核电厂常用两型应急柴油发电机工艺流程介绍与对比

张晓菲 王连名

中国核电工程有限公司 北京 100840

1 应急柴油发电机在各核电厂中的重要作用

在二代以及二代+核电机组厂事故工况下余热导出系统等重要安全设施的启动和运行仍然依赖应急段母线电源，而在厂用电完全丧失后，上述设备的运行只能依靠应急柴油发电机作为电力供应的来源，因此在该类核电机组中应急柴油发电机承担了保障核安全的重要任务，因此其属于核级设备[1]。在俄罗斯VVER机组中，核级的应急柴油发电机通过应急段母线主要为核岛安全相关设备提供应急电源，而非核级柴油发电机通过可靠段母线主要为常规岛设备提供应急电源，因此该类核电机组中有核级和非核级两种安全等级的柴油发电机。第三代核电机组如法国EPR机组，美国AP1000机组以及我国自主研发的华龙一号机组，由于第三代核电技术采用了非能动安全设施的技术特点为代表，因此柴油发电机不承担核安全应急任务，三代核电机组中应急柴油发电机虽然是非核级设备，但是其在丧失厂用电工况下为常规岛汽轮机等经济价值极高的设备供应电源，以确保此类设备能够安全停运而不被损坏，因此三代核电机组中的应急柴油发电机对于提高机组重要设备运行的安全性和经济性仍然起到了不可替代的作用。

2 核电厂常用两型应急柴油发电机的工艺流程简介

在国内众多核电项目中，常见应急柴油发电机的技术来源主要有MTU公司和MAN公司，两种技术路线在工艺系统的设计上既存在共同点又有差异，下面以核电厂应用较多的采用MTU公司技术的20V965TB33（额定功率5500KW）和采用MAN公司技术的18PA6B（额定功率6100KW）机型为例对应急柴油发电机的基本工艺流程进行介绍。

核电厂用应急柴油发电机运行模式主要有2种：正常模式和应急模式，正常模式即柴油机在试车、定期试验运行等日常运行状态；应急模式即柴油机接收到核电厂DCS系统发出的应急启动命令此时柴油机立即转入的应急运行状态，比如失去厂用电导致应急母线失电的条件下，应急柴油发电机会运行在此模式下。上述两种模式下，柴油发电机投入的触发跳机动作的保护信号数量以及类别也不同。在正常模式下，柴油发电机的保护信号全部投入，保护信号来源不同主要分成电气保护信号和机械保护信号，在正常模式下任何一种跳机保护信号触发都会引起保护跳机。而在应急模式下，根据优先级将正常保护信号中的一部分重要信号作为紧急跳机保护的信号，比如差动电气保护信号、润滑油压力低-低信号，发电机轴承温度高-高信号等，通常若此类信号触发，将会使柴油发电机在短时间内遭受重大损伤甚至报废。因此上述应急保护跳机信号一旦触发，应急模式运行的柴油机会立即触发跳机保护，相比之下，此时正常保护跳机信号比如膨胀水箱液位低信号，只能触发相应的报警而不会触发跳机。

3 MTU机型与MAN机型工艺流程的区别

MAN机型工艺设计与MTU机型略有区别，二者差异主要表现在进排气空气系统、燃油系统。以MAN-18PA6B机型为例，该机型的启动压缩空气分2个压力等级：3.0-4.0MPa启动压缩空气，和上述压缩空气经过调压阀输出的约700KPa仪表用压缩空气，启动压缩空气主要是在启动阶段推动活塞，将柴油机的转速提升至300rpm，而仪表用压缩空气主要作为打开主启动阀的动力来源，另外还用于启动时的促动器动力来源以及停机气缸动力来源，此外该机型进气系统有2台涡轮增压器，在启动后2台涡轮增压器随着排气压力增加而转速增加，MTU机型则有5台涡轮增压器，随着功率提升5个涡轮增压器分3组依次调制开启。18PA6B机型燃油系统除了2台燃油输送泵外，相比MTU机型额外增加了1台燃油增压泵，当柴油机接到启动命令后，燃油增压泵立即启动，以增加燃油进机压力，提高启动速度，另外在柴油机运行期间，当燃油进机压力低于设定值，该泵将启动提高进机管线内燃油的压力。在柴油机转速失控病触发超速时，除了触发超速保护跳机信号，引发上述停机动作外，其本体超速保护电磁阀将开启，启动空气罐内的3.0-4.0MPa的压缩空气经进入燃油管线内，将燃油逆向吹回燃油箱内，从而切断柴油机本体的燃油供应，避免柴油机飞车事故[2]。

4 结语

本文首先介绍了核电厂内关于应急柴油发电机在事故工况下的重要作用和安全级划分，然后以国内核电厂常用的两种类型应急柴油发电机的技术路线为例，对核电厂应急柴油发电机的主要工艺流程进行了详细介绍。通过对两种机型的设计思路和工艺流程异同点进行介绍，读者借此可以对核电厂应急柴油发电机的热备用和运行状态以及基本保护动作等有了更加直观的认识，对后续想要从事核电厂应急柴油发电机的项目管理、调试试验开展以及运行维护的工作人员可以以此作为入门基础。