火力發電是地球上最複雜最高精尖的系統之一，懂得才知道有多牛

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火力發電系統，聽起來好像簡單，拿煤燒開水，開水產生蒸汽，蒸汽推動發電機發電。

但是，火力發電系統，是地球上最複雜最高精尖的系統之一。

舉例來說，一臺發電的汽輪機會用到50多種金屬材料，葉片必須長期承受600攝氏度的高溫，葉片旋轉速度每秒鐘100轉，承受壓力是270個大氣壓，這相當於4個成年人坐在一個指甲蓋大小的面積上產生的壓強，在這種高溫高壓的條件下還得常年工作，並且保證不變形。

一套800兆瓦的汽輪機，軸向長度25米，4萬多個零件組裝在一起後，要求軸向長度不能超過設計長度正負0.5毫米，大家可以想像一下這是一個對精度要求多高的東西。

整套火力發電系統還有燃料供給系統、給水系統、冷卻系統、電氣系統等等組成部分。整套系統有幾千個閥門和十幾公裡的管道，水溫、水壓、氣溫、氣壓、煙氣中各有害成分的濃度都需要檢測，關鍵位置不但有測量設備還有保護設備，重要節點甚至有多套保護設備。

為了保障發電機用水，需要給發電廠配備一個小規模自來水廠；為了冷卻，需要大量的冷卻塔；為了控制煙氣中的粉塵，需要配備專門的粉塵處理廠；為了脫硫需要各種設備，這些設備相當於一個小型化工廠；為了脫硝也需要很多設備，這些設備的規模又相當於一個小型化工廠。

算下來一個火電廠相當於一個化工集團，下面很多子廠，而真正複雜之處還在於上面提到的任何一部分出現了問題，整套火電機組就得停機了。

還有監控系統，監控參數需要一套分散控制系統，這是火力發電系統的大腦。這套系統需要設置幾萬個測試點，也就是說要同時監控幾萬個實時變化的數據。又因為這些測量數據極其重要，所以要做冗餘配置，也就是當前系統作為主控系統，另外還要再設一個備用系統時刻監視主控系統，一旦發現有異常，立刻接管控制權，並且立刻進行備份。各測試點採集數據的頻率不一樣，重要的部分一秒採集幾千次，不重要的部分一秒鐘採集一次。這個複雜的系統分布在幾平方公裡的範圍裡，一旦出了故障，就要判斷是哪裡最先發生的，所以幾萬個測試點都需要在時間上做對齊，對齊的精度要達到零點幾毫秒，這就需要太空中的衛星GPS來保障了，現在中國的火力發電系統為了保證系統安全，在使用我國自己研發的北鬥系統。

火電廠系統中有三大主機，鍋爐，汽輪機，發電機，只以汽輪機為例，通過介紹汽輪機來窺見一下電廠系統的複雜。

燒水不簡單，而汽輪機就像是苦力的命，少爺的身子，還玻璃心。
據說管中窺豹，就可以腦補出豹子，我描述豹子的一些特點，希望足夠大家自行腦補。
自工業革命以來，世界上出現了各種各樣現代機械，其中有的由幾百甚至上千個零件構成，其精巧讓人稱奇。有的在惡劣條件下工作，可靠性讓人驚愕。有的無比小巧精密，也很巧奪天工。

當今世上，民用系統中，唯有汽輪機，集中了最複雜的材料，設計，製造，控制，熱力系統於一身。蒸汽輪機和燃氣輪機的水平，代表了一個國家的工業綜合實力。

材料：一臺蒸汽輪機使用大約50種金屬材料，比如說，在下面例子的圖片裡，前段葉片必須承受接近600攝氏度的溫度，同時保證每分鐘5800轉的轉速造成的巨大離心力，同時270倍的大氣壓。這麼說有點抽象，是什麼概念呢，一個270公斤的大胖子，壓在一個0.0001平方米的面積上，壓人身上，瞬間擊穿。

後面的葉片材料，頂端圓周速度有628米，接近於2倍音速，以極薄的金屬，空間立體造型，保持高離心力下的可靠工作。

零件：一臺典型的600MW的汽輪機，包含了40000個以上的零件。40000個零件安裝在一起，誤差卻不能超過零點幾毫米。在工作的時候，軸線方向上，漲差超過0.6mm，就要求停機。一個軸系長十幾米的，上萬個零件安裝在一起的，裡面通550度左右的蒸汽，一百多倍的大氣壓，居然控制0.6毫米，這個算不算少爺的身子。。。。

（圖片涉及智慧財產權，請勿引用）

製造的精密：有些地方的公差，都在0.02毫米左右，光潔度要求最高的地方，是Ra0.2！，0.2是什麼概念，0是鏡面，幾乎是鏡面。

慣例舉個慄子：處於產品設計保密的因素，只能展示不合格報告的附圖的局部，可見大部分誤差都在0.015-0.23毫米以內，就因為這0.015毫米，所有的環節都要停下來待命，等待分析結果。這才是傷不起的玻璃心啊！！

關鍵是這一系列高精度的要求，背後都有一套流程和管理體系去保證。。。有很多人圍繞著這些要求去工作，這就是流程控制上的複雜性了。

我們看到的設備的複雜只是一方面，值得注意的是，設備一旦複雜之後，隨之而來的管理，控制，流程的複雜程度，也隨之成倍增長。
控制系統：整臺汽輪機由數百個高靈敏度的探頭檢測，溫度，震動，位移，膨脹，壓力，鍵相等等。。。信號進入系統，系統裡面進行判斷，哪些情況下報警，哪些情況下要停機，單是自動停機的情況就有幾十種之多，報警情況多達數百類。這還是汽輪機的系統，此外還有協調鍋爐和汽機的DCS還有很多保護呢。這是邏輯，具體實現起來，軟體硬體一大堆，需要很多專業的相互配合。

隨便發一張圖作為例子，列出了一部分保護，只是一小部分，每一條還有信號界面，全部列出來，有沒有想死的衝動。

（圖片涉及智慧財產權，請勿引用）

輔助系統：汽封系統，疏水系統，凝氣系統，循環系統，潤滑系統，控制油系統，每個系統都很複雜敏感，並被系統精確控制，有的壓力只要達到零點幾個大氣壓的誤差，就會報警。這一系列系統，可以養活幾個行業。

貼個最簡單的疏水系統的原理流程圖，裡面細節的設備還有單獨的原理圖，其餘的系統，都比輸水系統要複雜，有沒有嚇得想尿？

此外，還有無數種類的的泵，閥門，負責任的說，單單一個主汽閥和控制閥，可以講一個星期。。。
單單汽機就如此之複雜以至於難以詳述，考慮還有鍋爐，電機，燃料供給系統,磨煤器，冷卻塔等等，無疑火力發電系統是地球上最複雜，精密，高度集成的民用系統之一。
補充：有朋友提到化工系統，其實，化工系統很多也要用到鍋爐和汽輪機，只是把發電機變成了壓縮機，而且從設備設計製造的角度，化工系統的主機還是要簡單一些。化工系統的複雜之處在於，整個流程很複雜，這種流程一般都是國外公司的專利，大家買他們的授權。但是電力系統流程比較固定，所以僅從設計院的方面來說，電力設計院的工作複雜程度，低於化工設計院的複雜程度。從設備設計製造來說，發電系統更複雜。

臺上一分鐘，臺下十年功，看似簡單的操作，實際是經過多年的訓練才培養出來的能力，這也許就是火電人真實寫照！