康明斯发电机组不能预热问题详解及损坏排除

　　柴油发电机是应急配电系统重要组成部分，发电机组不能预热，将直接影响发电机组热备及应急启动，使得工艺系统中与安全相关设备无备载电源保障，威胁反应堆安全。通过对柴发发电机组冷却水预热工艺、加热器控制原理、电动泵缺相运转的陈述可知，预热流程电动泵电机长时间缺相运行，导致其电机绕组过热，进而电机烧坏、热继电器动作，引起加热器未达到预设温度而停止工作，造成发电机组无法预热的现象出现。通过更换新电动泵后，重新对发电机组进行预热、启动、带载性能进行试验，试验结果均满足操作程序。至此，发电机组无法预热问题完成事故起因诠释与事故处置、验证。

　　为了满足工艺系统中与安全相关设备用电的可靠性和安全性要求，某试验堆设置两套1000kW应急柴油发电机，柴油发电机的机型为MH1000，作为低压应急交流电源，分别为A、B列设置的380V应急配电系统供电。每套柴油发电机均有能力满足380V应急配电系统的用电要求。

　　康明斯发电机及其燃油系统、空气启动系统是与安全有关的，其设备的安全等级为：机械设备为SC-3级，电气设备为1E级，抗震类别为Ⅰ类。

　　当厂外电源全部丧失，或接到保护系统启动指令后，启动应急柴油发电机，并在预定的时间内有序恢复供电，防止或减少核泄漏损坏的发生。

　　在正常运行期间，柴油发电机一直处于热备用状态，预润滑和预热系统保持康明斯发电机在暖机状态。良好的起动要素使得柴油发电机在收到启动信号后能在短时间内内达到满负荷运转。

　　康明斯发电机不能预热，将直接影响发电机组热备及应急启动，使得工艺系统中与安全相关设备无后备电源保障，威胁反应堆安全。

　　为了保证柴油发电机的应急启动和顺利加载，冷却水需进行预热循环，以维持柴油发电机内部一定温度，确保启动容易，防止燃烧室中燃油和机油的沉积物，减少冷启动磨损，从而保证柴油发电机接到启动指令10秒钟内达到额定电压和额定转速。

　　柴发发电机组膨胀水箱中的冷却液通过电动冷却水泵增压，流经加热器进行加热，再通过柴发发电机组冷却回路，返回膨胀水箱，如此循环，直到冷却水温达到45℃左右，加热器和冷却水泵同时停止作业，预热步骤需持续6小时左右。柴发发电机组冷却水预热工艺见图2所示。

　　预热开始时，电动冷却水泵和加热器同时启动，加热器用于加热柴油发电机冷却水，加热容量9kW，加热后的冷却水由一电动泵循环。电动泵功率271W，运转电流0.57A，加热元件装在加热器中，止回阀用于预防柴油发电机运转时冷却水流经预热器，柴发发电机组冷却水加热器示意图如图3所示。

　　当温度达到恒温器预设值（45℃）时，温控开关2KT触点断开，加热元件和电动泵停止工作，当水温降至40℃时，2KT重新接通，对水进行加热，如此循环。当水温意外高于90℃时，温控开关1KT断开，停止加热。

　　运转人员在下午14时30分，开始对发电机组进行预热，冷却水初始温度18.2℃，16时30分和18时30分两次巡检均发现冷却水水温在逐渐上升，水温分别是25.3℃和37.7℃，直到晚上20时20分，巡检时发现冷却水水温降到预热前状态，水温20.3℃，加热器停止作业，用手触摸发电机组和加热器表面，无明显灼热感，打开控制箱发现热继电器RJ动作，热继电器设置的保护定值为1A。运行人员对预热系统进行隔离，并报专业班组进行修复。

　　通过对康明斯发电机冷却水泵电机对地绝缘电阻进行测试，绝缘良好。绕组直阻进行测试后，发现电机三个绕组直阻严重不平衡，且数值极大，疑似电机绕组烧坏。

　　为了查找电机烧坏的因由，须将电动泵从发电机组上拆下，但是该电动泵的电机和泵是一体的，电机靠冷却水进行冷却，仅仅拆除电机，将使得发电机组冷却液外流。因此，需要将发电机组内冷却液全部排出后，才能对泵进行拆除察看。

　　待机械人员将发电机组膨胀水箱中冷却液全部排出至临时塑料水桶中后，打开冷去水电动泵电机接线盒，在拆除电源线的过程中，发现U相接线极为松动，V相、W相接线紧固，因此，电动泵烧坏是因长时间缺相运行导致。

　　电动冷却水泵为△联接，在额定值下正常运行时，每相绕组的相电流为发电机额定电流（线电流）的倍。当U相断开，如图4所示，U相、W相绕组串联后，再与V相绕组并联接在V、W两相电源上运行。在额定负载不变时，V相绕组的相电流将是最大的，为正常运转时的2倍（即为发电机额定电流的1.16倍），而线路上的线电流增大到额定电流的倍，为0.98A，因电动泵额定运转电流为0.57A，而控制箱配置的热继电器最小保护定值为1A，增大的电流不能使热继电器及时动作，长期缺相运转，温度上升很快，导致该相绕组过热，待热继电器动作时，电机已烧坏。

　　通过对柴发发电机组冷却水预热工艺、加热器控制原理、电动泵缺相运行的陈述可知，预热过程电动泵电机长时间缺相运转，引起其电机绕组过热，进而电机烧坏、热继电器动作，引起加热器未达到预设温度而停止作业，造成发电机组不能预热的现象出现。发电机组不能预热故障因由推演如图5所示。

　　将电源线拆除，拆解电机，发现电机无修复的价值，遂更换新购同规格型号电动冷却水泵一台，回装入系统管路中，如图6所示。为了更好对电动泵过流进行有效保护，将控制箱内原有热继电器更换为同品牌、保护定值为0.63A的热继电器，按照电动冷却水泵额定运转电流的1.1倍配置热继电器。

　　预热前察看测量电动泵对地绝缘电阻（三相绕组对地均大于0.5MΩ）和绕组直阻值（U相：132Ω，V 相：134Ω，W相：132Ω），绝缘良好，绕组直阻不平衡度为1.5%，满足使用方式。

　　开始对发电机组进行预热，检查电动泵三相运转电流均正常，加热器作业正常，运行半小时后，加热器突然停止工作，观察冷却水温与初始温度比较，无明显变化。仅仅加热器附件管路，温度变化明显。察看电动泵绕组直阻正常，无损坏，为了验证加热器控制箱内元器件，尤其是温控开关是否事故，待加热器冷却后（约半小时），将温控开关2KT调节至20℃，重新投入加热器，运转正常。

　　经解读发现，冷却液重新装入发电机组后，电动泵内部会形成气阻，尽管泵在运转，但流量很小，加热器中的热量无法被冷却水及时带走，很快达到温控开关2KT设定值，将加热器切除，发电机组内部冷却水大部分未被加热。

　　为了解决电动泵内气阻现象，将电加热器排气孔螺栓宁松，使冷却液溢出，如图7所示，同时起动加热器和泵运行，待溢出口无明显气泡冒出，停止加热器，拧紧泵上法兰螺栓。

　　重新对发电机组进行预热，每隔两小时检查一次电动泵运行电流，冷却水温度，直到冷却水水温达到45度为止（6h左右），发电机组预热结束。预热过程中，加热系统运行平稳正常，修理前后发电机组预热水温曲线 维修前后发电机组预热水温曲线对比

　　发电机组预热完成后，康明斯发电机就地启动，10秒钟达到额定电压和额定转速，并加载400kW负载检修发电机组带载性能，带载20分钟，检查无不正常。至此，康明斯发电机不能预热问题完成事故排除与验证。

　　柴油发电机是核安全相关系统，发电机组所属设备的日常保养至关重要，设备日常保养应全面且细致，才能保证发电机组的性能不降低，功能完整，保证应急电力供应的可靠。

　　通过对柴发发电机组冷却水预热工艺、加热器控制原理、电动泵缺相运转的透彻解说，预热流程电动泵电机长时间缺相运转，致使其电机绕组过热，进而电机烧坏、热继电器动作，导致加热器未达到预设温度而停止工作，造成发电机组无法预热的现象出现。将电动泵更换后，对发电机组预热、启动、带载性能进行试验，试验结果均满足要求，发电机组不能预热问题完成损坏处理与验证。

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