核电各类柴油发电机组的设计、成套、试验和供货

技术简介
技术研发背景：随着国际能源供应形势日趋紧张，中国目前正在加速发展核电产业，核电作为一种清洁能源为了满足电力需求的快速增长、优化能源结构、减少环境污染、促进经济能源可持续发展具有重要战略意义。
应用领域和技术原理：核电各类柴油发电机组主设备采用与核级柴油发电机组主设备不同型号的柴油发电机组，额定功率为200～9500kW，作为核级柴油发电机组的备用机组，向安全停堆有关负载提供充足、可靠的电力，保证堆芯的冷却及余热的排出。
由弹性联轴器将柴油机和发电机连接安装在刚性的公共底架上，公共底架通过有限元应力分析计算，以保证结构的合理性和足够的刚性和强度，公共底架与基础之间装有隔振器，以防止基础与机组之间振动的传递，确保机组在要求条件下的正常运行。其辅助系统包括起动空气系统、冷却水系统、润滑油系统、燃油系统、进排气系统，辅助设备包括压缩空气系统单元、储气罐，燃油输送单元，内循环单元（含燃油系统、润滑油系统、冷却水系统设备），进气过滤器、排气消声器，以及全套电气控制设备。作为备用电源发电机组，备用状态下自动保持储气罐压力，高温水自动预热、循环，润滑油持续预热预供，机组采用空气马达起动，保证应急状态下快速起动并带载运行。
主要理念及技术突破
（a）满足国内外相关法规、标准及项目规范书要求，技术性能指标满足规范书要求；
（b）在应急工况时机组能快速起动并带载，有效执行其安全功能；
（c）通过各种应力、强度计算，各系统参数匹配计算及轴系扭振测试，机组带有完备的控制、监测、调整、保护装置，并可与主控室进行信号联络，保证了机组的高可靠性和在各种运行工况下的正常运行；
（d）系统模块化设计，结构紧凑、便于安装；
（e）部分重要功能进行冗余设计和实施，增强机组的可靠性、稳定性和环境的适应能力。

技术指标

序号	项目名称		要求的主要性能指标	实际达到的性能结果
1	机组额定输出功率		3000kW	3000kW
2	额定电压		6300V	6300V
3	额定频率		50Hz	50Hz
4	调速性能	稳态调速率	5%(0～８%)	0.1%
5		瞬态调速率	±5%	突加20%额定负载，-1.8%, 突卸100%额定负载，5%
6		转速波动率	±0.4%	0.05%
7		转速恢复时间	3s	突加20%额定负载，2.9s
8	电压特性	稳态电压调整率	±5%	0.08%
9		瞬态电压调整率	±15%	突加20%额定负载，-4.5% 突卸100%额定负载，14.5%
10		电压恢复时间	1s	突加20%额定负载，0.8s
11		电压波动率	±0.5%	0.02%
12	起动时间		＜15s	双马达起动10.1s
13	机组振动	底座处振动单振幅	＜0.08mm	0.045mm
14	机组振动	其余各处	＜0.5mm	0.067mm
15	机组起动及带载可靠性		≥0.95	连续50次起动及带载试验无失败，0.986

从表中主要性能指标要求值和实际值比对可以看出，柴油发电机组从设备选型、通过各种计算及设备生产控制、安装试验等全过程所采取的各种措施是非常有效的，机组性能达到了国内外同类产品先进水平。

技术特点

(1)自主研发了完备的控制、监测、调整、保护装置，通过科学的设备选型、容量计算、参数匹配计算、底架应力计算、轴系扭振测试等措施，机组性能完全满足核电厂运行要求。而国外机组运营成本较高、备品备件的供应周期长、采购商缺少话语权、设备资料不充分等。
(2)国产化研制的柴油发电机组技术性能指标与国外机组性能指标在同一量级，快速起动及带载试验验证本机组同样具有高的带载运行可靠性。
(3)从结构形式看，国产化柴油发电机组与国外机组相比，同样是采用模块化设计，柴油机与发电机自成撬体，集成了油水预热预供单元，燃油输送系统也自成单元，具有同样的优越性。
(4)基于采购方面因素的考虑和技术规范书要求，两机组冷却水均为闭式双循环，国外机组通过自带风扇散热器对系统进行冷却，国产化柴油发电机组通过外部冷却水对系统进行冷却，两种冷却方式均能保证机组正常工作。
(5)为提高系统安全性和可靠性，国产化研制机组起动系统采用冗余设计，提供两套独立的气动马达起动系统。控制回路同样设置冗余起动回路，两回路之间相互独立，从供电电源的提供到执行元件均采用了冗余器件。通过机组起动性能试验证明,两套起动系统中任意一套均能满足快速起动要求。国外机组采用蓄电池供电，一套电马达直接起动。
(6)均提供与电厂电网同期操作手段。国产化柴油发电机组设有手动和自动两套同期装置，手动同期装置作为自动同期装置的备用，国外机组只带手动同期装置。
由此可见，国产化柴油发电机组，其性能指标和安全可靠性达到了世界同类产品水平，完全可以替代国外产品，而保证在核电厂要求的条件下正常运行。

技术水平

国际先进

应用领域和范围

核电各类柴油发电机组

技术状态

批量生产、成熟应用阶段

合作方式

技术服务

投入需求

2000万元

转化周期

2年

预期效益

国产化研制成功，打破了依赖国外设备的局面，填补了国内空白，降低了成本，便于运行维护，为核电设备国产化打下了坚实的基础，对我国核电行业其他设备国产化具有推动作用，为提升核电厂安全防御能力提供了可靠的设备，为我国核电发展中对不同功率档次备用电源选择提供了便利和条件，也为其他行业柴油发电机组的集成提供了优化的、结构紧凑的、运行安全可靠的技术支撑。并为核电设备国产化积累了丰富的设计和成套试验的经验，提升了技术应用能力，进一步完善了试验验证手段，探索建立一套适合我国现有工业水平和标准体系的核电柴油发电机系统成套设计体系。预计未来5年经济效益达到2亿元。

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