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核电站应急柴油发电机组慢启动分析

所属分类:行业动态    发布时间: 2021-01-30    作者:admin
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那么现在便由川发电机组为大家带来相关的讲解啦,希望对你有所帮助。

压水堆核电站(Pressurized Water Reactor,PWR)通常配备冗余应急柴油发电机组(EDG-Emergency Diesel Generator set),在失去厂外电源的事故情况下,应急柴油发电机组立即启动,在10 s内达到额定转速和额定电压,在13 s内为电站应急母线供电。应急母线为保证反应堆正常冷却的专设安全设备,如安注泵、辅助给水泵、喷淋泵、设备冷却水泵等提供动力电源。上述安全设备在40 s内实现分步带载运行,柴油机储油罐容量设计满足满功率运行7天的需要。

应急柴油机组“10 s”启动的要求是基于早期“反应堆双端断裂的大失水事故(LOCALoss of Coolant Accident)叠加失去厂外电源”的假设事故。美国核管会(NRC-Nuclear Regulation Committee)的研究发现,该事故假设过于苛刻。对于应急柴油发电机组而言,现实的情况是,作为结构复杂的机电设备,定期试验时,频繁的快速启动造成的热应力和机械应力,对柴油发电机组的可靠性和寿命产生了很大的负面影响,而减少快速启动的次数有助于提高应急柴油发电机组的可靠性。

国外核电站对应急柴油机启动时间的优化:

早在20世纪80年代,美国核电站已根据研究成果对应急柴油发电机组的定期试验做了改进,改进后的试验富乐彩票为:慢启动带载试验(启动时间30 s)每月一次,快启动带载试验(启动时间10 s)半年一次。

这样改进的理由除了基于前面所分析的快启动对应急柴油发电机组的可靠性和老化的影响,还基于对核电站安全设计基准事故的再研究。
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根据美国核管会(NRC)的统计数据,核电站应急柴油机试验富乐彩票优化后,应急柴油发电机组的可靠性保持上升趋势。

法国核电站应急柴油发电机组之前存在活塞环和缸套拉缸的普遍问题,法国电力公司(EDF)在20世纪90年代采取了一系列改进行动,其中一项改进是将柴油机启动时间从10 s延长到15 s,其后柴油机拉缸问题得到有效解决。

本文将根据应急柴油机的启动过程,结合对MTU956型柴油机实际调查成果,对应急柴油机快速和慢速两种启动富乐彩票进行分析。

1 应急柴油发电机组的启动过程
1.1 柴油机设计参数
核电站应急柴油机的结构和工作原理基本相同,本文以MTU956型柴油机为分析对象进行试验研究分析,该型号柴油机结构如图2所示,主要设计参数如表1所示。

1.2 柴油机启动过程
核电站中大型应急柴油机主要采用空气分配器启动:柴油机收到启动命令后,压缩空气阀门打开,压缩空气通过“启动空气分配器”按照气缸“做功时序”将压缩空气送到各个气缸(见图3),推动曲轴运行,当柴油机达到“发火转速(约100 r/min)”,气缸开始自行发火做功。待柴油机可以维持自身运转后,压缩空气阀门自动关闭(转速约 430 r/min),柴油机转速继续上升到额定转速(1 500 r/min),柴油机启动成功。

1.3 快速启动对应急柴油机的影响
美国核管会(NRC)相关技术分析报告提到,应急柴油机在热备用状态快速启动后立即带载运行易造成磨损和老化,损伤原因是较大的机械应力和热应力、加速阶段运动部件润滑不足和剧烈变化的燃烧室压力。
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快速启动对加速柴油机老化的具体影响主要包括以下几个方面:

(a)柴油机快速升速,使得在正常润滑油膜没有完全形成时活塞环对气缸壁的作用力及轴承所受的负载极大。这种金属之间的接触可以导致气缸壁和凸轮表面磨损,并加速主轴承和连杆轴承的磨损。

(b)在快速升速过程中,未安装扭振减振装置的曲轴会产生较强的曲轴扭转振动。对于一些没有安装扭转振动阻尼器的柴油机出现机轴裂纹,放大的机轴扭转振动被认为是造成该情况的原因。扭转振动同时也会出现在柴油机其他部件中,如柴油机驱动的水泵、凸轮轴和齿轮。

(c)在没有达到热平衡的情况下,柴油机的快速升速和带负荷会使气缸缸体和曲柄轴箱承受很高的机械应力和热应力,易造成柴油机结构扭曲变形。这些扭曲变形反过来会引起金属之间的接触(摩擦),并加速部件的磨损。

(d)柴油机快速升速过程更容易发生超速情况,这种超速状态会使柴油机和发电机部件所受的应力增大,从而加速机械磨损。

(e)柴油机快速升速和带负荷,会加速涡轮增压器的磨损,尤其是在涡轮增压器润滑还没完全建立时。

综上分析,柴油机快速启动过程中,较易发生主轴承和连杆轴承振动冲击、扭振、曲轴箱振动以及涡轮增压器的振动,导致加速磨损和老化。

2 MTU956型柴油发电机组启动过程研究
2.1 柴油机启动过程监测方案
MTU956型柴油机设计上有“快启动(10 s)”和“慢启动(30 s)”两种启动模式,根据核电站的设计要求,实际运行中采用快启动富乐彩票。

根据 2.3节中柴油机启动过程对柴油机老化的影响因素分析和柴油机启动过程的瞬时状态详细分析,提出柴油机监测方案。主要监测内容包括:柴油机瞬时转速、气缸振动、曲轴箱振动、齿轮箱振动、基座振动、轴承振动,具体监测点布置如图4所示。采用开发的“基于时序和角域分析的柴油机状态监测系统”,分别进行“快速”和“慢速”两种启动富乐彩票试验,对比分析主轴承和连杆轴承的振动冲击、扭振、曲轴箱振动以及涡轮增压器的振动等特性。

(b)慢速启动过程

基座振动:快速升速阶段,电机端的基座振动水平在两种启动模式下基本相当,柴油机端的基座振动水平在“慢启动”过程有较为明显的降低●!奥舳惫讨姓穸浠取翱炱舳泵飨云交骸

3 结论
根据本文研究成果,对应急柴油发电机组定期试验富乐彩票进行优化,延长柴油机启动时间,有利于减少运动部件的失效概率,延长柴油机运行寿命。柴油机启动时间的合理延长,对核电站安全性没有本质影响。

目前,国内应急柴油机定期试验和柴油机启动时间基本遵循早期的设计标准,柴油机启动时间多为10 s,根据实际试验采集数据分析得到的结果可以得出在快速升速阶段“慢启动”对比“快启动”各部件振动冲击整体较小,建议后续参考国内外其他研究成果和良好实践,优化柴油机定期试验富乐彩票,可在提高柴油机可靠性,延长柴油机寿命,减少维修成本方面受益。

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