熱動力系統是實現熱力循環熱功轉換的裝置系統。
基本介紹
- 中文名：熱動力系統
- 外文名：thermodynamic system
- 別稱：熱力系
- 作用：實現熱力循環熱功轉換
定義,組成,熱動力系統圖,技術關鍵,熱動力系統仿真,
定義
熱力學系統，又稱“熱力系”，有時亦簡稱“系統”。為一定的分界面所包圍，或與外部其他物體、或在內部不同部分彼此起著熱能和機械功相互傳遞作用的物質系統。是從某一實際系統中人為地提取出來的研究對象及其涉及範圍。 在熱力學中，根據分析具體的能量 和質量交換問題的需要，通常均取一定量的工質連同將其包圍起來的分界面一起作為熱力系統，有時也可從空間內單獨分割出某部分工質作為研究對象。凡在分界面(即“邊 界”) 以外的其他所有物體統稱為 “外界”或“環境”。按與外界不發生或發生物質的交換，有閉口系統和開口系統兩類; 按在絕熱條件下是否與外界發生功量傳遞或物質交換，有絕熱系統和孤立系統兩類；按其內部的組成情況以及集態是否均 勻，有單元系統、多元系統、單相系統、復相系統等。熱力系統必須具備一個有限的巨觀尺度範圍，它的分界面既可為真實的、固定的，也可為虛設的、移動的。熱力系統的選擇，是對任何研究對象進行正確的熱力學分析的必要前提。尚未明確選定熱力系統之前，勢難對質量、力、熱、功等問題進行任何有意義的分析。
組成
凝汽式蒸汽動力裝置的熱力系統由鍋爐本體汽水系統、汽輪機熱力系統、機爐間連線的管道系統和全廠公用汽水系統四部分組成。供熱式電廠還需增加熱網加熱站系統。
鍋爐本體汽水系統包括鍋爐本體的汽水循環系統、給水調節控制迴路、過熱和再熱蒸汽調溫水系統及排污水和疏放水系統等。其系統連線和要求由鍋爐製造廠提供。
汽輪機熱力系統主要由汽輪機回熱系統、凝汽系統、汽封汽系統、本體疏水系統等相關設備和相應連線管道組成。中間再熱機組一般還設定有與汽輪機並聯的蒸汽減壓減溫管路系統，稱為汽輪機旁路系統。
機爐間的連線管道系統包括：主蒸汽、低溫再熱蒸汽(冷段)、高溫再熱蒸汽(熱段)和主給水等管道系統。每個系統由管道、閥門、以及排汽、疏放水等輔助管道與附屬檔案組成。管道直徑選擇和其布置必須保證設備間壓力降值不大於允許值，管道對設備的推力及管道自身應力應在允許範圍之內。
全廠公用汽水系統主要包括機爐特殊需要的用汽、起動用汽以及燃油加熱和採暖用汽等有關設備及系統。新建電廠為解決起動用汽，常設定起動鍋爐向公用蒸汽系統供汽。
熱動力系統圖
根據電廠熱力循環的特徵，將熱力部分主輔設備及其管道附屬檔案等按生產流程連線成一個整體的線路圖。在設計、施工和運行中，熱力系統圖都有很大作用，按不同套用目的和編制方法可將熱力系統圖區別為原則性熱力系統圖、全廠性熱力系統圖和分部性熱力系統圖，它們所表達的內容重點各不相同。
原則性熱力系統圖主要反映工作介質完成熱力循環所必須流經的主要熱力設備間的相互聯繫和能量轉換過程。附圖為中國製造的600 MW機組的原則性熱力系統圖。原則性熱力系統圖主要用來計算生產流程各主要部位的介質流量和參數，並進行熱力經濟指標的計算，藉以選定熱力系統各主輔設備並確定系統的熱經濟性和能量利用的完善程度。製造廠提供的在不同負荷時的熱平衡圖就是根據原則性熱力系統進行計算的。
全廠性熱力系統圖根據原則性熱力系統所規定的原則和內容及給定的各種運行工況條件，擬定全廠各有關輔助系統工作介質的狀況變化和熱量利用狀況，用以全面表示火電廠主要和輔助熱力設備的連線方式及工作流程全貌，反映各種工況 (包括事故、檢修)下的運行方式。全廠性熱力系統圖即常用的汽水管道流程圖 (flow diagram)，可據以編制熱力設備匯總表和管道及其附屬檔案的匯總表，也是管道系統設計和主廠房布置的依據，對施工也有重要的指導作用。
分部性熱力系統圖大型機組的全廠性熱力系統相當龐雜，又均採用單元制，故常按照不同的功能和需要，將全廠性熱力系統分解為表示局部汽、水系統和設備、管道的分部熱力系統圖，亦稱子系統圖。一般分解為汽輪機本體;主蒸汽、再熱蒸汽、高低壓旁路;抽汽;凝結水;給水;疏水等系統圖。在分部熱力系統圖中，要求詳細表示出有關機械設備和管道的連線，標註管道、操作部件和安全保護裝置的具體規範，並按運行監控的需要加注該分部系統內的全部檢測儀表(壓力、溫度等)，這種分部系統圖又稱為管道和儀表圖 (pipingand instrumentation diagram，P&ID)。
技術關鍵
熱動力系統應根據火力發電廠給定的運行方式進行最佳化設計，作為選配各種主要輔助機械和設備的容量、參數、台數，以及汽水管道的管徑、閥門的型式和數量等的依據，以求取得在給定運行方式下的最佳匹配，達到較好的經濟性、運行可靠性和靈活性以及應付事故或異常工況的能力。供熱式電廠還須根據熱力負荷的性質和特點，選擇供熱方案和載熱介質，確定供熱設備和供熱系統。
熱動力系統仿真
以相似原理、信息技術、控制技術、系統技術及其套用領域的專業知識為基礎，以計算機和各種物理效應設備為工具的現代仿真技術，在仿真概念的內涵和外延上，都發生了很大的變化。在套用領域上，已從軍用走向民用，從工程走向非工程。
熱動力系統是仿真技術套用的一個十分重要的領域。現代熱動力裝置及其系統十分複雜，各項技術指標要求十分嚴格，運行不但要求經濟，而且要求高度可靠。技術發展的要求和熱力系統動態學的多學科性，使熱力系統動態學成為一門新興學科。
電力生產的特點是過程連續，與國計民生緊密相關，機組運行要求高度安全可靠。從60年代末開始，美、英、法、口等國首先在核電系統，然後在火電系統，逐步開發了脫離現場的、針對某種機組的培訓用仿真設備。隨著電站控制水平的提高，採用仿真器培訓運行人員和管理人員愈發顯示出優越性，是仿真技術在電站推廣套用得最好的一個方面。
計算機技術和仿真技術的進步，促進了仿真技術在電站的廣泛套用，在電站的研究、設計、製造、調試、控制、運行、故障預測、技術改造、管理和人員培訓教育都可套用仿真技術。
