具体描述
电器及PLC控制技术，ISBN：9787563514595，作者：倪彤、伍枫
现代能源系统运行与维护指南 本书旨在为从事现代能源领域工作的技术人员、工程师以及相关管理人员提供一套全面、实用的知识体系。内容涵盖了能源系统的基本原理、各类主要能源设备的设计、运行、维护以及故障排除，同时深入探讨了能源系统集成、优化和安全管理的关键技术。本书理论与实践相结合，注重实际操作性和前沿技术的介绍，是理解、掌握和提升现代能源系统运行与维护能力的重要参考。 第一部分：能源系统基础理论与关键设备 本部分将构建读者对现代能源系统运行所需的基础知识框架。 第一章：能源系统概述与发展趋势 1.1 能源的定义、分类与重要性： 详细阐述能源的本质，包括一次能源（如煤炭、石油、天然气、水能、核能、太阳能、风能等）和二次能源（如电力、氢能、生物质能等）的特点与应用。分析能源在国民经济和社会发展中的核心地位，以及能源安全、能源效率和环境保护的重要性。 1.2 现代能源系统的组成与功能： 介绍现代能源系统是一个复杂而庞大的网络，主要包括能源的生产、传输、分配、储存和消费等环节。深入分析各环节的关键设备和技术，如发电厂、输电线路、变电站、配电网、储能装置、终端用电设备等。 1.3 能源技术发展历程与未来展望： 回顾传统能源技术的发展脉络，重点聚焦于新能源和可再生能源技术的兴起与演进，如太阳能光伏、风力发电、生物质能转化、地热能利用、潮汐能发电等。深入探讨智能电网、分布式能源、能源互联网、碳捕获与封存（CCS）等前沿技术的发展趋势及其对能源格局的深刻影响。分析能源结构转型、零碳排放目标以及可持续发展战略对未来能源系统的要求。 第二章：发电设备工作原理与运行管理 2.1 火力发电设备： 2.1.1 蒸汽锅炉： 详细介绍不同类型锅炉（如层燃炉、循环流化床锅炉、煤粉炉）的结构、工作原理、燃料燃烧过程、热量传递机制。分析锅炉水质处理、受热面腐蚀与防垢、燃烧优化控制等关键运行管理技术，以及锅炉效率提升和污染物排放控制的措施。 2.1.2 汽轮机： 阐述汽轮机的基本构造（汽缸、叶轮、转子、轴承等），不同类型汽轮机（如通流式、冲动式、反动式）的工作原理。分析汽轮机进汽、排汽、调速、润滑、密封等系统的运行要点，以及汽轮机胀差、振动、温度异常等故障的诊断与处理。 2.1.3 发电机： 介绍发电机的结构（定子、转子、励磁系统、冷却系统等）和电磁感应原理。详细讲解发电机的运行参数（电压、电流、功率因数、频率）控制，励磁调节系统的作用，以及发电机过载、过压、过温、接地等常见故障的防护与排除。 2.2 水力发电设备： 2.2.1 水轮机： 介绍不同类型水轮机（如混流式、贯流式、冲击式）的结构与工作原理。分析水轮机的水力特性、空蚀现象及其防治，以及调速系统的作用。 2.2.2 水力发电机： 阐述水力发电机的特点，包括其大型化、高转速等，以及其运行控制和保护措施。 2.3 核力发电设备（概述）： 简要介绍核反应堆的基本原理、核燃料循环，以及核电站的蒸汽循环与发电机组。重点关注核电站的安全运行规范、辐射防护与应急处理。 2.4 新能源发电设备（入门）： 2.4.1 太阳能光伏发电： 介绍光伏电池的基本原理，不同类型光伏组件（晶体硅、薄膜电池）的特性。分析光伏电站的组成（光伏阵列、逆变器、汇流箱、配电装置等），光伏发电系统的设计要点、运行参数监测与故障诊断。 2.4.2 风力发电： 介绍风力发电机的基本结构（叶片、轮毂、机舱、塔筒等）和工作原理。分析风力发电机组的设计参数、输出特性，风电场的设计与运行管理，以及风力发电机常见的机械与电气故障。 第三章：电力传输与配电设备 3.1 输电线路： 介绍架空输电线路和电缆线路的结构、材料与设计要求。分析输电线路的运行参数（电压、电流、功率）、电晕放电、污秽、冰凌等影响因素，以及线路的巡检、维护与故障处理。 3.2 变电站（开关站）： 3.2.1 变压器： 详细讲解变压器的结构（铁芯、绕组、绝缘、冷却系统）、工作原理。分析变压器的运行参数控制、油色谱分析、分接头切换、套管状况检查等运行维护技术，以及变压器过载、短路、漏油等故障的处理。 3.2.2 开关设备： 介绍断路器（如油断路器、SF6断路器、真空断路器）、隔离开关、负荷开关等不同类型开关设备的工作原理、结构和选用原则。分析开关设备的运行状态监测、维护保养，以及操作机构故障、灭弧能力下降等问题的处理。 3.2.3 互感器： 介绍电流互感器和电压互感器的结构、工作原理及其在电力系统中的作用。分析互感器的准确度等级、运行监测与维护。 3.2.4 避雷器： 讲解避雷器的作用、分类（如阀型避雷器、氧化锌避雷器）及其工作原理。分析避雷器的性能参数、安装要求以及运行状态的监测。 3.3 配电网： 3.3.1 配电网结构与类型： 介绍放射式、环网式、放射环网式等不同配电网结构，以及中压和低压配电网的特点。 3.3.2 配电自动化技术（概述）： 介绍配电自动化系统的基本组成和功能，如故障检测、隔离、重合闸、负荷转移等，以提高供电可靠性。 3.3.3 配电变压器运行与维护： 重点关注社区和工业区域配电变压器的安装、运行参数监测、接地保护以及日常维护。 第四章：能源储存与转化技术 4.1 储能技术概述： 介绍储能技术在电力系统中的重要作用，包括调峰调谷、备用容量、提高电能质量、集成分布式能源等。 4.2 抽水蓄能电站： 介绍抽水蓄能电站的工作原理、系统组成（上水库、下水库、输水系统、厂房）及其在电网中的应用。 4.3 电池储能系统： 4.3.1 锂离子电池储能： 介绍锂离子电池的基本原理、不同化学体系（如LFP、NMC）的特点、电池管理系统（BMS）的功能（充放电管理、均衡、热管理、安全保护）。分析电池储能系统的设计、集成、运行与维护，以及电池寿命预测和故障诊断。 4.3.2 其他电池储能技术（简介）： 简要介绍铅酸电池、液流电池等其他类型的电池储能技术。 4.4 物理储能技术（简介）： 简要介绍压缩空气储能、飞轮储能、重力储能等物理储能技术。 4.5 氢能技术（基础）： 介绍氢气的生产（电解水、化石燃料制氢）、储存（压缩氢、液氢、固态储氢）、输运和应用（燃料电池、燃烧）的基本原理。 第二部分：能源系统运行控制与优化 本部分将深入探讨如何对能源系统进行有效的控制、监测、分析与优化，以实现安全、经济、高效的运行。 第五章：能源系统监测与诊断技术 5.1 监测系统架构与组成： 介绍能源系统（发电、输电、配电）中各类监测设备（传感器、仪表、保护装置、录波器）的功能和作用。讲解数据采集系统（DAS）、监控与数据采集系统（SCADA）以及能量管理系统（EMS）的架构与应用。 5.2 运行参数的测量与分析： 详细阐述电压、电流、功率、频率、温度、压力、流量、振动等关键运行参数的测量方法、准确度要求以及数据分析技术。 5.3 状态监测与早期预警： 介绍基于实时监测数据的状态监测技术，如何通过异常参数波动、趋势分析、比对正常值等方式，发现设备潜在的运行风险。 5.4 故障诊断方法与工具： 5.4.1 故障分析流程： 建立系统化的故障分析框架，包括故障现象描述、故障原因推测、现场排查、试验验证、原因判定等步骤。 5.4.2 常见设备故障诊断： 针对发电设备、变电设备、输配电设备等，详细介绍各自常见的故障模式（如过载、短路、接地、过温、漏油、绝缘损坏、机械磨损等）及其诊断方法（如经验法、对比法、试验法、故障录波分析等）。 5.4.3 诊断工具与软件应用： 介绍各种诊断仪器（如红外热像仪、超声波检测仪、振动分析仪、绝缘电阻测试仪、局部放电检测仪等）的使用方法，以及故障诊断软件在数据处理、模型建立和故障预测方面的作用。 第六章：能源系统安全防护与应急管理 6.1 电力系统安全运行基本原理： 介绍稳定运行（暂态稳定、动态稳定）的概念，功率平衡、电压稳定、频率稳定等关键指标。 6.2 保护与控制系统： 6.2.1 继电保护原理与应用： 详细讲解各种保护方式（如定时限、反时限、差动保护、距离保护、零序保护等）的工作原理、整定计算和实际应用。介绍保护装置的类型（如微机保护、机电保护）及其集成与调试。 6.2.2 自动装置： 介绍自动重合闸、自动切换装置、自动电压调整装置等在提高供电可靠性方面的作用。 6.3 电力系统故障分析与事故预案： 6.3.1 常见故障场景分析： 模拟分析短路故障、接地故障、线路断开、设备损坏等典型故障对系统运行的影响。 6.3.2 事故处理流程与措施： 制定详细的事故处理预案，包括事故报警、隔离故障、恢复供电、事后总结等环节。 6.4 电磁兼容性（EMC）与接地： 阐述电磁干扰的来源与影响，以及采取的防护措施。重点讲解电力设备接地系统的设计、施工与维护，确保系统安全可靠运行。 6.5 网络安全与信息安全： 随着智能化水平的提高，介绍针对能源控制系统的网络安全威胁，以及信息安全防护的关键技术和管理措施。 第七章：能源系统运行优化与效率提升 7.1 能源系统运行经济性分析： 7.1.1 发电成本构成与控制： 分析燃料成本、运行维护成本、固定资产折旧等发电成本要素，探讨降低发电成本的途径。 7.1.2 潮流优化与无功功率补偿： 讲解如何通过优化潮流分布，减少线路损耗，以及合理配置无功补偿装置，维持电压稳定，提高电能传输效率。 7.2 能源效率评估与提升： 7.2.1 关键能效指标： 介绍发电设备效率、变压器损耗、线路损耗、用户侧能效等关键指标的计算与评估方法。 7.2.2 节能技术应用： 探讨在设备选型、运行策略、技术改造等方面提升能源效率的措施，如变频调速、余热利用、高效照明等。 7.3 综合能源系统优化（概述）： 介绍如何整合不同能源形式（电力、热力、燃气等），实现系统间的协同优化，提高整体能源利用效率和经济性。 7.4 智能电网与需求侧管理（概述）： 简要介绍智能电网如何实现电网的智能化运行，以及需求侧管理在引导用户合理用能、削峰填谷方面的作用。 第八章：设备维护与检修策略 8.1 设备维护类型与方法： 8.1.1 日常维护与巡检： 强调日常检查、清洁、润滑、紧固等基础维护工作的重要性。 8.1.2 定期检修与预防性维护： 介绍定期检修（小修、中修、大修）的目的、计划与执行，以及基于状态的预防性维护策略。 8.1.3 故障维修与应急抢修： 阐述故障发生后的快速响应、精准诊断和高效修复流程。 8.2 检修计划制定与管理： 8.2.1 检修周期的确定： 依据设备类型、运行工况、可靠性要求等因素，科学确定检修周期。 8.2.2 检修方案编制： 详细编制检修工作内容、技术标准、安全措施、所需资源等。 8.2.3 检修过程控制与质量监督： 强调检修过程中的安全管理、技术指导和质量验收。 8.3 设备档案管理与备品备件： 建立完善的设备档案，记录设备的运行、维护、检修历史。科学管理备品备件，确保检修工作的顺利进行。 8.4 现代检修技术应用（如：预测性维护）： 介绍利用大数据、人工智能等技术，实现设备故障的预测性维护，从而进一步提升维护效率和设备可靠性。 附录 相关标准规范列表 常用术语解释 本书内容丰富，涵盖了现代能源系统运行与维护的各个方面，既有扎实的理论基础，又有丰富的实践经验。希望通过本书的学习，能够帮助读者更好地理解和掌握能源系统的运行规律，提高设备管理和维护水平，为能源系统的安全、稳定、高效运行贡献力量。
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