某核電廠應急柴油機吹車試驗的控制

程亞靜　傅天君　黃棋　許惠明

【摘? 要】某核電廠應急柴油機采用德國MTU機型，由于柴油機廠房設計原因，整體更換比較困難，如出現曲軸、軸瓦等關鍵敏感部件的重大缺陷，更換柴油機需耗費大量的時間、人力、財力，同時影響電廠的安全運行。根據上述情況，從預防設備失效的角度，尋找減少應急柴油機啟動磨損的方法，提出可行性技術創新方案，通過現場驗證，提高某核電廠機組應急柴油機的壽命及可靠性。

【Abstract】The emergency diesel engine of a certain nuclear power plant adopts the German MTU model， because of the diesel engine factory building design reason， the overall replacement is more difficult， such as the appearance of the major defects of crankshaft， bearing and other key sensitive parts， the replacement of diesel engine takes a lot of time， manpower， financial resources， at the same time affects the safe operation of the power plant. According to the above situation， from the point of preventing the failure of equipment， the method of reducing the starting wear of emergency diesel engine is found， and the feasible technical innovation scheme is put forward， and the life and reliability of emergency diesel engine of a nuclear power plant unit are improved by field verification.

【關鍵詞】應急柴油機;可靠性;壽命;應急柴油機吹車;再鑒定

【Keywords】emergency diesel engine; reliability; life; emergency diesel engine blowing; re-identification

【中圖分類號】TM341? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）03-0154-02

1 引言

百萬千瓦應急柴油機組本體巨大，且發電機與柴油機整體坐落在同一抗震平臺，無法分離[1]。因此，無法通過防臺門出入，在安裝期間也是通過預留墻孔進入廠房，隨后再完成廠房封堵。如果一旦發生曲軸、軸瓦等關鍵部件故障時，必然將影響機組的安全穩定運行。針對上述客觀原因的存在，柴油機再鑒定期間通過優化再鑒定方法，對主要部件提前供潤滑油，有利于減少柴油機主要部件的磨損，降低曲軸、軸瓦產生故障的概率。

2 柴油機曲軸與軸瓦故障模式及吹車方案

經過分析曲軸與軸瓦產生故障的因素有：

①曲軸、軸瓦質量缺陷;

②軸瓦安裝時出現偏差;

③異物進入曲軸與軸瓦之間;

④曲軸與軸瓦之間潤滑不良，冷卻不足。

針對因素①、②，目前柴油機已運行較長時間，情況良好，出現故障概率極低;針對因素③，柴油機潤滑油系統內設置了主過濾器、預潤滑油過濾器及活塞油過濾器，且每年有定期清洗更換工作，出現的概率也較低;針對因素④，潤滑油回路每年都會進行換油工作，需要將滑油系統排空。盡管充油后會投運預潤滑油泵進行預潤滑，但預潤滑油泵的壓力和流量與機載油泵是無法相比的，且應急柴油機每次檢修后再鑒定都要求在30s內從0r/min升至1500r/min，軸瓦在未充分建立潤滑油的情況下，快速啟動將引起軸瓦的磨損。

通過百萬千瓦應急柴油機啟動方式研究，發現某核電廠應急柴油機的主啟動閥具備手動控制功能，通過調節閥門的開度，控制壓縮空氣量進入柴油機的特點。影響柴油機啟動初期轉速的主要因素是壓縮空氣動力。

因此，控制壓縮空氣進氣量，實現柴油機在低轉速下運轉，可使大量潤滑油提前進入軸瓦位置建立油膜和潤滑，對柴油機再鑒定時快速啟動提供良好的運轉條件[2]。通過控制壓縮空氣進氣量控制柴油機轉速，使軸瓦達到預潤滑和吹出柴油機缸體內檢修的雜質，稱“柴油機吹車或沖車”。

柴油機吹車前提條件，包括：

①吹車前需要先阻斷燃油供應，防止柴油機達到發火轉速后快速啟動;

②發電機輔助潤滑系統需提前投運，防止發電機軸瓦損壞;

③渦輪增壓系統回路保持通暢，防止壓縮空氣將增壓系統部件損壞;

④吹車前，缸頭釋放閥需要開啟，防止壓縮空氣動力過大，使柴油機轉速快速升高;

⑤吹車過程中需要關注轉速及其上升趨勢，及時響應;

⑥吹車完成后，柴油機暫不滿足快速啟動條件，需要及時隔離柴油機，防止應急信號使柴油機啟動，損壞設備。

上述條件中，最難實現的是如何控制吹車過程中的壓縮空氣進氣量，從而實現控制轉速并達到建立油膜的效果。轉速過高容易造成磨損，轉速過低則無法達到預期效果。

針對上述問題，柴油機吹車制定2種方案：

①通過有限的壓縮空氣量進行吹車，可確保不會出現持續的高轉速狀態。

②通過人工開啟和關閉啟動閥，人為調節轉速，但調節難度稍大。

為避免設備損壞，采用第二種方案，通過手動控制啟動閥開度，具體操作步驟選取柴油機再鑒定質量計劃部分章節，如表1所示。

3 方案實施及改進

結合廠家及外部經驗反饋，某核電廠首次實施吹車工作，當執行第13步時“現場人員監視柴油機轉速，超過700r/min立即關閉啟動閥”，發現柴油機轉速上升至200r/min左右后，轉速開始下降并最終停止。經核實，管道內的壓縮空氣已耗盡，柴油機轉速無法維持。結合主啟動閥的結構特點，修改第10步“確認供氣管路已充滿壓縮空氣后關閉氣瓶隔離總閥”修改為“開啟供氣總閥保持管線一直充滿壓縮空氣”，單獨控制主啟動閥的開度，控制柴油機轉速。通過多次試驗，柴油機轉速穩定在140r/min左右，各項參數均滿足吹車的要求。

4 結論

某百萬千瓦核電廠柴油機，首次吹車試驗的嘗試和方法的改進，實現了MTU同類型應急柴油機再鑒定前的吹車工作，參數均滿足吹車要求。一定程度上減少了應急柴油機曲軸軸瓦的磨損，提高了柴油機軸瓦的壽命及長期運行能力和可靠性。

【參考文獻】

【1】陳濟東.大亞灣核電站系統與運行：下冊[M].北京：原子能出版社，1994.

【2】賀禹.核電站操作員取照必讀：下冊[M].北京：中國電力出版社，2002.