火电机组先进智能控制及其应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:刘红波

出品人:

页数:204

译者:

出版时间:2005-5

价格:36.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030149404

丛书系列:

图书标签:

• 火电机组
• 智能控制
• 先进控制
• 电力系统
• 自动化
• 优化控制
• 人工智能
• 应用技术
• 控制工程
• 能源电力

好的，这是一本关于水轮机设计与运行的图书简介，内容聚焦于现代水力发电技术，不涉及火力发电或智能控制： --- 《现代水轮机设计与优化运行》 图书简介 本书全面深入地探讨了现代水力发电领域的核心技术——水轮机的设计理论、制造工艺、运行维护以及前沿优化技术。本书旨在为水力发电工程师、水利水电设计人员、运行管理人员以及相关专业的研究生提供一本兼具理论深度与工程实践价值的专业参考书。 第一部分：水轮机基础理论与水力学基础 本书的开篇部分系统梳理了水轮机设计所需的基础理论知识。首先，详细阐述了水能利用的基本原理，包括水能转化为机械能的能量转换过程、水力学中的关键概念，如流体力学、流态分析以及空化现象的物理机制。 流体力学基础：重点解析了紊流、边界层分离、水流脉动等复杂水流现象在水轮机内部的产生机理与影响。通过对纳维-斯托克斯方程在水轮机叶轮内部流场模拟中的应用进行分析，为后续的设计优化奠定理论基础。 水轮机性能参数：深入解析了比转速、水头、流量、功率、效率等核心参数的定义、相互关系及其对水轮机选型和设计的影响。特别关注了在高水头、大容量机组中，如何精确评估和预测水轮机的整体性能曲线。 空化理论与防治：空化是影响水轮机寿命和效率的关键问题。本书用大量篇幅讲解了空化现象的发生机制，包括气泡的核化、生长、溃灭过程，以及对材料的冲蚀机理。在防治方面，详细介绍了从叶片几何设计（如尾迹流线优化）、材料选择（如高锰钢、不锈钢应用）到运行工况控制的综合策略。 第二部分：水轮机类型与设计原理 本部分详细介绍了当前主流的水轮机类型及其设计精髓，并强调了基于CFD（计算流体力学）的现代设计方法。 混流式水轮机设计：作为应用最广泛的机型，本书详细介绍了混流式水轮机的比转速范围、导水叶和工作叶片的几何设计方法。重点阐述了如何通过三维设计实现最佳的水流进入角和出口角，以最大化水能转换效率。同时，对导水叶和工作叶叶片之间的流道设计、二次流控制进行了深入剖析。 冲击式水轮机设计（Pelton Turbine）：针对高水头条件，本书详细介绍了冲击式水轮机的射流特性、切水角、喷嘴设计以及勺形叶片的优化。通过对射流冲击过程的能量分析，探讨了如何通过改进叶片形状减少水舌干扰和水流损失。 轴流式水轮机设计（Propeller/Kaplan Turbine）：针对低水头、大流量工况，本书聚焦于轴流式水轮机的设计特点，特别是贯流式和固定叶片式水轮机。重点讲解了如何设计可调式导水叶和动叶片，以适应宽幅的水头变化，并确保在不同工况下的高效运行。 CFD辅助设计与优化：介绍了如何利用先进的CFD工具对水轮机内部流场进行高精度模拟。书中包含了大量的案例分析，展示了如何通过数值模拟识别水流分离区、二次流和涡旋结构，并指导叶型几何参数的迭代优化，从而提高水轮机的水力性能。 第三部分：水轮机制造、安装与水力瞬变 本部分关注水轮机的工程实现过程，包括制造工艺、安装精度要求以及运行中不可避免的水力瞬变现象。 精密制造与材料选择：探讨了水轮机主要部件（如叶轮、蜗壳、尾水管）的铸造、锻造与加工技术。特别讨论了用于耐磨、抗冲蚀的先进材料选择与表面处理工艺，如电镀、喷涂技术在提高叶轮表面硬度和抗空化性能方面的应用。 安装精度与水力特性：强调了水轮机安装精度（如叶轮的动平衡、蜗壳的几何尺寸精度）对运行效率和振动特性的关键影响。讨论了叶轮的制造公差如何转化为实际运行中的效率损失。 水力瞬变分析（Water Hammer）：这是水电站安全运行的关键环节。本书详细分析了水击现象的产生机理（如突然停机、导叶快速关闭）、波的传播特性以及压力波的峰值计算方法。重点介绍了调压室、平衡容器等泄压装置的设计原理与优化，以确保机组和引水系统在瞬变工况下的安全稳定。 第四部分：水轮机运行、维护与诊断技术 本书的最后部分着眼于水轮机的全生命周期管理，特别是运行中的状态监测与故障诊断。 运行特性与效率评估：讲解了水轮机实际运行效率的测试方法（如IEC标准），包括流量测量、功率输出与水头测定。探讨了如何通过长期运行数据分析，评估机组的水力性能衰减情况。 振动与噪声分析：系统介绍了水轮机振动的主要来源，包括水力激振力、转子不平衡、不对中以及空化振动。提供了利用振动监测系统进行故障早期预警的技术和方法。 状态监测与寿命评估：介绍了先进的在线监测技术，如应变传感器、温度监测以及油液分析在水轮机健康评估中的应用。重点讨论了基于疲劳寿命理论和材料损伤模型的机组寿命评估方法，为机组的延寿和检修决策提供科学依据。 结语 《现代水轮机设计与优化运行》力求在理论的严谨性和工程的实用性之间取得平衡，为推动我国水力发电技术向更高效、更可靠、更智能的方向发展提供坚实的知识支撑。 ---

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这本书的开篇，我原本期待能看到一些关于新能源接入电网后，传统火电厂如何进行深度调峰和灵活运行的详尽技术探讨，特别是针对现代超超临界机组在负荷快速爬坡和深度低负荷稳定运行中遇到的复杂热力学和锅炉燃烧控制难题。然而，书中更多篇幅似乎集中在对现有控制系统架构的宏观综述，比如DCS系统的基本原理和PID回路的经典调参方法。这种叙述方式虽然为初学者勾勒了一个基础框架，但对于我这种已经熟悉了标准热控流程，希望能深入钻研如何利用先进算法（比如模型预测控制MPC或强化学习RL）来优化蒸汽温度、压力波动，乃至烟气排放耦合控制的专业读者来说，实在有些意犹未尽。我希望能看到更多关于非线性建模、系统辨识在锅炉建模中的实际应用案例，或者是在应对高比例可再生能源波动时，火电机组如何通过优化燃烧策略实现“快速响应”而非“被动跟随”的实战经验分享。目前的章节结构和内容深度，更像是对控制工程入门的系统梳理，而非真正触及“先进智能控制”的核心挑战与前沿突破。期待后续章节能真正展现出“智能”二字所蕴含的复杂性和创新性。

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整本书的语言风格和图表绘制，也让我感觉与时俱进的步伐稍显迟缓。先进控制理论的表达，通常需要大量使用清晰的数学符号、状态空间模型图示或清晰的流程逻辑图来辅助理解复杂的算法流程。虽然书中包含了一些控制框图，但很多图示显得有些老旧，缺乏现代控制工程中常见的矩阵表示法或模块化设计视图。此外，对于新型算法的介绍，往往只是给出了一个高度抽象的描述，缺乏关键的算法推导过程或收敛性分析，这使得想从书中学习具体实现思路的工程师难以跟进。一本关注“智能”控制的书，理应在可视化和数学严谨性上达到新的高度，用现代化的语言去阐述那些复杂的非线性、最优化的控制目标。现在的呈现方式，更像是对上世纪末控制技术的一次回顾性总结，而非对未来电厂控制方向的引领性探索，阅读体验上缺乏那种扑面而来的前沿科技感。

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读完关于机组启停过程控制的那一部分，我感到有些困惑。以往阅读的专业文献通常会详细分析启停过程中，从给水、点火到带负荷的每一个关键参数的动态变化曲线，尤其关注快速升温速率对受热面材料疲劳寿命的影响，以及如何通过精确控制蒸汽参数变化率来保障设备安全。但这本书在这一部分的描述显得过于平铺直叙，像是教科书对标准操作规程的复述。真正具有价值的“先进控制”应着眼于如何打破传统启停曲线的限制，例如通过引入人工智能辅助决策，实时根据燃料特性和环境温度动态调整最优的升温速率，从而在保证安全裕度的前提下，将启停时间缩短10%甚至更多。我期待的“智能”应用，比如基于大数据的故障预警模型在启停阶段的早期介入，或者利用模糊逻辑来处理不同工况下给水泵的复杂启停逻辑，都没有得到充分的展开。目前的描述，给我的感觉是，这本书的重点更多地停留在“控制”的“基础”层面，而对于“先进”和“智能”的体现，还略显单薄和概念化，缺乏实操层面的深度挖掘和案例支撑。

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阅读到关于燃料适应性控制章节时，我开始思考作者对不同煤种特性的理解深度。现代火电厂经常需要在不同地区采购和燃烧差异巨大的燃料，这直接影响了锅炉的燃烧效率、NOx和SO2的排放特性，以及结焦趋势。一个真正“先进”的控制系统，应当具备强大的燃料自适应能力，能够通过实时分析进煤的热值、挥发分、灰熔点等指标，自动调整风量分配、配煤比例和吹灰时序。这本书中对燃料变化的描述，似乎还是停留在传统的经验公式层面，仅仅提及了需要调整燃烧风量以匹配热值变化。对于如何利用先进的在线光谱分析技术来识别煤粉细度分布，并据此优化磨煤机的运行，进而影响到下游燃烧控制的精细化调节，书中完全没有涉及。这让我觉得，作者对“智能”的理解或许还停留在上一个技术迭代周期，未能充分反映当前电力系统对燃料多样性带来的控制挑战所提出的更高要求。

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关于“应用”这一块的阐述，我深感失望。技术书籍的价值，很大程度上体现在它如何将理论模型与真实的工业现场连接起来。对于火电机组的控制而言，这意味着要处理复杂的测量滞后、传感器噪声、执行器非线性以及工艺约束等实际问题。我特别关注的是，在面对机组负荷波动时，如何利用先进的监测数据（如在线化学分析、振动监测等）来实时修正控制器的参数或结构，实现自适应控制。然而，书中对这些前沿的“交叉应用”介绍得非常简略。例如，如何将先进的故障诊断系统（FDI）的输出信号无缝集成到主控制回路中，以实现对外部扰动的快速抑制，这本应是“智能控制”的亮点所在。现在的叙述，仿佛这些先进的监测和诊断技术是独立于控制系统之外的“附加品”，而不是驱动控制策略优化的核心数据源。这种隔离的视角，限制了对整套系统优化潜力的挖掘，使得这本书的实用价值大打折扣，远没有达到我预期的那种多学科融合的先进技术集成水平。

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