瓦特發明了世界上的第一臺蒸汽機后,人類開始認識到了蒸汽的神奇力量,將蒸汽機應用到了各行各業。當第一臺發電機發明之后,二者被結合在一起,就出現了火力發電廠。時至今日,雖然新的發電方式不斷涌現,但當今生產的電能大部分還是火力發電廠提供的。

火電廠
火力發電廠是將燃料(煤、油、天然氣等)的化學能變成電能的工廠。原煤經過皮帶運輸到原煤倉,經煤粉制備系統加工成煤粉,煤粉通過燃燒器送到鍋爐的爐膛中燃燒,放出熱能。在鍋爐的水冷壁管中的水,吸收爐膛中的熱量后,變成飽和蒸汽。飽和蒸汽同水形成的汽水混合物在汽包中分離。飽和蒸汽流經過熱器時,進一步吸收煙氣中的熱量變成過熱蒸汽,并通過蒸汽管道送到汽輪機中。過熱蒸汽在汽輪機的噴管中,將熱能變成動能,形成高速汽流。高速汽流沖動葉輪,帶動汽輪機高速轉動,動能就轉變為機械能。汽輪機帶動發電機旋轉而發出電來,機械能就轉變為電能。電能通過變壓器、開關、線路送到電力系統及用戶。

火電廠中的汽輪機組
火電廠的生產過程特點
由火電廠生產過程可以看到,要不斷地將熱能轉變為機械能,就必須周而復始地完成上述蒸汽動力裝置的循環,不斷地將熱能轉變為電能。要保證熱能轉變為電能,必須不斷地供給燃料、空氣和循環的工質―水。
電能的特點是不能儲存。電能的生產是按用戶的需要隨時生產,隨時消耗掉的,因此火電廠的生產過程必須是連續的。因此,火電廠的生產過程具有以下顯著特點:
● 生產過程連續性強,要求能夠提供充足的電力;
● 生產過程負荷(干擾)變化幅度大而頻繁,生產的安全、可靠和經濟性要求高,以便提供可靠的、合格的、廉價的電力。
● 要達到上述目的。生產過程的自動化程度必須要高,即要求緊密結合對象的特性來設計自動化系統。如根據電廠設備復雜程度、工藝系統有機聯系情況,可采用程序控制以及在連續控制系統之上疊加安全保護、協調控制等。
火電廠自動化的范圍是極其廣泛的,它包括了主機、輔助設備、公用系統的自動化。而其中重要的是鍋爐、汽輪發電機組運行的自動化。大致可分為四個基本內容:
● 自動檢測 自動檢測是對生產過程及設備的參數、信號自動進行轉換、加工處理、顯示并記錄下來。它相當于人和自動化裝置的“眼睛”。火電廠需要檢測的信號有溫度、壓力、流量、液位、電壓、電流、轉數、周期、振動、氣體成分、汽水品質等。
● 自動調節 自動調節,一般是指正常運行時,操作的自動化,即在一定范圍內,自動地適應外界負荷變化或其他條件變化,使生產過程正常進行。火電廠的自動調節,主要有鍋爐水位調節、汽溫調節、燃燒調節、輔助設備調節等。將程序控制技術、邏輯功能和保護同自動調節結合起來,可以實現全程調節。即在機組啟動、停止及正常運行的全過程中,實現自動調節,如水位全程調節。
● 遠方控制及程序控制 遠方控制是通過開關或按鈕,對生產過程中重要的調節機構和截止機構實現遠距離控制。程序控制主要是指機組(或局部系統、設備)在啟動、停止、增減負荷、事故處理時的一系列操作的自動化。
● 自動保護 自動保護,是利用自動化裝置,對機組(或系統、設備)狀態、參數和自動調節進行監視,當發生異常時,送出報警信號或切除某些系統和設備,避免發生事故,保證生命和設備的安全。火電廠的自動保護對象主要有鍋爐、汽輪發電機本身、輔助設備、局部工藝系統以及自動調節系統等。

火電廠主控室
上述四個自動化方面是相互獨立而又相互配合的,都是由先進的計算機系統來實現和完成的。
火力發電廠由于煤和石油的耗盡,終有一天它會走向消亡,但相當長時間內它仍將存在,并發揮重要作用,其自動化程度也會隨技術的發展不斷提高。

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