最新经典力学的局限性课件3课件PPT.ppt 46页

'经典力学的局限性课件3 经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律更是树立了人们对牛顿物理学的尊敬。著名物理学家杨振宁曾赞颂到：“如果一定要举出某个人、某一天作为近代科学诞生的标志，我选牛顿《自然哲学的数学原理》在1687年出版的那一天。” 像一切科学一样，它没有也不会穷尽一切真理，它也有自己的局限性．它像一切科学理论一样，是一部“未完成的交响曲”．那么经典力学在什么范围内适用呢?有怎样的局限性呢? 2、运动的物体和静止的物体相比不仅质量变了，而且沿运动方向的长度和时间都要变化，都具有相对性。下面的事例可以帮助我们理解相对论1971年8月的一天，一名前苏联飞行员例行飞行时，无意中“闯入”古埃及，他看到一座座金字塔刚刚奠起塔基……1982年一位北约飞行员在一次飞行训练中，视野里竟然出现了数百只恐龙，飞机竟然来到史前非洲大陆。1970年一架272客机在飞向迈阿密国际机场的旅途中，也无故“失踪”了10分钟，10分钟后，客机又在原来的地方出现。失踪的一刹那，专家们的惟一的解释是时间“静止”不动了 时间和空间是什么？ 时间和空间是什么？ 二、宏观到微观19世纪末到20世纪初，人们相继发现了电子、质子、中子等微观粒子，发现它们不仅具有粒子性，面且具有波动性，它们的运动规律不能用经典力学描述．20世纪20年代，建立了量子力学，它能够正确地描述微观粒子运动的规律性，并在现代科学技术中发挥了重要作用．经典力学一般不适用于微观粒子．普朗克创立量子力学 相对论和量子力学的出现，是否表示经典力学失去了意义?相对论和量子力学的出现，说明人类对自然界的认识更加广泛和深入，而不表示经典力学失去了意义．它只是使人们认识到经典力学有它的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动，只适用于宏观世界，不适用于微观世界。讨论与交流 三、从弱引力到强引力万有引力属于弱引力．利用万有引力定律可以解释天体的运动，并预言和发现了海王星和冥王星，首次把天上的星体运动规律与地面物体的运动规律统一起来．但是宇宙中有一些天体，例如白矮星，他们的质量接近太阳，半径却与地球差不多，因此密度高达108～1010kg/m3;中子星的密度更是达1016～1019kg/m3。这些天体表面的引力比我们常见的引力强的多，牛顿的引力理论已经不适用了。 按牛顿的万有引力定律推算，行星的运动应该是一些椭圆或圆，行星沿着这些椭圆或圆做周期性运动，与实际观测结果不符．经典力学也能作出一些解释，但是，水星旋进的实际观测值比经典力学的预言值多．经典力学的解释不能令人满意．爱因斯坦根据广义相对论计算出水星近日点的旋进还应有43’的附加值，同时还预言了光线在经过大质量的星体附近时，如经过太阳附近时会发生偏转现象．并且都被观测证实．讨论与交流1、实际的天文观测，行星的运行轨道并不是严格闭合的，它们的近日点在不断地旋进．经典力学的解释令人满意吗?用什么理论来圆满地进行了解释? 假定一个球形天体的质量不变，并通过压缩减小它的半径，天体表面上的引力将会增加，半径减少到原来的二分之一，引力增加到原来的4倍。这就是平常说的“反平方”规律。爱因斯坦引力理论表明，这个力实际上增加的更快些。天体半径越小，这种差别越大。当引力趋于无穷大时，被压缩天体半径接近的值——“引力半径”．在太阳或行星的引力场中，由爱因斯坦和牛顿的理论计算出的力的差异并不很大．但当天体的实际半径接近引力半径时，这种差异将急剧增大．这就是说，在强引力的情况下，牛顿的万有引力理论将不再适用．讨论与交流2、何为天体的引力半径? 对于这样的科学发展过程，英国剧作家萧伯纳曾诙谐地说：“科学总是从正确走向错误．”这种调侃倒也不失为一种幽默的表述．讨论与交流 讨论与交流3、历史上的科学成就与新的科学成就的关系是什么?历史上的科学成就不会被新的科学成就所否定，而是作为某些条件下的局部情形，被包括在新的科学成就之中．如：当物体的速度远小于光速c(3X108m／s)时，相对论与经典理论的结论没有区别；当另一个重要常数即“普朗克常数”h(6．63X10-34J·s)可以忽略不计时．量子力学和经典力学的结论没有区别．相对论和量子力学都没有否定过去的科学，而只认为过去的科学是自己在一定条件下的特殊情形． 相对论和量子力学是哪一种更广泛的理论的特殊情形呢？我们现在还不知道……”讨论与交流 以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是什么?总结经典力学只适用于解决低速运动问题，不能用来处理高速运动问题，经典力学只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子：经典力学只适用于解决弱引力问题，不能用来处理强引力问题． 绪论1.单元机组定义：热机和电气系统均为单元制方式，构成炉、机、电纵向联系的独立单元。｛特点：在同一集控室进行炉、机、电集中控制。2.单元机组的运行控制控制方式：炉、机、电集中控制控制特点：统一控制，协调操作构成热机：一机配一炉电气：发电机、变压器直接连接 第一章单元机组运行基本原理一、概念1.蠕变：处于高温和一定应力的作用下，随着工作时间的增加，会产生缓慢的塑性变形，这种现象称为蠕变。2.应力松弛：零部件在高温和应力的长期作用下，若总变形量不变，零件的应力将随时间的增长而逐渐下降，这种现象称为应力松弛。3.热应力：金属部件在工作中存在温度差时，因各部分膨胀和收缩的相互约束而产生的附加温度应力。4.热疲劳：部件本身温差的周期性变化。 二、原理影响热应力的因素：材料的性质、工作温度壁面温差金属的温度变化率传热过程：传热系数三、应用（3个）1.锅炉热应力工况分析（以汽包为例）1）进水：上壁温度＜下壁温度，外壁温度＜内壁温度下壁、内壁受压应力，上壁、外壁受拉应力2）升压：上壁温度＞下壁温度，外壁温度＜内壁温度上壁、内壁受压应力，下壁，外壁受拉应力3）停运：上壁温度＞下壁温度，外壁温度＞内壁温度上壁、外壁受压应力，下壁、内壁受拉应力（膨胀受阻——压应力）防止汽包壁温差过大的措施：①严格控制升压速度②严格控制上水速度③设法迅速建立正常的水循环最根本的措施：装设上、下部壁温度测点若干，运行人员在升压过程中严密监视壁温变化。 2.汽轮机启停变工况时的热力特性●在启停和变工况时，以转子应力为依据，决定启停和负荷变化的速度。●汽缸的热变形原因：上下汽缸存在温差措施：控制上下缸温差（高压缸△t≤35℃，中压缸△t≤50℃）●转子的热弯曲原因：上下缸温差作用在静止的转子上；汽封送汽不对称；在启动中建立真空；停机时汽轮机尚未冷却就停止盘车装置等。措施：正确适当投入盘车、合理安排盘车时间●汽缸和转子的胀差原因：结构和工作条件不同胀差：汽轮机在启停和变工况时，由于转子和汽缸之间存在温差而引起的膨胀差。正差胀——启动及升负荷时；负差胀——停机及减负荷时影响胀差的因素P16 3.汽轮机的寿命管理寿命管理：了解设备预期及剩余使用寿命，保证安全运行。汽轮机的寿命：指汽轮机从初次投入运行到转子出现第一条宏观裂纹（长度0.2~0.5mm）期间的总工作时间，不包括出现裂纹后的残余寿命。●影响汽轮机寿命的主要因素：蒸汽温度的变化（温度周期性波动、温度值的大小）非50HZ运行（对叶片、转子、轴承稳定性有较大影响）低周疲劳（启停变工况——温度循环——交变热应力——低周疲劳）蒸汽品质（影响汽轮机出力和安全运行）●寿命管理实现措施：利用实时数据，建立汽轮机转子应力及寿命的在线监测管理系统启动中预防汽轮机转子的脆性损伤运行中减少汽轮机转子寿命损耗★P20 第二章单元机组试验一、锅炉水压试验1.目的：检查锅炉承压部件严密性和强度。2.范围：高压汽水系统、低压蒸汽系统3.方法：工作压力的水压试验、超压水压试验。二、锅炉漏风试验1.目的：在冷态下检查炉膛、冷热风系统、烟气系统的严密性，同时找出漏风处，予以消除，以提高锅炉的经济运行性能。2.方法：正压法、负压法三、锅炉安全门的整定与校验1.安全门位置：汽包、过热器、再热器2.目的：为保证其动作准确可靠，必须在热态下对机械动作、电气手动动作、电气自动动作做精确的整定和校验工作。3.安全门整定校验过程注意事项P25 汽轮机试验四、各种泵的联动试验1.目的：检查各种联动泵的可靠性，保证运行泵突然发生故障时能够联动备用泵，以维持正常运行。2.对象：给水泵，循环泵，凝结水泵，疏水泵，辅助油泵，密封油泵等。五、低油压联动试验1.正常运行，由主油泵提供润滑油2.目的：润滑油压降至规定数值时，交、直流电动润滑油泵及盘车装置的联动情况是否符合要求。六、真空严密性试验注意：试验应定期进行，并在带相同负荷下测定，便于比较实验结果。七、自动主汽阀及调节汽阀试验包括严密性试验和关闭时间试验。八、超速保护装置试验电超速110%、机械超速112~115% 九、调速系统静态试验可测得：调速信号——油动机升程、二次脉冲油压的关系油动机升程——各调节汽门开度的关系调速器滑环及油动机的工作行程同步器的工作范围传动放大机构迟缓率 ★第三章单元机组的启动与停机一、单元机组启动方式分类1.按启动前汽轮机的金属温度（内缸或转子表面温度）分类冷态启动定义温态启动定义热态启动定义2.按蒸汽参数分类额定参数启动滑参数启动：真空发、压力法（按抽真空范围和冲转时主汽门前压力大小）3.按冲转时进汽方式分类（注意：比较不同冲转方式的优劣）中压缸启动高中压缸启动4.按控制进汽流量的阀门分类常用三种锅炉，即直流炉、自然循环汽包炉、强制循环汽包炉一般采用压力法滑参数启动，三种锅炉启动时区别P34 {单元机组停机定义三、滑参数启停方式的优点正常停机事故停机二、单元机组停机方式分类{{额定参数停机定义滑参数停机定义紧急停机故障停机 四、亚临界压力机组（汽包炉）冷态滑参数启动1.启动前的准备（检查、试验）锅炉上水：104℃除氧水机组各保护装置投入（除了低温、低压、低真空保护）辅助系统投运发电机——变压器组在冲转前恢复备用2.点火前的工作（1）汽机方面（2）锅炉方面3.锅炉点火——FSSS完成，自下而上原则4.升温升压——与暖管同时进行投入旁路系统（先低旁，后高旁）5.冲转升速过程：盘车转速→摩擦检查→中速暖机→高速暖机→3000rp6.并网400~600rpm1000~1400rpm2000~2400rpm调速系统投入注意：①FSSS顺序启动空气预热器（防止空预器在锅炉点火后卡涩）、引风机（维持炉膛负压）、送风机②并网条件：发电机的电压、频率、电压相位与系统一致。 五、超临界压力机组的启动1.特点①直流炉在锅炉点火前不间断向锅炉进水②直流最小负荷25%~45%BMCR③启动压力一般指直流炉在启动过程中工质具有的压力（包覆管出口压力）启动流量指直流锅炉在启动过程中锅炉的给水流量⑤内置式汽水分离器的控制方式★2.启动过程（同亚临界机组冷态滑参数启动）注意：点火前，低压系统循环清洗、高压系统循环清洗P43图3-2控制方式运行状态内置式汽水分离器作用湿态运行液位控制启停、低负荷（＜35%BMCR）分离汽水干态运行温度控制正常运行（＞35%BMCR）作为蒸汽通道两个概念：燃水比B/G中间点温度 六、单元机组冷热态启动区别热态启动：1.操作①升速过程不需暖机②冲转前连续盘车不应少于4h③轴封供汽用高温汽源，必须先向轴封供汽，后抽真空④启动时间短2.参数①启动前金属温度水平高②较高的冲转参数汽温：主汽温度高于高压缸调节级上汽缸内壁温度50~100℃，且有50℃以上过热度气压：一般不低于3~5MPa 七、单元机组的停机（注意：停机方式、用于什么场合、操作上的区别）额定参数停机：电力系统调峰或设备小故障，短时停运；采用关小调节汽门逐渐减负荷的方法，保持主汽门前蒸汽参数不变。滑参数停机：一般正常停机，包括热备用停机、机组检修停机；在调门逐渐全开的情况下，汽机负荷及转速随锅炉蒸汽参数下降而下降。故障停机：设备或系统缺陷需要停机处理，短时停运；操作同额定参数停机。紧急停机：机组发生严重问题，直接威胁人身设备安全时，需立即停机；按紧急停机按钮或可动脱扣器。注意：各种方式停机过程中的要求和注意事项惰走时间、转子惰走曲线的概念 第四章单元机组的运行调节一、锅炉侧1.监控参数①汽包水位：自然循环锅炉正常水位比汽包中心线稍低，一般允许在50mm内变动（影响汽包水位变化的因素）②主蒸汽温度：不允许偏离额定蒸汽温度±（5~10）℃（蒸汽温度变化的影响因素、蒸汽温度调节）③主蒸汽压力：维持稳定，允许波动范围±（0.1~0.2）MPa。（蒸汽压力变化的影响因素、蒸汽压力调节）④炉膛负压：一般保持（-100±50）Pa，通过引风机的出力来调节。2.调节量给水量、燃水比、减温水、风量（送引风、一二次风）直流锅炉运行调节基本原则：给水调压、燃料配合给水调温、抓住中间点、喷水微调。 二、汽机侧监视参数监视段压力、轴向位移、热膨胀和差胀、振动和声音、油系统三、发电机侧监视参数发电机有功功率、无功功率、功率因数定子、转子的电压电流发电机温度、电压（允许±10%的偏差）主变压器温度冷却系统参数（氢气纯度、氢气压力等）★发电机的频率★发电机负荷调整有功无功 四、单元机组的经济指标主要指标：发电标准煤耗率、厂用电率定义式小指标：锅炉效率主蒸汽压力、温度凝汽器真空（提高真空度：加大真空泵出力、加大循环水泵出力）加热器传热端差凝结水过冷度（比对应真空度下的饱和水温度低1.5℃以内）给水温度（给水温度低，经济型差）厂用辅机用电单耗 第五章单元机组负荷控制三种负荷基本控制方式的比较★一、炉跟机（BF）汽机接受功率偏差信号（快）锅炉接受压力偏差信号（慢）优点：快速适应负荷要求，对系统调频有利负荷变化小的时候，能利用锅炉蓄热使机组功率跟上负荷指令缺点：锅炉运行稳定性差，主汽压力波动大非线性元件作用：汽压偏差较小时，限制汽机调节阀开度，防止汽压波动过大。二、机跟炉（TF）优点：主汽压力稳定，机组运行稳定缺点：负荷适应性差，对调频不利没有利用锅炉蓄热非线性元件作用：利用锅炉蓄热，在负荷变化小时，能及时跟上负荷要求，并允许汽压有一定波动。 三、协调控制系统（CCS）★P108图5-11.单元机组协调控制系统三大组成部分：负荷处理装置、汽轮机-锅炉主控制器、汽轮机-锅炉子控制器。2.AGC作用：实现电力系统中央调度所的远方自动最佳负荷分配控制和自动调频。3.单元机组为什么采用协调控制？①符合调节要求：负荷变化范围大、主要运行参数稳定②BF、TF不能同时满足上述要求③采用协调控制：利用锅炉蓄热使机组跟上负荷变化迅速补燃料，维持蒸发量与进汽量平衡，保持主汽压力稳定快速适应负荷要求 ★协调控制系统六种运行方式1.汽轮机、锅炉协调控制方式——正常运行、正常变负荷2.汽轮机跟随锅炉而机组输出功率可调节方式——带基本负荷3.汽轮机跟随锅炉而机组输出功率不可调节方式——锅炉故障（RB）4.锅炉跟随汽轮机而机组输出功率可调节方式——启动、正常运行5.锅炉跟随汽轮机而机组输出功率不可调节方式——启动、汽机局部故障6.手动控制方式——机组启停、机组发生FCB DEH BPC1.BPC对再热器的保护如何实现冲转时，高压缸还没有排汽，高低压旁路串联可以使再热器中有工质流过，防止干烧。2.BPC对凝汽器的保护如何实现为保证凝汽器正常运行，低压旁路控制系统可自动调整喷水量来保证低旁后蒸汽温度在规定范围内变化。凝汽器出现真空过低、水位过高等故障时，控制系统快关低压旁路阀。3.高低旁路投入的顺序控制投低旁前，凝汽器真空满足要求、凝泵出口压力满足要求。先开低旁，再开高旁；先打通减温水，再开蒸汽分流阀。 第六章辅助系统的顺序控制及运行维护一、锅炉风烟系统的顺序控制启动：空预器（先通空气、后通烟气）→引风机→送风机停止：送风机→引风机→空预器（先断烟气、后断空气）二、锅炉制粉系统的顺序控制筒式磨煤机启动：排粉机→磨煤机→给煤机★三个重要参数：磨煤机入口负压：防止煤粉外泄磨煤机进出口压差：反映磨煤机出力磨煤机出口风粉混合温度：温度过高，煤粉自燃直吹式磨煤机：无排粉机 汽机侧辅机顺控一、循环水系统循环水泵（两运一备）二、凝结水系统三、除氧器系统四、给水系统★P163汽轮发电机组自启停控制系统组成框图 第七章单元机组事故及分析1.事故处理原则2.热工保护分哪两级保护，热工保护的任务3.连锁是什么、连锁保护的方式有哪些、机炉电连锁保护4.锅炉灭火5.锅炉尾部烟道二次燃烧6.锅炉水位事故：满水、缺水、汽水共腾7.汽机水击事故8.转子弯曲原因、现象、处理} '