核电厂应急柴油机启动失败故障分析与处理论文_黄健彬,陈晨

摘要：应急柴油机是核电厂应急电源系统的动力，当全厂断电的超设计基准事故状态下，柴油机启动为设备供电，其可靠性直接影响核电机组安全稳定运行。针对某核电厂试验过程出现的启动失败故障，结合柴油机启动回路组成及工作原理，对可能原因进行分析排查，确定了柴油机启动失败根本原因，完成缺陷处理，确保了柴油机安全稳定运行。

关键词：应急柴油机；启动失败

1 概述

应急柴油机[1]为核电厂独立电源系统的动力，一旦核电厂发生事故时，柴油机启动为安全设备供电。四台核电机组有9台应急柴油机，均采用德国MTU公司生产的20V956TB33机型，为直喷式四冲程柴油机，共有20个气缸，呈60°V型分布，采用水冷方式冷却，两级涡轮增压，额定转速1500rpm，额定功率6000kW。

2 故障描述

该应急柴油机执行低功率试验过程中，柴油机启动信号下达，但柴油机未启动，现场发出嗡嗡嗡声音，柴油机未转动，启动失败。现场针对该缺陷对可能原因进行排查，最终查明原因为进气母管止回阀锈蚀卡涩，更换新止回阀后，柴油机启动成功。

3 柴油机进气系统介绍

柴油机启动压缩空气进气分为三路，两路进气缸，一路进空气分配器。空气分配器由凸轮轴驱动，它按发火顺序将压缩空气送至各启动阀，启动阀又控制气缸的进气燃烧，然后气缸活塞依次做功驱动柴油机转动。压缩空气进气流程如图1所示，红色为两路压缩空气经主启动阀（250/251EL，启动信号触发电磁先导阀250/251VA使压缩空气释放打开主启动阀）汇集进入空气分配器及气缸，紫色回路为红色回路分支汇集进入气缸燃烧。

图1 柴油机启动进气简图

4故障原因分析与排查

针对现场现象，针对启动回路，从曲轴卡涩、废气涡轮增压器空气进气蝶阀未开启、空气限流阀卡涩未开启、启动空气分配器压缩空气分配顺序错乱、两列主启动阀（250/251EL）均未打开、进气母管止回阀卡涩等原因进行分析排查。

（1） 柴油机曲轴卡涩，无法转动。使用专用盘车工具进行盘车两圈，盘车顺畅无卡涩，排除柴油机曲轴卡涩造成柴油机无法转动。

（2）废气涡轮增压器[2]空气进气蝶阀未开启。涡轮增压进气控制蝶阀结构如图2所示，废气涡轮增压功能为进气预热，其空气进气蝶阀需要在柴油机启动时开启。对执行气缸进行泄漏检查未发现明显泄漏，手动动作检查涡轮增压器空气进气蝶阀，动作灵活无异常，明显听到阀板到位声音；.通过阀轴与连杆标记，动作过程标记未错位，连杆与阀轴连接正常，阀轴与阀杆为花键连接，连接可靠排除废气涡轮增压器控制进气阀门未开启。

1-废气涡轮蜗壳 2-空气进气蝶阀 3-执行气缸 4-废气进气蝶阀

图2 涡轮增压进气控制蝶阀结构图

（3）空气限流阀卡涩未开启。空气限流阀为图1紫色回路252EO，作用为调整柴油机启动过程中进气系统空气流量，限流器为弹簧式结构，如图3所示，拆卸限流器从插头处按压动作灵活，排除卡涩造成进气不足。

1-滑阀 2-插头

图3 空气限流阀结构

（4）启动空气分配器压缩空气分配顺序错乱。空气分配器功能是柴油机启动过程中按气缸点火顺序为每个汽缸分配压缩空气。拆解空气分配器检查，分配盘无异常磨损，配气顺序与厂家设计要求一致，配气顺序正确。排除空气分配器压缩空气分配顺序错乱。

15-端盖 20-分配盘

图4 启动空气分配器结构

（5）两列主启动阀（250/251EL）均未打开，造成压缩空气无法进入。两列主启动阀独立且各自由先导阀控制，只要有一路可以打开柴油机即可运转，同时故障的可能性小，通过图5启动波形

可得柴油机启动6秒内转速保持在61rpm，结合可得主启动阀未打开原因可能性极低，可排除。

图5 启动波形图

（6）进气母管止回阀卡涩，空气无法进入。止回阀为升降式止回阀，现场拆解发现弹簧已无法按压，卡涩严重，设计要求为＞1bar开启，已不符合要求，柴油机启动过程中，止回阀由于锈蚀卡死，压缩空气到达止回阀阀芯处却无法顶开，空气无法通过，造成没有空气进入气缸推动做功，柴油机无法转动，启动失败。

图6 止回阀

通过分析排查，确认柴油机无法启动的原因为进气母管止回阀卡涩，造成空气无法进入，柴油机启动失败。排查其他逆止阀未发现异常，分析母管止回阀锈蚀卡涩为个例可能性大。

更换新止回阀后重新执行试验柴油机启动成功，缺陷完成处理。

5 总结

维修人员结合应急柴油机零部件功能及结构原理，结合现场启动失败现象，对可能原因进行逐一排查，最终确认进气母管止回阀卡涩，造成空气无法进入，柴油机启动失败，通过更换止回阀后启机试验成功，保证应急柴油机安全稳定运行。此次缺陷处理为后续柴油机缺陷处理积累了宝贵经验，对提高柴油机可靠性起到重大帮助。

参考文献

［1］罗子华，黄大明，韦志康，姚起宏.柴油机调速器概述[J].拖拉机与农用运输车，2007（02） ：12-13.

［2］王小燕.柴油机废气涡轮增压器及其故障诊断[J].中国特种设备安全，2008（04） ：18-20.

论文作者:黄健彬,陈晨

论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期

论文发表时间:2020/5/8