核电站应急柴油机组常见故障及原因分析
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[摘 要]核电站应急柴油发电机组是在核电站发生突发状况时所采用的应急电源供应机组，核电站应急柴油发电机组运行的好坏，直接决定了核电站的安全系数。但是，核电站应急柴油发电机组在运行过程中往往会出现许多故障，阻碍系统的正常运行。本文就对核电站应急柴油发电机组的常见故障进行了原因分析，并相应的提出了一定的改进和预防措施，为核电站应急柴油发电机组的安全运行，保证和安全有一定的意义。
[关键词]核电站应急柴油发电机组；常见故障；原因分析；解决措施
中图分类号：TM623 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）44-0217-01
引言
核电站应急柴油发电机组作为核电站内部的应急备用电源，当核电站由于突发事故的发生造成故障而发生停电时，核电站应急柴油发电机组的正常使用能确保对应急母线的电力供应，这样能够确保反应堆的紧急安全停堆，以及防止重要设备因厂用电系统的失电而造成损坏。因此，核电站应急柴油发电机组的运行可靠性和安全性对核安全的保证有十分重要的意义。
在核电站应急柴油发电机组的运行过程中有许多故障的发生会影响应急柴油机组的运行可靠性。这些常见故障主要包括：油温度过高故障、活塞开裂故障和进气阀导管失效故障等。对这些核电站应急柴油机组发生故障的原因进行分析是对这些故障的防治非常有必要的。
1 油温度过高故障原因及措施
1.1 油温度过高故障原因
应急柴油发电机组的油系统温度过高是核电站在运行过程中常见故障之一。造成油系统温度过高的原因有很多，造成这种故障得主要原因主要存在于以下几个方面：核电站应急柴油发电机组的油系统的运动部件磨损出现异常。从核电站应急柴油发电机组的油系统本身的结构来看，它的运动部件很多，结构很复杂，如果运功部件磨损情况发生异常，会因为过大的摩擦使系统产生过多的热量，这些热量的产生就会在一定程度上导致油温度过高故障的产生；应急柴油发电机组的油系统的温控阀开度不足。在温控阀的内部存在一个热敏元件，通过这个热敏元件来测定混合后的油温度，进而有效控制阀门开度。在一定程度上，核电站应急柴油发电机组的油系统的温度会直接受到温控阀的影响。如果温控阀开度不足，会直接造成油温度过高的故障的发生；运动部件移动在移动过程中可能会出现卡涩现象。卡涩现象的发生，会导致核电站应急柴油发电机组的油系统的摩擦作用加强，会使油的温度过高：核电站应急柴油发电机组的油系统的热交换器换热效率下降。热交换器效率的下降导致油散热困难，在一定程度上造成了油温度的升高。
1.2 应对油温度过高故障的措施
针对油温度过高的故障，可以采用以下改进措施来对这种故障进行避免。对于由于温控阀的导向杆与顶丝之间发生摩擦而造成阀门开启难，并进一步引发油温度过高的故障，可以扩大顶丝的内以此来保障温敏原件可以自由移动，以减少和避免运动部件在运动过程中卡涩现象的出现；对于由于温控阀的温敏元件缺乏膨胀力而造成阀门无法完全打开的问题。可以重新校验温敏元件；对于热交换器换热效率下降而引发的油温度过高的问题，可以对地温水系统进行两次排气，把热交换器系统中的空气排除完全，这样就能充分保障冷却水系统的冷却能力，以防止油温度过高故障的发生。
2 活塞开裂故障及其原因分析
核电站应急柴油发电机组活塞开裂故障，是影响柴油发电机组可靠性和可用性的重要故障。核电站应急柴油发电机组活塞开裂的原因有很多，主要包括：活塞唇口开裂。活塞唇口开裂的主要原因是活塞制作材料为高硅铝合金，高硅铝合金这种材料的抗高温性能是相对较差的。由于油嘴喷出的油雾密度的不均匀性，没有完全燃烧的燃料最终会在活的塞表面产生梅花瓣型的积碳，这种积碳会造成活塞的表面受热不均匀。在活塞唇口的局部，高温的作用会使材料熔化，这种过度燃烧和持续高温会使得材料的强度明显的下降，最后活塞在热应力和燃烧过程中产生的机械应力的综合作用下，活塞材料产生裂纹，在循环应力的作用下，裂纹会逐渐扩大。裂纹的扩展呈疲劳裂纹形态。由以上分析看出活塞过热是造成活塞开裂的主要原因，而活塞唇口过热的原因很多，其中包括：活塞局部过热、活塞唇口材料问题、冲击负荷过大、燃料验收标准不当、柴油发动机甩负荷的影响，其中活塞的设计裕度过小是其容易产生裂纹的最主要因素。针对上述这些造成活塞裂缝的原因，可以采取相应的防护措施，比如：对材料进行强化处理、将设计裕度增大等，以减小活塞开裂故障造成的危害。
3 进气阀导管失效故障原因及措施
3.1 进气阀导管失效故障原因
核电站应急柴油发电机组的进气阀导管失效会产生导管裂纹，而导管裂纹的产生会给柴油发电机组的安全运行留下重大隐患，严重时甚至会导致拉缸和气阀断裂等重大事故。
引起进气阀导管失效的原因主要有以下几种：气阀导管的外露设计。从客观上来看，气阀导管的外露设计为外力对气阀进行冲击创造了条件，为导管断裂进入气缸引发拉缸二次故障留下隐患；气阀导管在设计时采用了脆性较强的高磷铸铁材料。高磷铸铁材料脆性较强，容易在初始阶段发生碎裂为导管裂纹产生创造了条件；气阀修磨专用工具采用气阀导管定位，并采用锥面对中形式，锥面能够对产生导管的外胀作用，这就会使导管承受外表张力，容易使导管失效；气阀座的修磨专用工具在其安装过程中，由于没有对其安装的速度、位移没有进行很好的控制，所以不可避免的使气阀导管没有受到冲击力的冲击；当气阀的气阀座修磨之后，并没有采取有效的控制手段来对气阀导管的裂纹进行检查，使得裂纹在长时间的不良条件下扩大，最后引发气阀导管失效。
3.2 进气阀导管失效故障的应对措施
根据以上原因，可以采用相应的措施来防止导管失效的情况发生。这些措施主要包括：气阀导管的外露设计，虽然从客观上讲是为外力冲击创造了条件，但去并不能成为导管失效的决定性因素。并且气阀得外露设计是原因的，这样设计有助于缸头的冷却和对进气流量的有效控制。如果要对外露设计进行改变就需要改变缸头结构和试验验证此方法应对导管失效作用并不明显；改变气阀导管材料，不仅需要试验验证支持，而且磷含量降低依然不能根本避免同类事件发生，所以也不建议采取此方法；气阀的修磨专用工具与气阀导管采用锥面对中定位，是普遍采用且对中效果较好的结构形式，且改进的空间有限，故也不建议采取此方法；改善气阀座的修磨专用工具在安装中的速度和位置的控制，是目前比较可行的手段，可以通过采用行车配合缓降器操作的方式来控制专用工具的移动和升降；在气阀座修磨完成后，进行NDT 检查，可以防止受损气阀导管被应用到设备上。
4 总结
核电站应急柴油发电机组对于核电站的安全是十分重要的，在其运行过程中，会出现这些常见故障，如：油温度过高、活塞开裂、进气阀导管失效等。对这些故障产生的原因进行了分析，针对原因采取相应的措施，来保证应急柴油发电机组的安全性和可靠性。
参考文献
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