核级应急柴油发电机组国产化设计

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1、核电装备制中国核熊可持续发展5U5TAINABLEDI：VELOPMENTOFCHINANUCLEARENERGY核级应急柴油发电机组国产化设计程新和徐荣(陕西柴油机重工有限公司)摘要：核级应急柴油机组主要应用于在突发事件下(如地震、外网失电)为反应堆提供应急电源。目前，国内对该设备的研制刚刚起步。本文主要介绍核电厂应急柴油发电机组的燃油、滑油、冷却水、起动、排气等各大系统的设计以及辅助系统设备分级，为该设备完全国产化提供一定的参考。关键词：核电厂应急发电机组国产化随着21世纪新能源的开发，核能的利用变得更加广泛，目

2、前中国已经有秦山、大亚湾、田湾等核电站投入商业运营．还有红沿河、方家山等项目在建。如何保障在任何突发事件下(如地震、外网失电)核电站的安全运行也是我们关注的重点。国际上一般采用应急柴油发电机组作为备用电源，在地震发生全厂失电时紧急起动应急柴油发电机组，保障核反应堆安全停堆。本文主要讨论核级应急柴油发电机组各大系统设计及各大系统辅助设备分级。造1发电机组总体设计根据核电站应急电源设计要求，应急柴油发电机组的设计至少必须考虑以下条件：(1)机组运行寿命：(2)该设备安装的环境(最高、最低温度／湿度及其持续时间和年平均温度

3、)：(3)设备安装楼层的地震响应谱：(4)反应堆安全停堆负荷特性：(5)柴油机进口的空气质量(盐、砂等含量)：(6)当地大气压力(需考虑天气原因，如龙卷风的降压、持续时间和风力大小)：(7)燃油的型号和质量：(8)电厂用水的质量：(9)火灾的影响等。1．1机组瞬态加载特性为了满足在突发事件发生后反应堆能够安全停堆，要求应急柴油机组在接到起动信号10秒内达到额定转速，在45秒内加载反应堆停堆所需的全部载荷。在机组设计最初设计时．必须根据反应堆安全停堆负荷特性对机组的起动及瞬态加载能力进行计算模拟。2341．2机组抗地震

4、计算／试验中国核能可持续发展SOST^INABLEDEVELOPMEN'I’OFCHINANUCLEARENERGY为了保障在突发事件发生后应急柴油机组能够正常为反应堆提供电源．应急柴油机组必须能够承受当地可能发生的最大的地震波冲击。在机组设计最初设计时。必须对柴油机、发电机以及与柴油机正常运行相关的辅助设备根据各设备安装楼层的楼面响应谱进行抗地震计算模拟。如设备制造商已经通过抗地震计算(或试验)，该设备在机组设计时可以不予考虑。为了防止有害振动的传递．所有设备之间的连接需采用挠性管连接，核级设备之间的管段及其附件同

5、样也必须进行抗地震计算，保证在承受地震波冲击后能够正常工作。1．3机组振动及机组扭振1．3．1机组振动由于柴油机属于往复式机械．为了降低柴油机振动及对周围设备的机械振动影响。在机组设计时，必须对柴油机组进行振动计算并安装弹簧阻尼减震器。1．32机组扭振为了保证柴油机组运行时轴系安全。需要对机组轴系扭转振动进行计算．保障在运行区域内柴油机轴系应力不超过其许用应力。1A冗余设计为了保障机组的运行安全，在机组系统设计时需要考虑必要的冗余设计。2燃油系统设计由于核级应急柴油发电机组属于应急状态下使用，所以不考虑经济性问题，一

6、般都是采用轻柴油作为燃料．在燃油系统上也不必像负荷电站那样需要安装流量计。核电厂主储油罐容量一般要求能满足机组在满负荷下连续运行7天。t3用油箱容量要能保证机组满负荷运行4／J＼时。为了增加系统的可靠性，从主储油箱到日用油箱之间利用两个并联的燃油齿轮泵输送。日用油箱要设计快速燃油放泄口，当柴油机厂房内发生火灾时，在厂房外能迅速将燃油放回主储油罐。从日用油箱到柴油机之间需要增加燃油备用泵(与机带燃油泵并联)．以避免在应急时由于机带泵损坏而导致机组不能工作(见图1)。图1燃油系统原理图235核电装备制造中国核胄∈可持续发

7、展SUS’IAINABLEDEVELOPMENTOFCHINANUCLEARENERGY3滑油系统设计为了保证柴油机组能在45sN迅速加载至全负荷，要求柴油机组时刻处于热备用状态．核级应急柴油发电机组需要增加滑油预热系统，一般是通过预热高温水来加热滑油。在核应急柴油机厂房内需要放置滑油补油箱，补油箱容量要保证柴油机组满功率连续运行7天。滑油通过补油泵向柴油机公共底座补油，补油泵起停通过柴油机公共底座液位传感器控制。控制逻辑如下：液位超高：报警、停泵：液位高：停泵：液位低：起泵：液位超低：报警、起泵。滑油预供泵柴油机转

8、速联锁．当柴油机接到起动信号时，预供泵停止运行：当柴油机接到停机信号时．预供泵开始运转(见图2)。4冷却水系统设计图2滑油系统原理图一般船用主机或电站冷却水系统通常是高温水、海水(低温水)两路系统，高温水冷却缸套、缸盖等，低温水冷却空冷器、滑油。作为核电应急柴油发电机组冷却水系统一般有以下两种方案：4．1重要厂用水冷却高、低温水这种冷却方式由三