机械制造与城市发展.docx

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1、械设计基础作业题目：机械制造与城市发展摘要发电系统由发电、供电（输电、变电、配电）、用电设俺以及为保障其正常运行所需的的调节控制及维电保护和安全自动装置、计量装置、调度自动化、电力通信等二次设施构成的统整体。电力系统是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为实现这功能.电力系统在各个环节和不同层次还具仃相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测盘、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、优质的电能。电力系统的主体结构有电源（水电站、火电厂、核电站等发电厂），变

2、电所（升压变电所、负荷中心变电所等），输电、配电线路和负荷中心。各电源点还互相联接以实现不同地区之间的电能交换和调节，从而提高供电的安全性和经济性。输电线路与变电所构成的网络通常称电力网络。电力系统的信息与控制系统由各种检测设备、通信设备、安全保护装宜、自动控制装置以及监控自动化、调度自动化系统组成。电力系统的结构应保证在先进的技术装备和高经济效益的基班匕实现电能生产与消费的合理协调.目录火力发电核新发电发电设备总的发展趋势是向大容S1.高参数、高效率、低污染、高可形性、负荷适应性、经济性、自动化方向发展，对发电设的的性能要求越来越高“在发电构成上，由丁世界煤的储量比较丰富，而再生能源的开发、

3、利用还需要有一个过程，因而在水电、火电、核电、新能源发电方面，火电仍是主要组成部分，而在火电中燃煤发电仍占有突出地位。幺曳谈备发展方包积极开发高效率、低污染、低能耗、低造价的发电设备，十分玳视新型的清洁煤燃燃发电技术的开发，机组容域大多为600-800MW,不再向更大单机容量发屣。主要发展趋势为：(1)普遍采用单机容量为600800MW容量火电机组。(2)工业发达国家广泛应用单机容址为600HR及以上的大容地超临界机组。(3)大容量、高效率燃气轮发电机组迅速发展.(4)空冷发电机组、热电联产供热机组向大型化发展。(5)机组运行自动化水平不断提r(6)十分玳视开发和使用新的高效燃烧技术、煤气化技

4、术，高温燃气轮机、常压和增压流化床(CFBC、PFBC)将有大发展。水电设冬发展方向继续发展大容量、高参数水电机组。混流式机组最大转轮直径达9.3m,转轮模型效率超过93%,其机保证效率达951.以上；斜流式机组最大单机容量达215MW,转轮模型效率超过94%;冲击式机组最大单机容量达350MW;抽水蓄能式机组最大单机容量达450三,最高水头达728m;灯炮贯流式机组最大敢机容量为65.8MW,最大转轮直径7.7m。在发展大容量、高参数机组的同时，在品种构成上，抽水蓄能式机组及低水头贯潦式机组的发展在水电中的比重日益提尚。核电设答发展方向世界核电发展正面临机型更新的历史转折点，要求对已成熟的热

5、堆核电机组进行改进，着歪于严歪事故的预防和事故后果的减缓，降低严事故发生的概率，并要求发生事故时，其后果可包容在场内。除了上述安全性的要求外，在经济上要求能和整体煤气化联合循环(IGCC)相比较，因而提高安全性和经济性，这是当前世界核电总的发展趋势。按照上述要求发展的新一代核电机型大体上有三类：(D改良型,在第一代核电机型上增加安全度.(2)革新型采用先进地堆芯，增加寿命期，以达到提高安全性和经济性的双目标。(3)革命型.根除事故产生的可能性，这种机型目前还处丁概念阶段。妍能源发电次备&展方包新能源包括风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋能等，要高度近视用这些新能源发电。据世界权威部门预测，2

6、060年新能源发电有可能达到装机总量的5QK目前，以风力发电最为迅速，排在全球前三名的是镌国、美国和丹麦。风力发电的趋势是提高机组的经济性，提高单机的发电容量等级和效率，降低单位造价及发电成本。火力发电燃气锅炉在天然气开发和“西气东输”工程的带动下，燃气锅炉的发展势不可挡。燃气锅炉与燃煤锅炉相比具仃非常明显的优越性：(1)由于燃气中的灰分、含破过和含氮量均比煤中的含量低,燃烧后产生的烟气中粉尘量极少，排放出的烟气比较容易达到国家对燃烧设备所要求的标准，使用燃气锅炉可以大大减轻对环境的污染.（2）燃气锅炉的炉膛容积热强度较高，由丁烟气污染小，对流管束不受腐蚀和结渣，传热效果好，燃气燃烧产生大址三

7、原子气体（二辄化碳、水蒸气等）的辐射能力较强，而且挎烟温度低，使其热效率明显提高.（3）在节约锅炉设备投资及经济运行方面：燃气锅炉投同容量燃煤锅炉结构紧凑、尺寸小、重量轻，设备投资明显减少：燃气锅炉不需要配置吹灰器、除尘器、出渣设备和燃料烘干器等附属设备：燃气锅炉使用管道辘送的燃气为燃料，无需燃制储存设的：但需要注意的是天然气锅炉的总体费用虽是燃煤锅炉的一半，而运行费用却是燃煤锅炉的4倍。燃油锅炉燃油锅炉般指燃烧柴油（轻油）和重油的锅炉。现在的中小型燃油锅炉，是在不同发展进程中形成的产物，大致可以分为三种情况。（D从燃煤锅炉的基础上发展而来的燃油锅炉。其实它的基本结构仍保留着燃煤锅炉的布置形式

8、和结构特点,只是去掉了供煤和排渣设备，对炉腔略加改装后，加装了燃油燃烧器。（2）引进的燃油锅炉，以前引进的燃油锅炉，般燃用轻版油，大多装于特定的使用场合.如研究机关和专用实验室等,较少用于工业用汽锅炉或供暖热水锅炉。（3）国产燃油锅炉。随着经济建设的发展和石油制品供求M:的逐年扩大，专用燃油锅炉的研究、试制工作逐渐展开，尤其是近几年来，国产的燃油锅炉取得了较大的进展。电热锅炉电热锅炉主要用T-取代小型燃煤锅炉，以清洁能源电力为能源，通过电加热管加热,无需炉鹿、烟道和烟囱，也无需储存燃料的场地，具有环保、加热快、体积小、易丁操控等优点，但其燃料成本是燃气锅炉的4倍，发展趋势还不稳定.水利发电水轮

9、机的基本类型按主轴装置方式划分。.式水轮机：水轮机主轴竖直安装：大中型水轮机均采用该装置方式.卧式水轮K:水轮机主轴水平安装：小型或微型水轮机采用该装置方式。按能量转换特征水轮机是水电站的主要动力设备之一。根据能量转换的特征，可将水轮机分为反击式、冲击式两大类,各种类型水轮机按照其水潦方向和工作特点不同又有如卜不同的形式。混流式轴流式（轴流定桨式，轴流转桨式）贯流式（贯流定桨式，贯流转桨式）斜流式水轮机H水斗式（切击式）斜击式双击式水轮机的特点及适用条件反击式水轮机的特点及适用条件特点：水潦流经转轮时，水流充满整个转轮叶片流道，利用水流对叶片的反作用力，即叶片正反面的压力差使转轮旋转：主要利用

10、水潦的势能和动能，主要是利用水潦的势能；。水轮机在工作工程中，转轮完全浸没在水中。反击式水轮机根据水流潦经转轮的方式不同分为混流式、轴潦式、斜潦式、贯潦式四种。混流式（法郎西斯式）：水流径向流入转轮，轴向流出。适用范围：H=30700m,单机容量：几万kW几十万k宵优点：适用范国广，结构简单，运行稳定，效率高，适用高水头小流量电站。轴流式（卡普兰式）：水流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流方向始终平行于主轴。轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动。改变叶片转角时需要停机进行。结构简单，效率低。适用H、Q变化不大的情况（工况较稳定）,H：350m.划流转浆式：叶片能随工况的变化而转动,进行双玳调节（

11、导叶开度、叶片角度）。适用水头潦量的变化，高效率区广，大中型电站多采用,H：38011u斜流式（法国德里亚齐式）：水流斜向流进、流出转轮。转轮叶片随工况变化而转动,高效率区广兼有轴流转浆式运行效率高,混潦式水轮机汽蚀性能好、强度高的优点，适用水头范围H=40200m.是具有可逆性的水泵一水轮机，广泛地用手抽水蓄能电站，因其结构更杂很少用于小型水电站.贯流式水轮机（卧轴流式）水流由管道进口到尾水管出口均为轴向流动，不设置蜗壳，水流沿轴向直贯潦入潦出水轮机，故称为贯流式水轮机，根据发电机装置方式不同，此种水轮机又分为全贯流式和半贯潦式：根据转轮轮叶能否改变又可分为贯流转浆式和贯流定浆式.冲击式水轮

12、机特点及适用条件特点：转轮工作过程中，喷埔射潦冲击部分导叶，转轮部分接触水流；在大气压下工作：水轮机依靠喷嘴的射流冲击力使转轮转动，利用的是水的动能。冲击式水轮机主要由喷嘴、折向涔、转轮和机壳组成，喷嘴将水能全部转化为动能形成自由射流，冲击转轮转动,将水能转换为机械能。冲击式水轮机按射潦冲击转轮的方式不同可分为水斗式（切击式）、斜击式和双击式三种。水斗式水轮机（切击式水轮机卧式）培尔顿式）射流位于转轮的转动平面内，沿转轮圆周切线方向冲击斗叶，故又名切击式水轮机。1998年瑞士兴建的克留逊（C1.euson）水电站，安装3台各40万kW冲击式机组，最高水头1883m.中国最高的水斗式水轮机是天湖

13、水电站，水头高达1022.4m。适用的水头范困：4020O0m.般常用水头范围40、80OnU斜击式水轮机（1912年发明,仇戈式）（立式）喷嘴射流方向与转轮旋转平面斜交，射流自转轮侧冲击转轮，故称斜击式。斜击式水轮机适应水头范围5（）400m,最大单机容fit一般不超过400KW,故只适用于小型水电站。双击式水轮机（1917年匈牙利人发明，班克式）（怦式）水流由喷嘴射到转轮一例的轮叶上，由轮叶外缘流向转轮中心，而后水流穿过转轮内部空间再一次流到轮叶上，沿轮叶潦向外缘，最后以很小的流速高开转轮，水流两次冲击转轮，故称双击式。双击式水轮机适用的水头范围6150m,最大的单机容量一般不大于3OOK

14、W,所以只适用于小型水电站。核能发电核能的广泛利用必然要考虑到核资源的优化和充分利用。卜五年前，第四代核能系统国际论坛（GIF）发起了有关未来核能系统的联合研究。中、法、韩、日、俄、美、欧盟之间由此展开了积极合作。G1.F提出六大领域的技术目标和相关评估指标：可持续性、经济性、安全与可靠性、废物最小化、防犷散和实体保护.六类最有前毋的核系统被选中，其中两类为气体（氮）冷却反应堆，另两类是液态金属钠、铅合金）冷却堆，还有一类超临界水冷堆，最后类是熔盐冷却堆。光伏发电。光伏发电站phoovo1.1.aic（PV）powerStaIiOn是将太阳辐射能通过光伏电池组件直接转换成直流电能，并通过功率变

15、换装理与电网连接在一起，向电网输送有功功率和无功功率的发电系统，般包括光伏阵列（将若干个光伏电池组件根据负载容量大小要求，串、并联组成的较大供电装置）、控制器、逆变器、储能控制器、储能装置等。光伏电池根据其使用的材料可分为：硅系光伏电池、化合物系光伏电池、仃机半导体系光伏电池。硅系光伏电池可分为结晶硅系和非晶硅系光伏电池。其中结晶砰系光伏电池又可分为单品睢和多品睢光伏电池。太阳能热发电.太阳能热发电，也叫聚焦型太阳能热发电（COnCentratingSo1.arPower,简称CSP）,与传统发电站不样的是，它们是通过大员反射镜以聚焦的方式将太阳能光直射聚集起来，加热工质，产生高温高压的蒸汽，

16、将热能转化成高温蒸汽驱动汽轮机来发电,当前太阳能热发电按照太阳能采集方式可划分为：槽式太阳能热发电、塔式太阳能热发电和碟式太阳能热发电.1地热发电地热发电是把地下热能转换成为机械能，然后再把机械能转换为电能的生产过程。根据地热能的储存形式，地热能可分为蒸汽型、热水型、干热岩型、地压型和岩浆型五大类。从地热能的开发和能量转换的角度来说，上述五类地热资源都可以用来发电，但开发利用得较多的是蒸汽型及热水型两类资源。利用地下热水发电主要有降压扩容法和中间介质法两种。海洋能发电海洋能主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能和海水盐差能等。潮汐能是指海水涨潮和落潮形成的水的动能和势能：波浪能是指海洋表面

17、波浪所具有的动能和努能：海流能（潮流能）是指海水流动的动能，主要指海底水道和海峡中较为稳定的水流，以及由尸潮汐导致的有规律的海水水流：樨水温差能指海洋表面海水和深信海水之间的温差所产生的热能：海水盐差能是指海水和淡水之间或行两种含盐浓度不同的海水之间的电位差。生物班能发电生物质能资源是可用于转化为能源的有机资源，生要包括薪柴、农作物稻秆、人格粪便、食品制造工业废料和废水及有机垃坡等。利用生物质能发电的最有效的途径是将其转化为可驱动发电机的能址形式，如燃气、燃油及酒精等，然后再按照通用的发电技术发电.风力发电把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是利

18、用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据风车技术，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。这种风力发电机组，大体上可分风轮（包括尾能）、发电机和塔筒三部分。（大型风力发电站基本上没有尾舵，一般只有小型（包括家用型）才会拥有尾舵）风轮是把风的动能转变为机械能的蓝要部件，它由若干只叶片组成。当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动.桨叶的材料要求强度高、重量轻，多用玻璃钢或其它纪合材料（如碳红维）来制造。（还有些垂直风

19、轮，S型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同）由于风轮的转速比较低，而旦风力的大小和方向经常变化若，这又使转速不稔定：所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。铁塔是支承风轮,尾蛇和发电机的构架。它一-般修建得比较高，为的是获得较大的和较均匀的风力，乂要有足够的强度。铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况，以及风轮的直径大小而定，一股在6-20米范围内。发电机的作用，是把由风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电机构均匀运转，因而把机械能转变为电能。参考文献1赵紫原2021年我国发电设备产量创近10年新高N.中国能源报,2022-03-21(001)