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文档简介

辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 发电厂电气部分发电厂电气部分 课程设计(论文)课程设计(论文) 题目:题目: 4*25MW火电厂电气部分设计(火电厂电气部分设计(1) 院(系):院(系): 光伏学院光伏学院 专业班级:专业班级: 学学 号:号: 学生姓名:学生姓名: 指导教师:指导教师: 起止时间:起止时间:2013.12.162013.12.16 12.2912.29 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 (论文) 课程设计(论文)报告的内容及其文本格式课程设计(论文)报告的内容及其文本格式 1、课程设计(论文)报告要求用 A4 纸排版,单面打印,并装订成册,内容包括: 封面(包括题目、院系、专业班级、学生学号、学生姓名、指导教师姓名、起止时间等) 设计(论文)任务及评语 中文摘要 (黑体小二,居中,不少于 200 字) 目录 正文(设计计算说明书、研究报告、研究论文等) 参考文献 2、课程设计(论文)正文参考字数:2000 字周数。 3、封面格式 4、设计(论文)任务及评语格式 5、目录格式 标题“目录”(小二号、黑体、居中) 6、正文格式 页边距:上 2.5cm,下 2.5cm,左 3cm,右 2.5cm,页眉 1.5cm,页脚 1.75cm,左侧装订; 字体:一级标题,小二号字、黑体、居中;二级,黑体小三、居左;三级标题,黑体四号;正文文字,小 四号字、宋体; 行距:20 磅行距; 页码:底部居中,五号、黑体; 7、参考文献格式 标题:“参考文献”,小二,黑体,居中。 示例:(五号宋体) 期刊类:序号作者 1,作者 2,作者 n.文章名.期刊名(版本).出版年,卷次(期次):页次. 图书类:序号作者 1,作者 2,作者 n.书名.版本.出版地:出版社,出版年:页次. 本科生课程设计(论文) 课程设计(论文)任务及评语课程设计(论文)任务及评语 院(系):电气工程学院 教研室:电气工程及其自动化 学 号121803035学生姓名王政专业班级电气122 课程设计 题目 4*25MW火电厂电气部分设计 课程设计(论文)任务 本电厂规模为 100MW,以 10kV 向本地区工业生产和居民用电,同时兼供热, 剩余功率经两条 60kV 架空线路送往系统。该厂共装四台抽气式汽轮机,五台 220T/H 的锅炉。10kV 出线共 8 回; 60kV 出线共 2 回,其最大负荷利用时间 TMAX=4000 小时。系统容量为 100MW,系统到 60kV 母线的电抗值为 0.5(Sj=100MVA)地区环境温度:最高温度:36;最低温度:-25;平均温 度:8。 设计具体内容: 1)设计电气主接线方案; 2)完成主变压器容量计算、台数和型号的选择; 3)短路电流的计算; 4)完成电气设备的选择与校验; 进度计划 1、布置任务,查阅资料。 (1 天) 2、系统总体方案设计。 (1 天) 3、设计主接线。 (2 天) 4、设计变压器。 (2 天) 5、短路计算。 (2 天) 7、电气设备选择校验(1) 6、撰写、打印设计说明书(1 天) 指导教师评语及成绩 平时: 论文质量: 答辩: 总成绩: 指导教师签字: 年 月 日 本科生课程设计(论文) 注:成绩:平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 本科生课程设计(论文) 摘 要 发电厂是电力系统的中心环节,水电力是火的热能,带动发电机发电机的工 厂。本设计是 4*50MW 水电力电气部分初步设计,将 4 台 50MW 的发电机,经过升 压后并入 110kv 的电网之中。设计的重点在电气主接线的选择,变压器的选择, 相关短路电流的计算,对各个电气设备的正确选择,屋外配电装置的设计,系统 继电器的配置与整定,防雷与接地等设计工作。通过本次设计,综合地考察学生 对整个专业知识的掌握水平和程度,同时可以使学生对火电厂的电气设计相关知 识进一步加深,了解火电厂电气部分的初步流程,为今后的工作理论和技能再坐 一次系统的学习和掌握。 关键词:火电厂;电气设备;继电保护;发电机 本科生课程设计(论文) I 目 录 第 1 章 绪论 1 1.1 励磁控制系统概况 .1 1.2 本文主要内容 .1 第 2 章 火电厂硬件设计 2 2.1 火电厂总体设计方案 .2 2.2 单片机最小系统设计 .2 2.3 火电厂模拟量检测电路设计 .2 2.4 火电厂可控整流电路设计 .2 第 3 章 火电厂软件设计 3 3.1 软件实现功能综述 .3 3.2 流程图设计 .3 3.2.1 主程序流程图设计.3 3.2.2 模拟量检测流程图设计.3 3.3 程序清单 .3 第 4 章 系统仿真与分析 4 4.1 系统仿真模型建立 .4 4.2 火电厂 .4 第 5 章 课程设计总结 5 参考文献 .6 本科生课程设计(论文) 1 第 1 章 绪论 1.1 励磁控制系统概况 进入 21 世纪我国如何发展热电事业,是目前热电行业中最关心的问题,而 热电行业必须走可持续发展的道路又是行业的共识,也是热电事业快速、健康发 展的必由之路。热电事业的可持续发展必须在市场经济规律条件下取得经济效益 和环境效益才算取得成效。此外,热电企业又是资金、科学技术密集型企业,初 投资很大,一旦出现偏差,不仅资金损失大,也会影响其它行业的生存或发展。 因此,坚持热电事业的规划、设计、管理等多方面的科学优化与决策不断推进热 电事业的技术进步,使企业具有经济效益和环境效益,才算走上热电事业可持续 发展之路。本文对我国热电事业可持续发展进行了简要分析,以供讨论。 现在,我国电力工业实行“政企分开,省为实体,联合电网,同一调度,集 资办电”的方针。使得电力工业在国民经济中的地位越来越重要。一切大规模工 农业生产,交通运输和人民生活都需要大量的电能,电力是工农业生产不可缺少 的动力,并广泛应用到一切生产部门和日常生活方面。电力建设是随国民经济发 展而发展的,现在电能的利用已远远超出作为机器动力的范围,电力工业已成为 国民经济现代化的基础,世界上按人口平均的用电量,是反映一个国家现代化的 主要指标之一。 但是,我国的电能却十分短缺,电负荷和热负荷较以前都有大幅上升,如果 能实现热电联产,达到节约能源,减少燃料消耗,保护生态环境的目的,将对我 国的电力建设非常重要。所以,我国应在全国范围内因地制宜发展供热式火力发 电厂,使电能为国民经济和人民生活发挥更巨大的作用。 尽管火电所占的比重很大,但随着电煤价格近年来的不断攀升,从 2004 年 开始,火电上市公司毛利率一路呈下滑趋势。2005 年一季度,火电企业的盈利情 况亦不容乐观。2013 年 4 月 30 日国家发改委宣布 5 月 1 日起全国销售电价平均 每千瓦时提高 2.52 分,煤电联动政策出台之后的首次联动开始实施。受该政策 实施的影响,从二季度开始,火电企业的压力开始逐步缓解。 本科生课程设计(论文) 2 1.2 本文主要内容 1.选择确定发电厂电气主接线; 2.选择厂用电接线(高压部分) ; 3.短路电流计算; 4.电气设备选择:电气主接线中的隔离开关、断路器、厂用电路中的高压厂 用母线、电缆的选择; 本科生课程设计(论文) 3 第 2 章 火电厂硬件设计 2.1 火电厂总体设计方案 电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分,也是构成电力系统的主 要环节。对电气主接线的基本要求大致可以包括可靠性、灵活性和经济性三方面。 电气主接线是由电气设备通过连接线,按其功能要求组成接受和分配电能的 电路,成为传输强电流、高电压的网络,故又称为一次接线或电气主系统。 1 主接线电路图的定义是:用规定的电气设备图形符号和文字符号并按规定顺 序排列,详细的表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线 图。主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构,使电力系统网络结构 1 的主要组成部分,直接影响运行的可靠性、灵活性并对电气选择、配电装置布置、 继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。 本科生课程设计(论文) 4 2.2 单片机最小系统设计 1.晶振,至于大小由你单片机时钟周期要求而决定(用于计时,与两个电容并联 使用,电容大小由你的晶振决定,一般用 22pF) 2.复位电路(用于复位) 3.电源(用于供电,一般用电脑的 USB 口供电) 4.烧制程序的口(可用串口配合 MAX232 配合使用,也可以做个并口输入,这个 要根据你使用单片机的种类决定,比如 ATC 可用并口,STC 一般只用串口输入等 等) 2.3 火电厂模拟量检测电路设计 图 2.1 火电厂模拟量电路 2.4 火电厂可控整流电路设计 图 2.2 火电厂可控整流电路 本科生课程设计(论文) 5 本科生课程设计(论文) 6 第 3 章 火电厂软件设计 3.1 软件实现功能综述 从80 年代开始,随着计算机技术和控制理论不断发展,国外火电厂优化软 件逐步开始应用,经多年试验、使用、总结和完善,很多软件包已比较成熟,经 济效益显著。90 年代,计算机硬、软件发展及更新速度加快,不仅人机界面友 好,系统互换性增强,而且随着数据库功能不断完善和开发,各种高级应用软件 层出不穷。尤其是近几年,企业管理信息系统(MIS)和企业资源计划(ERP)系统的 普遍应用,使得应用于火电厂的优化管理软件有了很大发展和更多应用。迄今为 止,国外大部分DCS供货商均开发了数量不等的火电厂优化管理软件,其中功能 较完善并有较多应用的软件包有德国Siemens公司的Sienergy系统、美国Elagh Bailey公司的Performer系统及瑞士ABB公司的Optimax系统等。这些软件可按全 部软件包一起整包提供,也可按不同需要分包供应,并在国外近几年投产的大型 火电厂中均有不同程度的应用。 依托华能自动化工程公司在华能威海电厂、海口电厂、长兴电厂实施380V低 压变频调速系统(灰浆泵、给粉机、给煤机等) ,探索低压变频调速系统的应用; 特别在淮阴电厂实施凝结水系统变频节能改造专项支持,探索机电一体化的变频 控制系统的应用,其改造方案:是把凝结水泵改为变频器控制调节,变频器的转 速控制在DCS中实现,DCS根据除氧器、凝汽器水位进行正常调节,控制凝结水泵 转速,以减少凝结水系统的压力损失,达到节约凝泵厂用电量的目的。 机组负荷优化调度是电站生产经营决策的核心, 即根据负荷曲线, 在满足 负荷需求和约束条件下,确定一个周期内指定调度负荷下各机组的最优组合方式 及负荷分配, 使总的能耗为最小, 考虑机组启停,,机组i在第j时段内负载为 Pij时的煤耗率fij ( Pij )= aiP2 ij+ biPij+ ci,F为全厂供电煤耗率;T 为 一天的总时段数;N为电厂机组台数; Si ( )为机组i在$ ti 内的启停煤耗量;$ ti 为机组i的停运时间;Uij为机组i在第j时段的运行状态( 1表示运行, 0表示 停机)。 在输煤程控系统中,会同时显示多个故障报警信号,实际上它们可能是由于 其中某一个初始故障引起的连锁故障,若能找出这个初始故障并给予排除,其他 的连锁故障就自动消失了,从而避免维修人员逐个排查,减轻了维修的难度,节 省了人力物力。在检修的时间上,找故障占70%,而处理故障只占30%,因此如何 本科生课程设计(论文) 7 缩小这70%,对提高维修的快速性和准确性具有很好的指导意义,而在PLC 控制 程序中增加初始故障的诊断功能,无疑是一条捷径。 3.2 流程图设计 3.2.1 主程序流程图设计 通常将燃料运至电厂,经过输送加工后,送入锅炉进行燃烧,使燃料中的 化学能转变为热能并传递给锅炉中的水,使水变成高温高压的蒸汽,通过管道将 压力和温度都较高的过热蒸汽送入汽轮机,推动汽轮机旋转作功,蒸汽温度则迅 速降低,最后排入凝汽器。在这一过程中,蒸汽的热能转变为汽轮机转子旋转的 机械能。 发电机与汽轮机是用联轴器相连一同旋转的,汽轮机转子的机械能,通过发 电机转变成电能。发电机产生的电能,经升压变压器后送人输电线路提供给用户。 燃料与燃烧系统:用煤将炉水烧成蒸汽(化学能转化为热能) (1) 燃煤制备流程:煤从储煤场经输煤皮带送到锅炉房的煤斗中,再进入 磨煤机制成煤粉。煤粉与来自空气预热器的热风混合后喷入锅炉炉膛燃烧。 (2) 烟气流程:煤在炉内燃烧后产生的热烟气经过锅炉的各部受热面传递 热量后,流进除尘器及烟囱排入大气。 (3) 通风流程:用送风机供给煤粉燃烧时所需要的空气,用吸粉机吸出煤 粉燃烧后的烟气并排入大气。 (4) 排灰流程:炉底排出的灰渣以及除尘器下部排出的细灰用机械或水利 派往储灰场。 汽水系统:蒸汽推动汽轮机做功(热能转化为机械能) (1) 汽水流程:水在锅炉内变成过热蒸汽,过热蒸汽在汽轮机中不断膨胀、 高速流公,推动汽轮机高速旋转,最后排入凝汽器中冷凝成水,再经升压、除氧、 加热后送回锅炉,形成闭合的汽水循环。 (2) 补给水流程:汽水循环中水有损失,必须经常补充,补给水要经过化 学处理,水质合格后送入汽水系统。 (3) 冷却水流程:在汽轮机排气的凝结过程中,放出的大量的潜热需有冷 却水带走。冷却水的吸取,冷却即其设施构成冷却水流程。 电气系统:汽轮机带动发电机发电(机械能转化为电能) ,并通过输配电装 本科生课程设计(论文) 8 置将电能送往用户。 (1) 向外供电流程:发电机发出的电能由变压器升压后,经高压配电装置 和输电线路送往用户。 (2) 厂用电流程:发电厂内的自用电由厂用变压器降压后,经厂用配电装 置相场内各种附机及照明等供电。 控制系统:操作机械化、自动化。 (1) 燃料的装卸、入仓、制粉、输送机械化、自动化。 (2) 锅炉给水、气温和燃料的自动调节,炉膛灭火安全保护系统 (3) 汽轮机自动控制系统包括调节、自启停、监视与保护和主蒸汽旁路 控制等。 (4) 发电机控制系统包括参数显示、励磁调节、运行操作和安全保护等 (5) 厂用电控制系统包括厂用电备用电源自动切换、直流系统监视和和 交流不停电电源系统等。 图 3.1 主程序流程图 本科生课程设计(论文) 9 3.2.2 模拟量检测流程图设计 (1) 控制方式无扰动切换。试验主要有 AGC 远方/就地控制方式的无扰动 切换、CCS 协调控制方式/锅炉跟随控制方式/汽机跟随控制方式之间的无扰动切 换、MCS 所有手动/自动方式之间的无扰动切换、给水控制系统单/三冲量控制方 式之间的无扰动切换等内容。 (2) 偏差报警功能。主要包含测量信号偏差报警、执行器偏差报警、调节器 偏差报警等内容。 (3) 方向性闭锁保护功能。主要包含 CCS 负荷指令增减闭锁、炉膛压力高/ 低送引风机动叶调节开/关闭锁、燃料量和风量交叉限制等。 (4) 超弛控制保护功能。通常包含 CCS 负荷指令迫增/迫降、炉膛压力防内 爆超弛保护控制、机组启停时磨煤机超弛控制等。 机炉协调系统运行方式、给定方式切换试验 机炉协调系统的机炉协调、锅炉跟踪、汽轮机跟踪、手动等运行方式,以及 在机炉协调方式下,机组负荷指令的电网调度给定方式和机组操作员给定方式等, 各有一定的投运、切换条件,在相应的投运、切换条件下,手动或自动地进行协 调系统运行方式、给定方式的切换。 图 3.2 模拟量检测流程图 3.3 程序清单 #include class Vector 本科生课程设计(论文) 10 public: Vector(); Vector(int a,int b, int c); Vector(Vector Vector(); void Display(); Vector cout(istream friend ostream Vector(int a,int b, int c); Vector(Vector Vector(); void Display(); Vector cout(istream

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