应急柴油发电机组水套加热器改进研究

王斌　田海松

摘  要     核电厂内LLS应急柴油发电机组水套加热器使用自循环水套加热器，加热效果不良，且故障率较高。通过对自循环水套加热器故障原因分析，给出了解决方案，同时完成方案说明，最终完成产品设计，随后寻找厂家进行设备生产，最终完成产品出厂试验。

关键词    自循环、水套加热器、方案、系统设计

0引言

此前核电厂内LLS系统应急柴油发电机组水套加热器采用自循环式水套加热器，近些年，在机组日常热备用期间，水套加热器频发故障，故障主要集中在水套加热器内温控器触点故障，同时也出现过接线端子过热，动力回路断线等情况。如水套加热器长期不可用，将导致应急发电机组失去应急功能。

1LLS系统水套加热器介绍

1.1LLS系统水套加热器功能简述

水套加热器应用在LLS应急柴油发电机组水回路中，在机组热备用期间，水套加热器正常工作运行，加热后的冷却水为柴油机本体气缸以及润滑油进行预热，由于加热温度较低，未达到水回路恒温阀的动作值（68℃），所以预热的冷却水在柴油机本体内进行小循环流动。冷却水循环路径为加热后冷却水通过三通恒温调节器经过冷却水泵，通过油冷却器再到气缸以及水套加热器回路中，如此往复循环，使水回路温度上升，达到为柴油机暖缸、本体预热功能。柴油机水回路流程图，如下图1所示。

1.2自循环水套加热器介绍

原物项自循环式水套加热器，所谓“自循环”就是水套加热器中冷却水循环完全依靠水的分子运动实现水流动，加热后温度较高的冷却水分子向温度低的冷却水方向流动，实现柴油机预热功能，所以预热效果较差。

自循环水套加热器参数介绍，水套加热器规格2kw/220V;型号：SRS2;使用用途：用于功率在120kW-250kW的柴油发电机组预热;特点：不锈钢制作，体积小;外形：39cm*7cm*15cm;管路接口：Φ19mm;温控范围：38℃-45℃。

2水套加热器改进过程

2.1原物项缺陷分析

多次发生故障，从历史数据统计显示，此水套加热器故障率较高，不满足现场使用需求。同时较频繁的故障，也使核安全相关系统可靠性降低。现场原物项水套加热器故障统计，如下表1所示。

1）加热效果不良。目前现场使用的水套加热器为自循环式加热器，依靠加热的冷却水分子热运动原理，将柴油机水回路加热，加热效果不良，且冷却水回路预热缓慢。

2）水套加热器的温控器经常烧毁。根据现场运行工况，水套加热器运行时，处于频繁启停状态，并且温控器触点使用在一次回路中，运行电流9A左右，由于过于频繁的分断大电流，导致温控器触点过热粘连。

3）温控器安装位置不合理。由于自循环水套加热器上表面与下表面温度不一致，温控器安装在下表面居中位置，加热器上表面温度达到80℃左右时，下表面温度达到40℃左右，才达到温控器跳闸值，这也是导致频繁动作原因，且安装位置固定，无法调整。

4）水套加热器动力回路接线情况较差。动力回路的线路不符合弯曲半径的要求，易造成过热损坏的情况。

2.2新型水套加熱器的改进研究

根据上述自循环水套加热器存在的缺陷，需改进的功能研究分析如下：

（1）由于水套加热器加热效果不良，需解决LLS柴油机水回路温度不均匀的问题。所以需增加强迫循环水泵，将热水在整个水回路循环起来，改善预热效果。

（2）水套加热器控制回路需改进。由于自循环式水套加热器温控器分断一次电流，为避免频繁分断大电流导致温控器触点损坏，需改为温控器触点控制二次回路，由接触器控制一次回路，可避免温控器触点频繁问题。

（3）需解决新型水套加热器现场安装需求（位置、安装方式、连接方式、基础形式）。

（4）需考虑现场管路接口匹配性。由于管路接口为Φ19mm，因此改进后水套加热器管口也需改为19mm。

（5）需考虑现场上游空开容量与水套加热器容量是否匹配。由于原水套加热器功率为2kw，所以改进后水套加热器控制在2kw，可不影响上游电源回路。

（6）考虑增加水回路温度控制功能。在电气控制回路中增加可调温控器，满足现场温度设定需求。

（7）考虑现场接线固定问题。在外部电源接入电源箱时，需使用格兰固定。

通过上述研究分析，对水套加热器进行初步设计，水套加热器外形、尺寸、主要参数如下图2所示。

上图中主要针对物项的外形、安装尺寸以及参数信息的情况描述，下面将对新型水套加热器的电气回路进行改进设计描述，此电气图设计主要目的是为实现温控器触点控制二次回路，使用分断能力更强的接触器分断电机启动与运行电流，使回路更可靠。电气原理接线如下图3所示。

综上，已完成新型水套加热器初步设计，同时寻找生产厂家对新型号水套加热器进行制造，最终完成产品物项生产，在出厂试验合格后，运至现场应用。

3结束语

本文通过对原物项水套加热器故障分析，给出了原水套加热器缺陷总结，并根据原物项故障总结，完成了新型水套加热器的初步设计，最终完成物项产品生产制造。

同时本文通过对原水套加热器频繁故障的原因分析，以及对新物项的产品设计、生产制造等工作过程实施，为同类型柴油机水回路预热装置改进研究提供一定借鉴意义并具有一定的推广性。

参考文献

[1]LLS水压试验泵柴油发电机组运行维修手册.2019

[2]刘永长.内燃机原理[M].武汉：华中理工大学出版社，1992.

[3]黄曼磊.柴油发电机组的研究 中国造船，2009.