張祝愿　黃強(qiáng)　魏中華

【摘 要】本文主要結(jié)合應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，對其啟動停運(yùn)、保護(hù)設(shè)置、鑰匙連鎖、電源故障等方面，從現(xiàn)場運(yùn)行人員的角度做了淺要概述。對日常運(yùn)行、定期試驗(yàn)、事故處理中遇到的一些問題、操作做了淺要的分析。

【關(guān)鍵詞】應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組；設(shè)計(jì)特點(diǎn)；啟動；停運(yùn)；保護(hù)設(shè)置

0 引言

對于反應(yīng)堆，余熱的排出是涉及電廠安全的一個(gè)重要內(nèi)容。應(yīng)急柴油機(jī)的設(shè)置可以保證在失去廠外電情況下反應(yīng)堆的安全停運(yùn)，余熱可以正常帶出，經(jīng)由RRI傳遞至環(huán)境。應(yīng)急柴油機(jī)可以保證在事故情況下專設(shè)安全系統(tǒng)的可靠性，即使失去外電源，安全系統(tǒng)仍然可以由柴油機(jī)供電發(fā)揮設(shè)計(jì)功能。

核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)掛在6kV中壓系統(tǒng)上，分為A/B兩列（LHP/Q），從啟動信號、控制電源、廠房布置到啟動后帶載負(fù)荷，均完全獨(dú)立，確保任一環(huán)節(jié)故障均不會引起兩列同時(shí)不可用。從冗余性考慮，增設(shè)了第5臺柴油發(fā)電機(jī)組（LHF）， 通過簡單的連接就可以作為任何一個(gè)安全列的應(yīng)急電源。使機(jī)組的安全列不僅由原來的應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)作備用，并且附加的LHF也可以作同樣級別的備用。使廠內(nèi)電源的安全可靠性得到極大的提高。應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)作為我廠的重要保安電源，其運(yùn)行可靠性對核安全的意義十分重大。

1 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

秦山第二核電廠的應(yīng)急柴油機(jī)為16缸4沖程單作用自點(diǎn)火型16PC2—5V 400柴油發(fā)電機(jī)。設(shè)兩排汽缸共16缸呈V型排列，每排8個(gè)汽缸，兩排汽缸連桿共用一根曲軸。工作時(shí)柴油以高壓霧狀噴入燃燒室內(nèi)燃燒，放出熱能，通過高壓燃?xì)馀蛎泴崮苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功。采用了廢氣渦輪增壓和燃燒進(jìn)氣中冷技術(shù)，極大提高了機(jī)組的功率和效率。發(fā)電機(jī)的形式為自冷卻、6.0KV50HZ同步交流發(fā)電機(jī)，其冷卻風(fēng)機(jī)與轉(zhuǎn)軸緊密連接。冷卻介質(zhì)為廠房內(nèi)的空氣，空氣的入口位于機(jī)身兩側(cè)，出口位于發(fā)電機(jī)機(jī)身上部。在停機(jī)時(shí)，為了防止發(fā)電機(jī)出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象，發(fā)電機(jī)裝有防潮電加熱元件，電加熱元件在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)停止工作。發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)對地是絕緣的，發(fā)電機(jī)沒有安裝飛輪。

柴油機(jī)除了主要組件外，要使其正常、安全而又可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)還必須保證氣、油、水的充分供應(yīng)和循環(huán)。其輔機(jī)主要包括：燃油系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、低溫水系統(tǒng)、高溫水系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)以及有關(guān)裝置。

1.1 燃油系統(tǒng)

設(shè)有一可貯存滿足額定功率運(yùn)行7天所需燃油的主油箱和一個(gè)可貯存滿足發(fā)電機(jī)在1.1倍額定功率運(yùn)行60分鐘所需燃油的日用油箱。設(shè)有電動燃油泵、柴油機(jī)驅(qū)動的主供油泵和電動輔助供油泵。主油箱通過兩臺100%容量的電動燃油泵向日用油箱供油（有柴油機(jī)啟動命令時(shí)自啟動）；日用油箱向柴油機(jī)供油通過主供油泵進(jìn)行；在有啟動命令前提下如果燃油壓力低，一臺電動輔助泵會備用自啟進(jìn)行增壓?；馂?zāi)情況下可通過開閥將日用油箱的油排到主油箱。此閥誤開會導(dǎo)致日用油箱無油。

1.2 潤滑油系統(tǒng)

設(shè)置了預(yù)潤滑油泵、潤滑油預(yù)熱裝置供機(jī)組熱備用時(shí)使用，使?jié)櫥拖到y(tǒng)內(nèi)部充滿滑油，相互運(yùn)動零件表面布有充分的潤滑油，同時(shí)潤滑油接受適當(dāng)加熱以利于流動布油，確保柴油機(jī)在緊急情況時(shí)，能夠快速起動并接受滿載工作。正常運(yùn)行時(shí)，由機(jī)帶潤滑油泵、潤滑油冷卻器、三通溫控閥組成的滑油循環(huán)回路完成主、輔機(jī)潤滑及活塞頭部冷卻，以及發(fā)動機(jī)和管路的清洗。此外設(shè)置了獨(dú)立的發(fā)電機(jī)軸承潤滑系統(tǒng)，軸承體中有一定數(shù)量的滑油以及潤滑環(huán)，潤滑環(huán)通過轉(zhuǎn)軸驅(qū)動，從而使滑油循環(huán)冷卻軸承。在軸承體外部裝有一臺泵，該泵周期性地起動以避免在機(jī)組長期備用過程中潤滑油沉積干燥。

1.3 低溫水系統(tǒng)

采用獨(dú)立閉式系統(tǒng)，柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)分別通過渦輪增壓器的空氣冷卻器及潤滑油冷卻器冷卻燃燒進(jìn)氣和潤滑油，它包括：柴油機(jī)驅(qū)動的離心式水泵；由熱交換器和冷卻風(fēng)扇組成的空氣/低溫水冷卻器，膨脹箱和溫控閥。其中冷卻風(fēng)扇與高溫水系統(tǒng)共用，柴油機(jī)起動后，風(fēng)機(jī)按起動順序自動投入運(yùn)行。柴油機(jī)停運(yùn)后，風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行5分鐘保持冷卻。機(jī)組熱備用時(shí)，低溫水系統(tǒng)不運(yùn)行。

1.4 高溫水系統(tǒng)

設(shè)有主回路和預(yù)熱回路， 主回路包括機(jī)帶泵、主機(jī)內(nèi)部冷卻回路、高溫水散熱器、膨脹水箱等， 預(yù)熱回路包括預(yù)熱電動泵（201PO）、高溫水加熱器（200RS）、潤滑油/高溫水熱交換器等。高溫水系統(tǒng)有幾方面的功能，這些功能分別體現(xiàn)在運(yùn)行狀態(tài)和備用狀態(tài)。柴油發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中，高溫水系統(tǒng)的功能是冷卻機(jī)械部件，例如：氣缸套、氣缸蓋、排氣閥、噴油器及渦輪增壓器等，而熱量最終由安裝在高處的散熱風(fēng)機(jī)帶走。機(jī)組處于備用狀態(tài)時(shí)，為了時(shí)刻保持暖機(jī)狀態(tài)，以確保機(jī)組能很好的應(yīng)急啟動，高溫水系統(tǒng)的功能一方面是預(yù)熱柴油機(jī)，使得柴油機(jī)在應(yīng)急啟動時(shí)有一個(gè)最佳的機(jī)械條件；另一方面則是熱交換器加熱潤滑油。而高溫水則是由200RS對其進(jìn)行預(yù)熱。

1.5 壓縮空氣系統(tǒng)

系統(tǒng)分為高壓回路和低壓回路：高壓回路用來啟動柴油機(jī)和供氣給低壓回路，低壓回路用來控制柴油機(jī)的起動和正常停車，并可通過提升燃油泵實(shí)現(xiàn)電子超速停車控制。每臺柴油發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)有兩套獨(dú)立的壓縮空氣啟動回路，正常時(shí)要維持空氣罐有足夠的壓力，以保證5次連續(xù)啟動而不需要重新給啟動空氣罐充氣。兩臺壓空機(jī)250/251CO分別對應(yīng)250/251BA，各自獨(dú)立工作。在空氣罐的壓力小于34bar時(shí)壓空機(jī)啟動，壓力達(dá)到40bar時(shí)壓空機(jī)停止。兩套壓縮空氣系統(tǒng)平時(shí)完全分開，在其中的一臺壓空機(jī)故障時(shí)，可以將兩列的連通閥打開，從而實(shí)現(xiàn)一臺壓空機(jī)帶兩個(gè)壓縮空氣罐運(yùn)行。壓空機(jī)為三級離心式壓縮機(jī)，它的啟動方式為卸載啟動，即啟動指令發(fā)出時(shí)三級的卸載閥均開啟，待啟動后卸載閥延時(shí)關(guān)閉。兩路啟動控制空氣管路分別直接與相關(guān)的減壓閥相連，兩路7bar的啟動控制空氣分別控制打開柴油機(jī)A、B列的主起動閥，從而40bar的啟動空氣得以沖入氣缸推動活塞運(yùn)轉(zhuǎn)，最終啟動柴油機(jī)。兩路低壓空氣管路連接在一起，在各自的止回閥和隔離閥的下游形成了公共的低壓空氣回路，用以控制停車操作：正常停車和超速停車。正常停車控制空氣管路從低壓空氣瓶的上游分出；兩路超速控制空氣從低壓空氣瓶下游分出，每路有一個(gè)氣控閥驅(qū)動一排氣缸。

對于正常起動，起動指令由電子程控系統(tǒng)發(fā)出給啟動電磁閥（250EL/251EL）同時(shí)開啟，稱為雙排啟動。柴油機(jī)的起動也可由單排氣缸來完成（即單排起動），單列失效并不會影響機(jī)組的正常啟動，這樣就確保了柴油機(jī)起動運(yùn)行的高度可靠性。若通過調(diào)速器附近的啟動手柄啟動柴油機(jī)，只需選擇其中的一排氣缸起動系統(tǒng)。起動時(shí)，拉一下起動手柄即可。發(fā)動機(jī)上安裝有一道機(jī)械聯(lián)鎖，如果盤車機(jī)構(gòu)未脫開，則柴油機(jī)起動將閉鎖。

1.6 進(jìn)排氣系統(tǒng)

進(jìn)氣系統(tǒng)通過兩個(gè)渦輪增壓器將過濾后的環(huán)境空氣進(jìn)行增壓后供給柴油機(jī)，排氣系統(tǒng)在渦輪增壓器的出口收集柴油機(jī)的排氣后排放至煙囪。應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)熱備用狀態(tài)時(shí)，渦輪增壓器有高溫水系統(tǒng)預(yù)熱；應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)啟動后則改為冷卻。燃燒進(jìn)氣則通過渦輪增壓器后的中冷器，由低溫水對進(jìn)行冷卻后使用。

1.7 通風(fēng)

應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會產(chǎn)生大量的熱量為此設(shè)置了與柴油發(fā)電機(jī)組啟動聯(lián)鎖而且接受廠房溫度控制的三組排風(fēng)機(jī)001/002/003ZV，為減少運(yùn)行噪音在空氣入口處設(shè)計(jì)了消音器（噪聲衰減板）。電氣間的一臺送風(fēng)機(jī)004ZV完全受配電間廠房溫度控制，排風(fēng)則通過排風(fēng)豎井的煙囪效應(yīng)排出。

1.8 消防系統(tǒng)

消防系統(tǒng)采用分區(qū)控制，分設(shè)主油箱區(qū)和發(fā)電機(jī)區(qū)。主油箱區(qū)采用開式噴淋系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)區(qū)采用閉式噴淋系統(tǒng)。均設(shè)有泡沫滅火罐，在消防系統(tǒng)啟動初期將泡沫帶出，另外消防系統(tǒng)可

2 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的啟動與停運(yùn)

應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)的啟動分為正常啟動和應(yīng)急啟動，停運(yùn)則分為就地手動停機(jī)和自動跳機(jī)兩種情況。正常啟動方式主要用于應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)的再鑒定和試驗(yàn)，應(yīng)急啟動方式主要是在特殊情況下為保障核安全的啟動。

2.1 系統(tǒng)啟動

系統(tǒng)啟動是指從備用狀態(tài)轉(zhuǎn)換到柴油發(fā)電機(jī)組帶載。柴油發(fā)電機(jī)在接到啟動信號10秒鐘內(nèi)，能使發(fā)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速和額定電壓。柴油發(fā)電機(jī)一旦達(dá)到額定轉(zhuǎn)速和額定電壓，就可立即帶載。柴油發(fā)電機(jī)是連接到6.0KV應(yīng)急配電盤系統(tǒng)（LHA或LHB）上的。閉合應(yīng)急斷路器（LHA/B002JA）來加載第一個(gè)負(fù)載組。在開始帶載以后，其后的負(fù)載便按照規(guī)定的重新加載自動的投入。在重新加載期間，頻率不得低于額定頻率的95%；電壓不得低于額定電壓的75%；在每個(gè)符合階躍時(shí)間間隔的40%以內(nèi)，頻率必須恢復(fù)到額定頻率的98%，電壓必須恢復(fù)到額定電壓的90%。

可以啟動柴油發(fā)電機(jī)的方法：手動、自動。

2.1.1 手動

包括三種：在主控室（KSC）、在應(yīng)急停堆盤（KPR）、在就地。

使用001PP盤上的002CC使機(jī)組啟動。首先檢查運(yùn)行模式選擇開關(guān)001CC在“正?！蔽恢茫瑘?bào)警盤面上無異常報(bào)警（目前有潤滑油進(jìn)機(jī)壓力低報(bào)警，為正常），將“就地/遠(yuǎn)方”選擇開關(guān)001TL放在“就地”位置；然后用開關(guān)002CC啟動柴油發(fā)電機(jī)，與此同時(shí)預(yù)潤滑和預(yù)熱回路被切除，機(jī)組的輔助設(shè)備啟動；當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到400rpm時(shí)可用勵磁手動開關(guān)015CC閉合勵磁接觸器；電壓的調(diào)節(jié)通常是自動調(diào)節(jié)，一旦自動調(diào)節(jié)發(fā)生故障，可以通過電壓調(diào)節(jié)控制開關(guān)002TL選擇手動，用電壓手動調(diào)節(jié)開關(guān)003CC來調(diào)壓。

2.1.2 自動

出現(xiàn)安注信號、安全殼壓力高高信號、LHA/LHB失壓信號。

應(yīng)急啟動主要是在緊急情況下為保證安全或工作可靠性而啟動，應(yīng)急啟動信號包括：安注信號、安全殼噴淋信號、LHA/B母線電壓低（低于0.8UN超過0.9秒）、主控室T20盤上的緊急啟動按鈕013TO啟動。

2.2 系統(tǒng)停運(yùn)

2.2.1 就地手動停機(jī)

不論柴油機(jī)是以何種方式啟動的，手動停機(jī)只能在就地進(jìn)行。對于遠(yuǎn)距離啟動（包括KSC/KPR啟動）和自動啟動柴油發(fā)電機(jī)后，首先在主控室按下014TO停機(jī)認(rèn)可按鈕，給出允許停機(jī)信號，才能在就地使用002CC開關(guān)使柴油發(fā)電機(jī)停機(jī)。

對于就地啟動的柴油發(fā)電機(jī)，就地手動停機(jī)則不需通過主控室給出允許停機(jī)信號。若發(fā)出正常停機(jī)信號的同時(shí)出現(xiàn)自動信號啟動柴油發(fā)電機(jī)，則優(yōu)先啟動。

不論是什么性質(zhì)的啟動信號，就地應(yīng)急停機(jī)按鈕001TO都可停運(yùn)柴油發(fā)電機(jī)。此外，柴油發(fā)電機(jī)本體上的緊急停機(jī)桿也可強(qiáng)制停機(jī)。

2.2.2 自動跳機(jī)

分為兩種情況，柴油發(fā)電機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)的跳機(jī)和在應(yīng)急運(yùn)行時(shí)的跳機(jī)。分別由正常運(yùn)行跳機(jī)保護(hù)信號和應(yīng)急運(yùn)行跳機(jī)保護(hù)信號控制。

自動跳機(jī)的信號一旦出現(xiàn)就被保持記憶住，并且閉鎖再次啟動柴油發(fā)電機(jī)組。只有就地控制盤001PP上的復(fù)位按鈕002TO才可以對其復(fù)位，值得注意的是試驗(yàn)中倘若出現(xiàn)了自動停機(jī)，不應(yīng)急于復(fù)位，以免報(bào)警信號丟失，不便于維修人員分析跳機(jī)原因。

3 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的保護(hù)設(shè)置

為保證應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)工作的可靠性，針對柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)設(shè)置了多種跳機(jī)（跳閘）保護(hù)，防止可能對應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)造成的不必要的損壞。主要的保護(hù)設(shè)置針對正常啟動方式下和應(yīng)急啟動方式下有所不同。

3.1 正常啟動方式下的保護(hù)：

可分兩類，針對柴油機(jī)的保護(hù)和針對發(fā)電機(jī)的保護(hù)。

3.1.1 針對柴油機(jī)的保護(hù)

a.機(jī)械超速保護(hù)

b.手動應(yīng)急切斷（001PP上的應(yīng)急停機(jī)按鈕和就地機(jī)尾的應(yīng)急停機(jī)桿）

c.柴油機(jī)中的曲軸箱油壓過高

d.柴油機(jī)中的潤滑油系統(tǒng)油壓太低

e.柴油機(jī)中的潤滑油系統(tǒng)油溫過高

f.柴油機(jī)的冷卻水壓力不正常

g.柴油機(jī)冷卻水溫度達(dá)到高高值

h.絕緣故障的第二個(gè)閾值

i. 柴油機(jī)軸承溫度第二閾值

j. 到柴油機(jī)的燃油壓力低、潤滑油日用油箱150BA低低液位

k.排氣或渦輪增壓器出口溫度低或高

3.1.2 針對發(fā)電機(jī)的保護(hù)

a.低電壓保護(hù)（三取二）

b.發(fā)電機(jī)差動保護(hù)、發(fā)電機(jī)過負(fù)荷保護(hù)、過電流保護(hù)、發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)

c.逆功率保護(hù)、最大兩相過電壓、頻率高、頻率低保護(hù)

d.發(fā)電機(jī)軸承溫度第二閾值、發(fā)電機(jī)繞組溫度第二閾值

e.電超速保護(hù)、勵磁過電流第二閾值

f.勵磁旋轉(zhuǎn)二極管故障、勵磁可控硅熔斷器故障

3.2 應(yīng)急運(yùn)行方式下的保護(hù)

為了最大程度上滿足應(yīng)急電源的投入，柴油發(fā)電機(jī)在應(yīng)急運(yùn)行時(shí)投入的跳機(jī)信號縮減到最少數(shù)目，只有三個(gè)：機(jī)械超速保護(hù)、發(fā)電機(jī)低電壓保護(hù)、就地應(yīng)急停機(jī)（包括應(yīng)急停機(jī)按鈕和應(yīng)急停機(jī)桿）。

3.3 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的優(yōu)先聯(lián)鎖

存在以下三種情況之一時(shí)柴油發(fā)電機(jī)組無論接收到何種啟動信號均不能啟動：當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行方式（001CC）設(shè)置在“維修”狀態(tài)時(shí)；當(dāng)盤車在工作時(shí)；當(dāng)壓縮空氣啟動回路A邊與B邊的壓力均低時(shí)（P<3200Kpa）。

4 結(jié)束語

應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組牽涉的系統(tǒng)眾多，是我廠最后一道電源屏障。在正常運(yùn)行中應(yīng)深入理解其運(yùn)行方式、養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣，培養(yǎng)全方位的思維模式，使應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組能很好的發(fā)揮獨(dú)立性、機(jī)動性的優(yōu)勢，作為我廠的堅(jiān)強(qiáng)后盾行使其應(yīng)急功能。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]