核电厂中应急柴油发电机组的作用和组成

核电厂中应急柴油发电机组的作用和组成

摘要：核电厂应急柴油发电机作为全厂应急安全电源与核安全直接相关，目的

是为了在核电站的厂用工作电源和辅助电源都发生故障时，确保机组安全停堆和

防止关键设备损坏。从而在保护燃料元件不受损坏和保证核安全方面发挥非常重

要的作用。

关键词：应急柴油发电机核电站核安全

1 引言

在核电厂中，利用U-235的裂变来产生热量。由于裂变产物衰变放出缓发伽

马射线，堆心成为放射源，因此在反应堆停止运行时，堆心除了裂变产物的衰变

热外，还自行存在放热，形成总的堆芯预热。

由于堆芯余热的存在，如果不能有效冷却，就会足以导致堆芯持续升温以致

融化，自发突破反应堆设计中的多重实体屏障，将大量放射性物质释放到环境中。日本福岛核电站的部分堆芯融化就是因为堆心余热未能及时有效导出造成的。余

热导出采用的途径就是设置外动力源持续驱动相关系统，不断冷却堆芯，导出余热。这种外动力源就是核电厂应急柴油发电机。

当高压厂用变压器提供的正常电源和高压厂用辅助变压器提供的后备电源失

效时、或发生安全壳压力高高时、或发生安注动作，它们能够立即紧急启动，并

自动对相应的6kV专设安全设施供电，为应急电源供电的设备提供可靠的电源，

以确保反应堆安全关闭、堆心余热的及时顺利导出、以及一回路压力边界的完整性，从而阻止放射性物质向大气泄露。本文主要介绍核电厂应急柴油发电机的工

艺流程。

2 核电厂应急柴油发电机的作用

应急柴油发电机的主要功能是在核电厂的厂用工作电源和辅助电源同时发生

故障或降负荷时提供紧急电源。

当出现以下几种情况之一时：主变与辐变进行切换、安全注入信号出现、安

全壳喷淋信号出现、LHA（6KV交流应急配电系统A系列）电源失电、 LHB（6KV

交流应急配电系统B系列）电源失电、LGC（6KV交流正常配电系统）电源失电，都必须要有应急柴油机组为用电设备提供应急电源。

某核电厂1、2号机组共有5台应急柴油机，每个堆有2台应急柴油机，分

布在核岛；第5台柴油机是备用机组，可以使系统的可靠性达到最大，它分布在

常规岛。柴油发电机组共有六大辅助系统，分别是：燃油系统、润滑油系统、进

排气系统、压缩空气系统、高温水系统、低温水系统，下面就分别介绍这六大系

统的功能以及工艺流程。

2.1燃油系统

系统功能主要用于向柴油机系统不间断的提供燃油。

系统的组成主要由主燃油贮油箱、燃油日用油箱、两台燃油输送泵、燃油增

压泵、燃油机带泵、燃油过滤器、超速保护装置、压力和温度测量仪表、阀门和

压力开关等等。

主储油罐的总储油量是280m?,分布在-8.6层，能满足柴油发电机组以额定功

率输出时可靠运行7天。两台燃油输送泵是互为备用的，其中一台是备用的话，

另一台就是运行泵。柴油机转速比较低的时候启动燃油增压泵。

仪表和控制简单描述：主储油罐的侧面有就地1E级仪表，实时监测主储油

罐内油位，当油位<261m?时会产生低液位报警，当油位<8 m?时，停止两台燃油

输送泵，并产生低低液位报警，这两块仪表是集成在磁翻板液位计里。柴油机转

速比较低的时候启动燃油增压泵。

2.2低温水系统

系统功能：低温水系统用于冷却涡轮增压器后的燃烧空气（2级），并在EDG运行时用于冷却润滑油。

系统组成：低温水膨胀水箱、水处理箱、水处理泵、低温水和润滑油板式热

交换器、空冷器等。

工作流程：首先通过SED系统向水处理箱贮水，加入除锈剂，然后把所有阀

门都关闭，启动水处理泵进行搅拌，水处理泵的起停由位于1/2LHP204CR的控制

开关204CC进行起停的控制，且只能进行手动起停。搅拌之后，通过主回路向低

温水膨胀水箱贮水（低温水处理箱的容积是0.5 m?，但是柴油机满负荷运行7天

也用不了0.5 m?，灌满之后，开始向柴油机补水。通过1/2LHP201PO泵出口分成

两路，一路经过板式热交换器冷却润滑油，在一点处两路水汇合，汇合之后经过

一个恒温阀，这个恒温阀门是35℃开启，45℃全开，阀门可以自动检测温度，冷却完润滑油的水温度升高，一定会经过空冷器进行冷却，冷却的水再回到柴油机。

2.3高温水系统

系统功能：用于在EDG运行时冷却缸套和燃烧进气（1级），并在EDG处于备用状态时预热润滑油和柴油机缸套，以满足柴油机的应急起动要求。

系统的组成：高温水膨胀水箱、高温水机带泵、冷却风机、高温水预热泵、

电加热器、热交换器等。

2.4润滑油系统

系统功能：润滑油系统用于向柴油机的所有旋转部件不间断地、自动的供给

润滑油，以减小摩擦提高部件的耐磨稳定性并冷却部件，系统向旋转表面供给润

滑油是强制性的，即有润滑油泵保证润滑油的供给及循环。润滑轴承及旋转部件

所需的润滑油储备在柴油机的油盘中。

系统组成：润滑油泵、预润滑油泵、过滤器。

系统工作流程：润滑油储存在柴油机的油底壳中，其容量能保证柴油机在额

定功率输出下运行7天。润滑油泵（1/2LHP150PO）安装在柴油机本体里，通过

柴油机的转动带动齿轮来驱动，输送能力为138M3/H。润滑油在柴油机运行时通

过低温水系统来冷却，在柴油机热备用时通过高温水系统来加热，以避免润滑油

温度不足。其中，在预润滑过程中，当润滑油压低于400kPa时，预润滑油泵

（1/2LHP152PO）自动起动，预润滑泵是齿轮泵，以驱动润滑油完成被预热的过

程循环；在润滑油压高于400kPa时，预润滑油泵自动停止运行。润滑油储存在

柴油机的油底壳中，其容量能保证柴油机在额定功率输出下运行7天。

2.5压缩空气系统

柴油机本身没有自行启动能力。要使静止的柴油机转动起来，必须借助于外力，创造柴油机获得第一个工作行程的条件，即在外力作用下进行进气，压缩，

喷油，直至燃油燃烧膨胀做功才能推动活塞自行转动。这一过程称为柴油机启动。

压缩空气系统用作启动柴油机和控制气控阀。设置两个独立的压缩空气启动

系统，每个系统都能单独启动柴油机。每个启动空气瓶内压缩气体的压力范围，

应能够保证柴油机连续启动5次，且每次启动时间在10秒钟以内，期间不需要

给启动空气瓶充气。当柴油机超速需紧急停机时，通过压缩空气对柴油机气缸内

的油回路进行吹扫，以到达快速停机的目的。总的说来，压缩空气系统完成三个

功能：