應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組水套加熱器改進(jìn)研究

應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組水套加熱器改進(jìn)研究

王斌田海松摘

要

核電廠內(nèi)LLS應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組水套加熱器使用自循環(huán)水套加熱器，加熱效果不良，且故障率較高。通過對自循環(huán)水套加熱器故障原因分析，給出了解決方案，同時(shí)完成方案說明，最終完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)，隨后尋找廠家進(jìn)行設(shè)備生產(chǎn)，最終完成產(chǎn)品出廠試驗(yàn)。Key

自循環(huán)、水套加熱器、方案、系統(tǒng)設(shè)計(jì)0引言此前核電廠內(nèi)LLS系統(tǒng)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組水套加熱器采用自循環(huán)式水套加熱器，近些年，在機(jī)組日常熱備用期間，水套加熱器頻發(fā)故障，故障主要集中在水套加熱器內(nèi)溫控器觸點(diǎn)故障，同時(shí)也出現(xiàn)過接線端子過熱，動(dòng)力回路斷線等情況。如水套加熱器長期不可用，將導(dǎo)致應(yīng)急發(fā)電機(jī)組失去應(yīng)急功能。1LLS系統(tǒng)水套加熱器介紹1.1LLS系統(tǒng)水套加熱器功能簡述水套加熱器應(yīng)用在LLS應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組水回路中，在機(jī)組熱備用期間，水套加熱器正常工作運(yùn)行，加熱后的冷卻水為柴油機(jī)本體氣缸以及潤滑油進(jìn)行預(yù)熱，由于加熱溫度較低，未達(dá)到水回路恒溫閥的動(dòng)作值（68℃），所以預(yù)熱的冷卻水在柴油機(jī)本體內(nèi)進(jìn)行小循環(huán)流動(dòng)。冷卻水循環(huán)路徑為加熱后冷卻水通過三通恒溫調(diào)節(jié)器經(jīng)過冷卻水泵，通過油冷卻器再到氣缸以及水套加熱器回路中，如此往復(fù)循環(huán)，使水回路溫度上升，達(dá)到為柴油機(jī)暖缸、本體預(yù)熱功能。柴油機(jī)水回路流程圖，如下圖1所示。1.2自循環(huán)水套加熱器介紹原物項(xiàng)自循環(huán)式水套加熱器，所謂“自循環(huán)”就是水套加熱器中冷卻水循環(huán)完全依靠水的分子運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)水流動(dòng)，加熱后溫度較高的冷卻水分子向溫度低的冷卻水方向流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)預(yù)熱功能，所以預(yù)熱效果較差。自循環(huán)水套加熱器參數(shù)介紹，水套加熱器規(guī)格2kw/220V;型號(hào)：SRS2;使用用途：用于功率在120kW-250kW的柴油發(fā)電機(jī)組預(yù)熱;特點(diǎn)：不銹鋼制作，體積小;外形：39cm*7cm*15cm;管路接口：Φ19mm;溫控范圍：38℃-45℃。2水套加熱器改進(jìn)過程2.1原物項(xiàng)缺陷分析多次發(fā)生故障，從歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，此水套加熱器故障率較高，不滿足現(xiàn)場使用需求。同時(shí)較頻繁的故障，也使核安全相關(guān)系統(tǒng)可靠性降低?，F(xiàn)場原物項(xiàng)水套加熱器故障統(tǒng)計(jì)，如下表1所示。1）加熱效果不良。目前現(xiàn)場使用的水套加熱器為自循環(huán)式加熱器，依靠加熱的冷卻水分子熱運(yùn)動(dòng)原理，將柴油機(jī)水回路加熱，加熱效果不良，且冷卻水回路預(yù)熱緩慢。2）水套加熱器的溫控器經(jīng)常燒毀。根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行工況，水套加熱器運(yùn)行時(shí)，處于頻繁啟停狀態(tài)，并且溫控器觸點(diǎn)使用在一次回路中，運(yùn)行電流9A左右，由于過于頻繁的分?jǐn)啻箅娏?，?dǎo)致溫控器觸點(diǎn)過熱粘連。3）溫控器安裝位置不合理。由于自循環(huán)水套加熱器上表面與下表面溫度不一致，溫控器安裝在下表面居中位置，加熱器上表面溫度達(dá)到80℃左右時(shí)，下表面溫度達(dá)到40℃左右，才達(dá)到溫控器跳閘值，這也是導(dǎo)致頻繁動(dòng)作原因，且安裝位置固定，無法調(diào)整。4）水套加熱器動(dòng)力回路接線情況較差。動(dòng)力回路的線路不符合彎曲半徑的要求，易造成過熱損壞的情況。2.2新型水套加熱器的改進(jìn)研究根據(jù)上述自循環(huán)水套加熱器存在的缺陷，需改進(jìn)的功能研究分析如下：（1）由于水套加熱器加熱效果不良，需解決LLS柴油機(jī)水回路溫度不均勻的問題。所以需增加強(qiáng)迫循環(huán)水泵，將熱水在整個(gè)水回路循環(huán)起來，改善預(yù)熱效果。（2）水套加熱器控制回路需改進(jìn)。由于自循環(huán)式水套加熱器溫控器分?jǐn)嘁淮坞娏?，為避免頻繁分?jǐn)啻箅娏鲗?dǎo)致溫控器觸點(diǎn)損壞，需改為溫控器觸點(diǎn)控制二次回路，由接觸器控制一次回路，可避免溫控器觸點(diǎn)頻繁問題。（3）需解決新型水套加熱器現(xiàn)場安裝需求（位置、安裝方式、連接方式、基礎(chǔ)形式）。（4）需考慮現(xiàn)場管路接口匹配性。由于管路接口為Φ19mm，因此改進(jìn)后水套加熱器管口也需改為19mm。（5）需考慮現(xiàn)場上游空開容量與水套加熱器容量是否匹配。由于原水套加熱器功率為2kw，所以改進(jìn)后水套加熱器控制在2kw，可不影響上游電源回路。（6）考慮增加水回路溫度控制功能。在電氣控制回路中增加可調(diào)溫控器，滿足現(xiàn)場溫度設(shè)定需求。（7）考慮現(xiàn)場接線固定問題。在外部電源接入電源箱時(shí)，需使用格蘭固定。通過上述研究分析，對水套加熱器進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，水套加熱器外形、尺寸、主要參數(shù)如下圖2所示。上圖中主要針對物項(xiàng)的外形、安裝尺寸以及參數(shù)信息的情況描述，下面將對新型水套加熱器的電氣回路進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)描述，此電氣圖設(shè)計(jì)主要目的是為實(shí)現(xiàn)溫控器觸點(diǎn)控制二次回路，使用分?jǐn)嗄芰Ω鼜?qiáng)的接觸器分?jǐn)嚯姍C(jī)啟動(dòng)與運(yùn)行電流，使回路更可靠。電氣原理接線如下圖3所示。綜上，已完成新型水套加熱器初步設(shè)計(jì)，同時(shí)尋找生產(chǎn)廠家對新型號(hào)水套加熱器進(jìn)行制造，最終完成產(chǎn)品物項(xiàng)生產(chǎn)，在出廠試驗(yàn)合格后，運(yùn)至現(xiàn)場應(yīng)用。3結(jié)束語本文通過對原物項(xiàng)水套加熱器故障分析，給出了原水套加熱器缺陷總結(jié)，并根據(jù)原物項(xiàng)故障總結(jié)，完成了新型水套加熱器的初步設(shè)計(jì)，最終完成物項(xiàng)產(chǎn)品生產(chǎn)制造。同時(shí)本文通過對原水套加熱器頻繁故障的原因分析，以及對新物項(xiàng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造等工作過程實(shí)施，為同類型柴油機(jī)水回路預(yù)熱裝置改進(jìn)研究提供一定借鑒意義并具有一定的推