核級應(yīng)急柴油發(fā)電機組國產(chǎn)化設(shè)計

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1、核電裝備制中國核熊可持續(xù)發(fā)展5U5TAINABLEDI：VELOPMENTOFCHINANUCLEARENERGY核級應(yīng)急柴油發(fā)電機組國產(chǎn)化設(shè)計程新和徐榮(陜西柴油機重工有限公司)摘要：核級應(yīng)急柴油機組主要應(yīng)用于在突發(fā)事件下(如地震、外網(wǎng)失電)為反應(yīng)堆提供應(yīng)急電源。目前，國內(nèi)對該設(shè)備的研制剛剛起步。本文主要介紹核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機組的燃油、滑油、冷卻水、起動、排氣等各大系統(tǒng)的設(shè)計以及輔助系統(tǒng)設(shè)備分級，為該設(shè)備完全國產(chǎn)化提供一定的參考。關(guān)鍵詞：核電廠應(yīng)急發(fā)電機組國產(chǎn)化隨著21世紀新能源的開發(fā)，核能的利用變得更加廣泛，目

2、前中國已經(jīng)有秦山、大亞灣、田灣等核電站投入商業(yè)運營．還有紅沿河、方家山等項目在建。如何保障在任何突發(fā)事件下(如地震、外網(wǎng)失電)核電站的安全運行也是我們關(guān)注的重點。國際上一般采用應(yīng)急柴油發(fā)電機組作為備用電源，在地震發(fā)生全廠失電時緊急起動應(yīng)急柴油發(fā)電機組，保障核反應(yīng)堆安全停堆。本文主要討論核級應(yīng)急柴油發(fā)電機組各大系統(tǒng)設(shè)計及各大系統(tǒng)輔助設(shè)備分級。造1發(fā)電機組總體設(shè)計根據(jù)核電站應(yīng)急電源設(shè)計要求，應(yīng)急柴油發(fā)電機組的設(shè)計至少必須考慮以下條件：(1)機組運行壽命：(2)該設(shè)備安裝的環(huán)境(最高、最低溫度／濕度及其持續(xù)時間和年平均溫度

3、)：(3)設(shè)備安裝樓層的地震響應(yīng)譜：(4)反應(yīng)堆安全停堆負荷特性：(5)柴油機進口的空氣質(zhì)量(鹽、砂等含量)：(6)當?shù)卮髿鈮毫?需考慮天氣原因，如龍卷風(fēng)的降壓、持續(xù)時間和風(fēng)力大小)：(7)燃油的型號和質(zhì)量：(8)電廠用水的質(zhì)量：(9)火災(zāi)的影響等。1．1機組瞬態(tài)加載特性為了滿足在突發(fā)事件發(fā)生后反應(yīng)堆能夠安全停堆，要求應(yīng)急柴油機組在接到起動信號10秒內(nèi)達到額定轉(zhuǎn)速，在45秒內(nèi)加載反應(yīng)堆停堆所需的全部載荷。在機組設(shè)計最初設(shè)計時．必須根據(jù)反應(yīng)堆安全停堆負荷特性對機組的起動及瞬態(tài)加載能力進行計算模擬。2341．2機組抗地震

4、計算／試驗中國核能可持續(xù)發(fā)展SOST^INABLEDEVELOPMEN'I’OFCHINANUCLEARENERGY為了保障在突發(fā)事件發(fā)生后應(yīng)急柴油機組能夠正常為反應(yīng)堆提供電源．應(yīng)急柴油機組必須能夠承受當?shù)乜赡馨l(fā)生的最大的地震波沖擊。在機組設(shè)計最初設(shè)計時。必須對柴油機、發(fā)電機以及與柴油機正常運行相關(guān)的輔助設(shè)備根據(jù)各設(shè)備安裝樓層的樓面響應(yīng)譜進行抗地震計算模擬。如設(shè)備制造商已經(jīng)通過抗地震計算(或試驗)，該設(shè)備在機組設(shè)計時可以不予考慮。為了防止有害振動的傳遞．所有設(shè)備之間的連接需采用撓性管連接，核級設(shè)備之間的管段及其附件同

5、樣也必須進行抗地震計算，保證在承受地震波沖擊后能夠正常工作。1．3機組振動及機組扭振1．3．1機組振動由于柴油機屬于往復(fù)式機械．為了降低柴油機振動及對周圍設(shè)備的機械振動影響。在機組設(shè)計時，必須對柴油機組進行振動計算并安裝彈簧阻尼減震器。1．32機組扭振為了保證柴油機組運行時軸系安全。需要對機組軸系扭轉(zhuǎn)振動進行計算．保障在運行區(qū)域內(nèi)柴油機軸系應(yīng)力不超過其許用應(yīng)力。1A冗余設(shè)計為了保障機組的運行安全，在機組系統(tǒng)設(shè)計時需要考慮必要的冗余設(shè)計。2燃油系統(tǒng)設(shè)計由于核級應(yīng)急柴油發(fā)電機組屬于應(yīng)急狀態(tài)下使用，所以不考慮經(jīng)濟性問題，一

6、般都是采用輕柴油作為燃料．在燃油系統(tǒng)上也不必像負荷電站那樣需要安裝流量計。核電廠主儲油罐容量一般要求能滿足機組在滿負荷下連續(xù)運行7天。t3用油箱容量要能保證機組滿負荷運行4／J＼時。為了增加系統(tǒng)的可靠性，從主儲油箱到日用油箱之間利用兩個并聯(lián)的燃油齒輪泵輸送。日用油箱要設(shè)計快速燃油放泄口，當柴油機廠房內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，在廠房外能迅速將燃油放回主儲油罐。從日用油箱到柴油機之間需要增加燃油備用泵(與機帶燃油泵并聯(lián))．以避免在應(yīng)急時由于機帶泵損壞而導(dǎo)致機組不能工作(見圖1)。圖1燃油系統(tǒng)原理圖235核電裝備制造中國核胄∈可持續(xù)發(fā)

7、展SUS’IAINABLEDEVELOPMENTOFCHINANUCLEARENERGY3滑油系統(tǒng)設(shè)計為了保證柴油機組能在45sN迅速加載至全負荷，要求柴油機組時刻處于熱備用狀態(tài)．核級應(yīng)急柴油發(fā)電機組需要增加滑油預(yù)熱系統(tǒng)，一般是通過預(yù)熱高溫水來加熱滑油。在核應(yīng)急柴油機廠房內(nèi)需要放置滑油補油箱，補油箱容量要保證柴油機組滿功率連續(xù)運行7天?；屯ㄟ^補油泵向柴油機公共底座補油，補油泵起停通過柴油機公共底座液位傳感器控制?？刂七壿嬋缦拢阂何怀撸簣缶?、停泵：液位高：停泵：液位低：起泵：液位超低：報警、起泵。滑油預(yù)供泵柴油機轉(zhuǎn)

8、速聯(lián)鎖．當柴油機接到起動信號時，預(yù)供泵停止運行：當柴油機接到停機信號時．預(yù)供泵開始運轉(zhuǎn)(見圖2)。4冷卻水系統(tǒng)設(shè)計圖2滑油系統(tǒng)原理圖一般船用主機或電站冷卻水系統(tǒng)通常是高溫水、海水(低溫水)兩路系統(tǒng)，高溫水冷卻缸套、缸蓋等，低溫水冷卻空冷器、滑油。作為核電應(yīng)急柴油發(fā)電機組冷卻水系統(tǒng)一般有以下兩種方案：4．1重要廠用水冷卻高、低溫水這種冷卻方式由三