮机,只是把发电机变成了压缩机,而且从设备设计制造的角度,化工系统的主机还是要简单一些。化工系统的复杂之处在于,整个流程很复杂,这种流程一般都是国外公司的专利,大家买他们的授权。但是电力系统流程比较固定,所以仅从设计院的方面来说,电力设计院的工作复杂程度,低于化工设计院的复杂程度。从设备设计制造来说,发电系统更复杂。

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