柴油发电机组水箱液位探头高温报警问题总述

摘要：关于KTA50-G3柴油发电机高低温水膨胀箱频繁发生液位低报警，导致运转人员频繁补水的问题，cummins公司在实际案例中经过对可能的因由进行逐步排 查，较终确认根本起因为高低温水回路存在集气情形，在整个高低温水装置高点增加排烟阀后发电机不正常运行状态，故障解决。借此柴油发电机组高温实例，处理一部分有类同高温问题的用户，可按此例途径进行故障检修。

        某核电厂应急柴油发电机选购cummins公司的KTA50-G3机型，辅机装置包括燃油装置、滑油系统、防锈水装置、起动压空系统、进排烟装置，其中冷却液系统分为发热水系统和低温水装置，过热水详细用于冷却柴油发电机的缸套、缸盖、一级空冷器，低温水装置详细用于冷却滑油及二级空冷器。该核电厂在柴油发电机装置移交生产后，频繁发生高低温水膨胀箱低液位报警情形，补水后很短一段时间内该情形会再次发生，造成了运转负担。较终查明原由为水系统高点集气，通过增加排气阀解决了问题。

        核电厂备用柴油发电机详细用途为在全厂失电工况下，为厂内必要的负荷提供电源。在AP1000项目中，备用柴油发电机不供应核安全相关功能，为非核级后备柴油发电机，仅提供纵深防御相关功能，但是仍为厂内关键设备。每台备用柴油发电机配备多个辅机子系统，这些子系统对于柴油发电机的运行是必须的，主要包括燃油装置康明斯柴油发电机价格、滑油装置、防锈水装置、启动压空装置、进排烟装置和调速系统。

        其中柴油发电机冷却液系统的功能为：柴油发电机运转期间，通过强制循环将柴油发电机及其辅助装置的热量传递到风冷散热器，风冷散热器再将热量散发到大气中去，从而使柴油发电机润滑油及本体工作部件的作业温度维持在安全限值之内。防锈水装置分为过热水和低温水两个系统，发热水装置具体冷却柴油发电机的缸套、缸盖、一级空冷器，低温水装置详细冷却滑油及二级空冷器。该核电厂1号机备用柴油发电机A/B在移交生产后多次发生发热水或低温水膨胀水箱液位低报警。此报警多次产生，均在备载柴油发电机起动运行后，导致运转人员需频繁补水，增加了运行负担。

        据初步浅述，KTA50-G3后备柴油发电机防冻液系统具体包含以下几个重要组成部分：发热水泵、低温水泵柴油发电机生产厂家、风冷散热器、恒温阀、水处理箱、高低温水膨胀箱、隔离阀、高温水/滑油换热器、高温水电加热器、高低温水管路。日常热备用期间发烫水电动泵保持运行，恒温三通阀仅两个阀口打开，低温水泵为机带泵（凸轮轴驱动），仅在柴油发电机启动后运行，因此日常热后备期间高温水部分回路打循环，低温水回路无循环，现场发烫水或低温水膨胀水箱液位低报警均是在启机后发生，可能与水系统循环有关。

        首先初步预判筛选出造成高低温水膨胀箱频繁报警的所有可能起因有五个：

（1）高低温水系统存在外部渗漏点或者存在溢流，日常存在少量渗漏或溢流，启机后装置压力升高，渗漏量增大，引起高低温水膨胀箱液位下降；

（4）高低温水系统中无专门的排气阀，管路装置高点存在集气情形，日常热备载期间始终不能有效静态排烟，只能通过启动后实现动态排气，空气排除后，冷却液整体容积下降，导致高低温水膨胀箱液位下降；

        现场根据上述五种可能的因由逐一进行了清除。在每次季度试验期间目视查看了两台机高低温水系统所有位置，发现并不存在任何渗漏或溢流现象，因此处理了第一种可能的起因。而关于第二种缘由，实际上如果高温水大量渗漏到滑油中，滑油黏度会大幅下降，从而使柴油发电机发生机械故障，严重时会发生拉缸抱缸，但实际上两台机组每次运转期间工艺参数一切正常，也无异常震动、噪声等。观察曲轴箱液位也无明显不正常变化，而跟踪对比历次滑油取样分析参数，发现滑油的水分含量无不正常，也无明显异常变化。

        对第三种因由，经过调研跟踪每次取样流程，发现每次取样的水量较少，基本在500 mL左右，取样频度为3个月，而高低温水系统的总容积均在2m3以上，取样的量对于整体容量来说微不足道，因此不是频繁报警的主要原因。关于第五个因由，每次报警时察看检测实际水位发现液位计读数准确，与实际液位相符，液位计接线正常正确，因此第五个可能起因也已解决。

        至此只剩下第四个原由，因每次水系统补水活动不可防止地会进入部分空气，高低温水系统管路中会残留大量空气，最后空气集中在整个系统的较高点位置。整个高低温水系统基础为封闭装置，仅高低温水膨胀箱有气口与大气联通（图3为高低温水膨胀箱外形图），在热备用期间，低温水回路及过热水部分回路未进行循环，不能高效将管路内部的空气排放至大气，而在柴油发电机启机运行后，高温水和低温水装置有效打循环，部分空气通过膨胀箱气口排放至大气，整个水系统容积减小，膨胀箱液位减小。因此，每次备用柴油发电机A运转之后均会出现膨胀箱液位低报警。

        基础判断得出了唯一可能的起因后，该核电厂通过设计变更在整个柴油发电机高低温水装置的高点，也就是屋顶散热器处增加了排烟阀，在每次补水期间通过打开排烟阀彻底排出系统中的空气。增加排气阀后，通过一年多的观察，发现高低温水膨胀箱液位频繁报警的现状不再发生，问题已处理。

        通过增加排气阀后的持久观察，确认该核电厂高低温水膨胀箱频繁出现液位报警的缘由为管路系统高点存在集气情形，平常热备载期间始终无法有效静态排烟，每次柴油发电机启动后高低温水充分循环，实现了动态排气，空气排除后，防冻液整体容积下降，导致高低温水膨胀箱液位下降。后来类似的情况也出现在该核电厂小型辅助柴油发电机水箱宝管路中，在冬天启机前投入冷却水回路电加热器后缸体温度未上升，不能达到暖机效果。

         经验查，自管路高点开始加热器另一侧温度不能正常上升，验看管路高点集气，排气后问题处理。因此，该问题一定程度上具有普遍意义，从减少核电厂运转人员负担的角度来看，可在柴油发电机冷却水回路高点增加排气设施。