核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)溫度高故障分析

劉雋+黃海銘+陳龍

摘 要 核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)溫度過高是核電站運(yùn)行過程中經(jīng)常會遇到的問題，其主要原因有以下幾點(diǎn)，系統(tǒng)溫控閥的導(dǎo)向桿與頂絲出現(xiàn)摩擦，導(dǎo)致閥門在開啟的過程中出現(xiàn)諸多困難;溫控閥的溫敏原件膨脹力不足，導(dǎo)致閥門無法進(jìn)行完全有效的打開;在低溫冷卻水的系統(tǒng)當(dāng)中存在比較多的空氣，導(dǎo)致熱交換器進(jìn)行冷卻的能力明顯下降。本文對核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)溫度過高的故障進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)之上對改進(jìn)措施進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞 核電站應(yīng)急柴油機(jī);系統(tǒng)溫度高;故障分析

中圖分類號：TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0136-01

在核電站的電源系統(tǒng)之中，一般設(shè)置有面對突發(fā)情況的應(yīng)急電源。應(yīng)急電源的主要功能是當(dāng)核電站的主電源和副電源出現(xiàn)問題時，快速有效的對核電站的安全系統(tǒng)以及設(shè)備設(shè)施進(jìn)行供電，進(jìn)而為核電站反應(yīng)堆安全停止運(yùn)行的過程中所需要的設(shè)備設(shè)施的用電量和應(yīng)急照明的用電量。若是核電站反應(yīng)堆在完全關(guān)閉之后失去一定的冷卻能力，則反應(yīng)堆的內(nèi)部在發(fā)生裂變的過程中所產(chǎn)生的剩余能量無法順利導(dǎo)出，導(dǎo)致溫度持續(xù)升高造成燃料元件的燒毀;若是核電站中產(chǎn)生的大量放射性物質(zhì)擴(kuò)散到生態(tài)環(huán)境當(dāng)中，會對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

1 核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)概述

核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)回路組成部分主要有以下幾種：布置由主循環(huán)油泵、主熱交換器、預(yù)熱循環(huán)油泵、電加熱器、預(yù)熱交換器、主潤滑油過濾器、預(yù)過濾器等設(shè)備。

1）柴油機(jī)本體的回路。柴油機(jī)本體的回路部分是指柴油機(jī)本體內(nèi)部的潤滑油回路，由搖臂機(jī)構(gòu)獨(dú)立潤滑系統(tǒng)、活塞連桿、強(qiáng)制潤滑系統(tǒng)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)或調(diào)速器、曲軸等運(yùn)動部件、潤滑回路所組成。柴油機(jī)本體回路的主要功能是使用潤滑油將各個不同運(yùn)動部件的熱量進(jìn)行導(dǎo)出，由此確保各個部件能都正常有效的運(yùn)行。

2）冷卻回路。冷卻回路主要是由主循環(huán)油泵和由水熱交換器兩部分組成。冷卻回路在核電站中的主要作用是通過冷卻水將核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)當(dāng)中的熱量導(dǎo)出，進(jìn)而保證潤滑油系統(tǒng)可以有效發(fā)揮進(jìn)行冷卻的作用。

3）預(yù)熱回路。預(yù)熱回路主要是由壓力維持閥、預(yù)潤滑油泵、電加熱器等部件組成[1]。預(yù)熱回路的主要功能是在柴油機(jī)停止正常運(yùn)行的狀態(tài)之下，對柴油機(jī)的改革部件進(jìn)行及時有效的加熱，保證各個運(yùn)動部件可以處于潤滑的狀態(tài)，由此保障柴油機(jī)在突發(fā)狀況之下的應(yīng)急啟動能力。

4）補(bǔ)油回路。核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)當(dāng)中的補(bǔ)油回路主要由兩個部分所組成，即高位油箱和隔離閥。補(bǔ)油回路的主要作用是在核電站發(fā)生突發(fā)狀況時向系統(tǒng)注入足夠的潤滑油，起到一定的補(bǔ)充作用，進(jìn)而確保柴油機(jī)安全可靠運(yùn)行。

2 核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)溫度高的原因分析

1）核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)運(yùn)動的部件磨損出現(xiàn)異常。從核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)來說，其進(jìn)行運(yùn)動的部件主要有氣閥搖臂組件、活塞連桿組件、曲軸連桿組件等，而且具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、部件數(shù)量也比較多。但是從整個核電站系統(tǒng)而言，可以將應(yīng)急柴油機(jī)體看做一個熱源。因此，能夠直接通過核電站應(yīng)急柴油機(jī)總發(fā)熱量，對核電站應(yīng)急柴油機(jī)各個部件的運(yùn)行情況進(jìn)行比較[2]。由傳熱的公式：Q=CM△T（式中△T表示的是溫度的增量、Q表示的是熱量、M則表示流量），可知，對于相同的冷卻流量和工作介質(zhì)，核電站應(yīng)急柴油機(jī)進(jìn)出口潤滑油的油溫可以直接反映核電站應(yīng)急柴油機(jī)的發(fā)熱量。

2）核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)的溫控閥開度不足。核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)的溫控閥通常內(nèi)部都會布置一個以上溫敏元件，而且通常每一個溫敏元件中都會包含熱敏元件和復(fù)位彈簧。熱敏元件主要布置在核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)的閥門出口，由此感應(yīng)混合之后的潤滑油溫度，進(jìn)而對閥門的開度進(jìn)行有效控制。當(dāng)油溫在43℃以下的時候，對溫控閥進(jìn)行全部關(guān)閉，讓核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)內(nèi)的潤滑油全部進(jìn)入油水熱交換器之中，由此讓系統(tǒng)的溫度維持在一定的范圍之

內(nèi)[3]。當(dāng)潤滑油的溫度已經(jīng)超過43℃的時候，熱敏元件的膨脹力會比彈簧大，進(jìn)而推動溫控閥門讓其打開，從油水熱交換器中進(jìn)行冷卻之后的潤滑油，逐漸開始回流到核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)的主回路當(dāng)中。而當(dāng)潤滑油的溫度在54℃以上的時候，溫控閥門會全部打開，從而對熱油的供應(yīng)進(jìn)行切斷，讓核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)中的潤滑油全部流入熱交換器之后中，進(jìn)行完全的冷卻之后在返回到柴油機(jī)的入口，進(jìn)而對核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)的溫度進(jìn)行有效的降低。所以，在一定程度上核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)的溫度會直接受到溫控閥的影響。

3）運(yùn)動部件移動出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象。運(yùn)動部件的移動過程中出現(xiàn)卡澀的現(xiàn)象，其主要原因：一是，運(yùn)動部件與導(dǎo)向部件出現(xiàn)機(jī)械干涉的現(xiàn)象，分析其原因主要有以下幾點(diǎn)：①導(dǎo)向桿出現(xiàn)過度彎曲的現(xiàn)象，進(jìn)而造成微量的變形;②防塵罩和指示桿之間產(chǎn)生的間隙過小，進(jìn)而造成了干涉;③在例行現(xiàn)場檢查的過程中若是并未出現(xiàn)非常明顯的磨損痕跡，但是在對其他的溫控閥進(jìn)行檢查時，發(fā)現(xiàn)因為在進(jìn)行部件加工過的過程匯總基準(zhǔn)面的垂直度出現(xiàn)偏差，進(jìn)而導(dǎo)致導(dǎo)向桿與頂絲之間出現(xiàn)了一定的干涉現(xiàn)象，其原因是壓蓋、閥座、溫敏原件、頂絲不同心[4]。二是，密封件被剪切，進(jìn)而造成部件出現(xiàn)卡澀。三是，潤滑油比較早，造成部件出現(xiàn)卡澀的現(xiàn)象。

4）核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)的熱交換器換熱效率下降。在低溫冷卻水系統(tǒng)當(dāng)中存在著較多的空氣，由此對系統(tǒng)流量的均勻性造成影響，進(jìn)而降低了熱交換器的交換效率。因此對于兩個相同的熱交換器來說，流量的邊畫畫、工作介質(zhì)的比熱、溫度的變化會決定熱交換器的換熱效率。

3 核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)溫度高故障改進(jìn)措施

1）針對溫控閥的導(dǎo)向桿與頂絲出現(xiàn)摩擦，進(jìn)而造成閥門開啟難的問題，可以將頂絲的內(nèi)控進(jìn)行進(jìn)一步的擴(kuò)大，由此保障溫敏原件的可以移動自如，減少和避免出現(xiàn)運(yùn)動部件在運(yùn)行過程中出現(xiàn)卡澀的現(xiàn)象，確保核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)能夠安全可靠的運(yùn)行。

2）針對溫控閥溫敏元件缺乏膨脹力，造成閥門無法完全打開的問題，可以對溫敏遠(yuǎn)進(jìn)行重新校驗，由此保障溫敏元件正常進(jìn)行膨脹動作。原溫敏元件進(jìn)行檢查的方法為：使用一個檢驗定制對閥門全行程的狀態(tài)進(jìn)行判斷，根據(jù)此次的同類閥門的范闊以及工作經(jīng)驗，并與該設(shè)備的使用位置及實(shí)際特性進(jìn)行結(jié)合，對原來的檢驗方法進(jìn)行改進(jìn)。對原檢查方法進(jìn)行修改的方法為：保留原檢查開啟中所要求的溫度;提高對閥門開度有要求的初始溫度;提高閥門全開時的初始溫度

3）對于熱交換器而言，決定其換熱效率的是介質(zhì)的工作壓力、換熱片的傳熱效率，因此針對低溫冷卻水的系統(tǒng)當(dāng)中存在著大量空氣，造成熱交換器的冷卻能力明顯下降的現(xiàn)象，可以對低溫水系統(tǒng)進(jìn)行兩次排氣，將熱交換器系統(tǒng)中的空氣進(jìn)行完全的排除，由此保障冷卻水系統(tǒng)的冷卻能力。

4 結(jié)束語

核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)是核電站應(yīng)對核電站突發(fā)事故的重要保護(hù)設(shè)備，在核電站的正常運(yùn)行、安全運(yùn)行中起著至關(guān)重要的作用。目前，我國核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑油系統(tǒng)還存在很多問題，其中最主要的問題之一便是系統(tǒng)溫度過高。這對我國核電站帶來了很大的威脅以及隱患。因此，核電站的工作人員以及相關(guān)學(xué)者，應(yīng)該予以足夠的重視，及時發(fā)現(xiàn)核電站應(yīng)急柴油機(jī)潤滑系統(tǒng)中存在的問題，并對其及時進(jìn)行解決，由此提高我國核電站在運(yùn)行過程中安全性與可靠性。

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