火力发电系统是地球上最复杂最高精尖的系统之一

火力发电系统，听起来好像简单，拿煤烧开水，开水产生蒸汽，蒸汽推动发电机发电。

但是，火力发电系统，是地球上最复杂最高精尖的系统之一。

举例来说，一台发电的汽轮机会用到50多种金属材料，叶片必须长期承受600摄氏度的高温，叶片旋转速度每秒钟100转，承受压力是270个大气压，这相当于4个成年人坐在一个指甲盖大小的面积上产生的压强，在这种高温高压的条件下还得常年工作，并且保证不变形。

一套800兆瓦的汽轮机，轴向长度25米，4万多个零件组装在一起后，要求轴向长度不能超过设计长度正负0.5毫米，大家可以想象一下这是一个对精度要求多高的东西。

整套火力发电系统还有燃料供给系统、给水系统、冷却系统、电气系统等等组成部分。整套系统有几千个阀门和十几公里的管道，水温、水压、气温、气压、烟气中各有害成分的浓度都需要检测，关键位置不但有测量设备还有保护设备，重要节点甚至有多套保护设备。

为了保障发电机用水，需要给发电厂配备一个小规模自来水厂；为了冷却，需要大量的冷却塔；为了控制烟气中的粉尘，需要配备专门的粉尘处理厂；为了脱硫需要各种设备，这些设备相当于一个小型化工厂；为了脱硝也需要很多设备，这些设备的规模又相当于一个小型化工厂。

算下来一个火电厂相当于一个化工集团，下面很多子厂，而真正复杂之处还在于上面提到的任何一部分出现了问题，整套火电机组就得停机了。 

还有监控系统，监控参数需要一套分散控制系统，这是火力发电系统的大脑。这套系统需要设置几万个测试点，也就是说要同时监控几万个实时变化的数据。又因为这些测量数据极其重要，所以要做冗余配置，也就是当前系统作为主控系统，另外还要再设一个备用系统时刻监视主控系统，一旦发现有异常，立刻接管控制权，并且立刻进行备份。各测试点采集数据的频率不一样，重要的部分一秒采集几千次，不重要的部分一秒钟采集一次。这个复杂的系统分布在几平方公里的范围里，一旦出了故障，就要判断是哪里最先发生的，所以几万个测试点都需要在时间上做对齐，对齐的精度要达到零点几毫秒，这就需要太空中的卫星GPS来保障了，现在中国的火力发电系统为了保证系统安全，在使用我国自己研发的北斗系统。

火电厂系统中有三大主机，锅炉，汽轮机，发电机，只以汽轮机为例，通过介绍汽轮机来窥见一下电厂系统的复杂。

烧水不简单，而 汽轮机就像是苦力的命，少爷的身子，还玻璃心。

据说管中窥豹，就可以脑补出豹子，我描述豹子的一些特点，希望足够大家自行脑补。

自工业革命以来，世界上出现了各种各样现代机械，其中有的由几百甚至上千个零件构成，其精巧让人称奇。有的在恶劣条件下工作，可靠性让人惊愕。有的无比小巧精密，也很巧夺天工。

当今世上，民用系统中，唯有汽轮机，集中了最复杂的材料，设计，制造，控制，热力系统于一身。蒸汽轮机和燃气轮机的水平，代表了一个国家的工业综合实力。

材料： 一台蒸汽轮机使用大约50种金属材料，比如说，在下面例子的图片里，前段叶片必须承受接近600摄氏度的温度，同时保证每分钟5800转的转速造成的巨大离心力，同时270倍的大气压。这么说有点抽象，是什么概念呢，一个270公斤的大胖子，压在一个0.0001平方米的面积上，压人身上，瞬间击穿。

后面的叶片材料，顶端圆周速度有628米，接近于2倍音速，以极薄的金属，空间立体造型，保持高离心力下的可靠工作。

零件： 一台典型的600MW的汽轮机，包含了40000个以上的零件。40000个零件安装在一起，误差却不能超过零点几毫米。在工作的时候，轴线方向上，涨差超过0.6mm，就要求停机。一个轴系长十几米的，上万个零件安装在一起的，里面通550度左右的蒸汽，一百多倍的大气压，居然控制0.6毫米，这个算不算少爷的身子。。。。

制造的精密： 有些地方的公差，都在0.02毫米左右，光洁度要求最高的地方，是Ra0.2！，0.2是什么概念，0是镜面，几乎是镜面。

惯例举个栗子： 处于产品设计保密的因素，只能展示不合格报告的附图的局部，可见大部分误差都在0.015-0.23毫米以内，就因为这0.015毫米，所有的环节都要停下来待命，等待分析结果。这才是伤不起的玻璃心啊！！

关键是这一系列高精度的要求，背后都有一套流程和管理体系去保证。。。有很多人围绕着这些要求去工作，这就是流程控制上的复杂性了。

我们看到的设备的复杂只是一方面，值得注意的是，设备一旦复杂之后，随之而来的管理，控制，流程的复杂程度，也随之成倍增长。

控制系统： 整台汽轮机由数百个高灵敏度的探头检测，温度，震动，位移，膨胀，压力，键相等等。。。信号进入系统，系统里面进行判断，哪些情况下报警，哪些情况下要停机，单是自动停机的情况就有几十种之多，报警情况多达数百类。这还是汽轮机的系统，此外还有协调锅炉和汽机的DCS还有很多保护呢。这是逻辑，具体实现起来，软件硬件一大堆，需要很多专业的相互配合。

随便发一张图作为例子，列出了一部分保护，只是一小部分，每一条还有信号界面，全部列出来，有没有想死的冲动。

辅助系统： 汽封系统，疏水系统，凝气系统，循环系统，润滑系统，控制油系统，每个系统都很复杂敏感，并被系统精确控制，有的压力只要达到零点几个大气压的误差，就会报警。这一系列系统，可以养活几个行业。

贴个最简单的疏水系统的原理流程图，里面细节的设备还有单独的原理图，其余的系统，都比输水系统要复杂，有没有吓得想尿？

此外，还有无数种类的的泵，阀门，负责任的说，单单一个主汽阀和控制阀，可以讲一个星期。。。

单单汽机就如此之复杂以至于难以详述，考虑还有锅炉，电机，燃料供给系统,磨煤器，冷却塔等等，无疑火力发电系统是地球上最复杂，精密，高度集成的民用系统之一。

补充： 有朋友提到化工系统，其实，化工系统很多也要用到锅炉和汽轮机，只是把发电机变成了压缩机，而且从设备设计制造的角度，化工系统的主机还是要简单一些。化工系统的复杂之处在于，整个流程很复杂，这种流程一般都是国外公司的专利，大家买他们的授权。但是电力系统流程比较固定，所以仅从设计院的方面来说，电力设计院的工作复杂程度，低于化工设计院的复杂程度。从设备设计制造来说，发电系统更复杂。