MTU柴油机系统及结构

MTU 柴 油 机 系 统 及 构

结

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前言

采用我国自主研发的CPR1000技术路线的核电站，为防御自然或人为故障阻碍核电厂安全功能的实现，在NI区域内布置了应急柴油发电机组作为电厂应急后备电源。厂区应急柴油发电机组代码为LHP/LHQ，为厂用电系统6.6KV应急母线LHA、LHB的厂内备用电源。当厂用机组母线LGB、LGC因失去厂外电源或母线本身故障造成停电事故时，柴油发电机组启动确保应急母线LHA、LHB的供电，从而保证反应堆的紧急安全停堆，防止重要设备因厂用电系统的失去而造成损坏。其质量等级为QSR，是与质量和安全相关系统。

核电站每台机组设置2台应急柴油发电机组，全厂共有4台应急柴油机发电机组，分别为1LHP、1LHQ、2LHP、2LHQ。其中LHP作为LHA母线的备用电源，为A列系统。LHQ作为LHB母线的备用电源，为B列系统。4台柴油发电机组设计完全相同，每台发电机组的额定输出功率为6MW。

本书简要介绍了6.6KV应急柴油发电机系统的组成、结构和安全功能，重点讲述了956V20TB33系列柴油机的结构以及重要部件的工作过程和原理，整理了电站日常柴油机试验的主要过程，希望能够帮助青年员工提高对柴油发电机设备的认识。由于编者水平和上游文件的限制，书中难免有疏漏或错误，敬请读者批评指正。

目 录

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第一章 应急柴油发电机系统总述 .......................................................................................................................... 4 1.1 系统简介 ...................................................................................................................................................... 4 1.1.1 系统设备组成 ...................................................................................................................................... 4 1.1.2 设计基准.............................................................................................................................................. 4 1.1.3 柴油发电机组本体设计要求 .............................................................................................................. 5 1.1.4 柴油发电机组辅助设备的设计要求 .................................................................................................. 6 1.1.5 柴油发电机现场布置 .......................................................................................................................... 7 1.1.6 MTU柴油机性能参数 ........................................................................................................................... 9 1.1.7 SIEMENS发电机性能参数 ................................................................................................................... 9 1.1.8 柴油机仪控系统 ................................................................................................................................ 11 1.1.9 LHP/Q系统在电源系统中的位置 ..................................................................................................... 11 1.1.10 运行技术规范对LHP/Q系统可用性的要求 ................................................................................ 12 第二章

MTU柴油机工作原理 ............................................................................................................................. 15

2.1内燃机的主要名词 ..................................................................................................................................... 15 2.2进气冲程作用 ............................................................................................................................................. 17 2.3压缩冲程作用 ............................................................................................................................................. 17 2.4做功冲程作用 ............................................................................................................................................. 17 2.5排气冲程作用 ............................................................................................................................................. 18 2.6换气过程分析 ............................................................................................................................................. 18 第三章

MTU柴油机结构介绍 ............................................................................................................................. 20

3.1机体简介 ..................................................................................................................................................... 20 3.2 曲轴箱 ........................................................................................................................................................ 21 3.3主要零部件介绍 ......................................................................................................................................... 22 3.3.1防爆孔门(代码：165/166/167/168VH) ................................................................................................ 22 3.3.2 曲轴箱呼吸器： .................................................................................................................................... 23 3.3.3 传动齿轮系： ........................................................................................................................................ 24 3.4 运动件 ........................................................................................................................................................ 25 3.4.1 曲轴 ........................................................................................................................................................ 25 3.4.2连杆 ......................................................................................................................................................... 26 3.4.3活塞组件 ................................................................................................................................................. 27 3.4.4 减震器 .................................................................................................................................................... 28 3.4.5 缸头 ........................................................................................................................................................ 29 3.4.6 下弹簧座 ................................................................................................................................................ 30 3.4.7 减压阀 .................................................................................................................................................... 31 3.4.8 气阀齿轮 ................................................................................................................................................ 32 3.4.9 凸轮轴减震器 ........................................................................................................................................ 34 3.5 柴油机控制 ................................................................................................................................................ 34 3.5.1电子调速器（电液式）代号：100UC .................................................................................................... 35 3.5.2 传动装置（此部分由于杆状零件太多，用词不太确切） ................................................................. 36 3.5.3 涡轮增压 ................................................................................................................................................ 37 3.5.3.1高压级涡轮增压机（代码：300/302/304/306/308CO) .................................................................. 38 3.5.3.2 低压级涡轮增压机（代码：301/303/305//307//309CO) ............................................................. 40 第四章 柴油机主要系统 ........................................................................................................................................ 41

1.1进气系统 ..................................................................................................................................................... 42 1.1.2排气系统 ................................................................................................................................................. 43 1.1.3空气过滤器（代码：300/302/303/304/305/306FI） ........................................................................ 44 1.1.4高压级中冷器（代码：305/306RF） .................................................................................................... 45 1.1.5低压级中冷器（代码： 300/301/302/303/304RF） .......................................................................... 46 1.1.6紧急切断气源阀（代码：300/301VA） ................................................................................................ 47 1.1.7疏水管线 ................................................................................................................................................. 48

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1.1.8 二级增压 ................................................................................................................................................ 49 1.1.9排气消音器（代码：300ZI）................................................................................................................ 51 1.1.10增压空气预热器（代码：200/201EX） .............................................................................................. 52 1.1.11供油设备 ............................................................................................................................................... 53 1.1.12 喷油泵 .................................................................................................................................................. 54 1.1.13燃油泵的出油阀和减压阀 ................................................................................................................... 57 1.1.14 喷油器 .................................................................................................................................................. 58 2.1供油系统 ..................................................................................................................................................... 61 2.1.2泄漏燃油储存箱（代码：102BA） ........................................................................................................ 63 2.1.3泄漏燃油储存箱（代号：100/101BA） ................................................................................................ 64 2.1.4 燃油泵（代号：124PO） ...................................................................................................................... 64 2.1.5手摇泵（代码：100PO） ....................................................................................................................... 66 2.1.6燃油转运泵（代码：102/103PO） ........................................................................................................ 67 2.1.7燃油预过滤器（代码：100FP） ............................................................................................................ 68 2.1.8燃油过滤器（代号：100/101FF） ........................................................................................................ 69 2.1.9限压阀 ..................................................................................................................................................... 71 2.1.11冷却水泵（代码:200/201/202PO） .................................................................................................... 73 2.1.12主冷却水泵（代码：200/201PO） ...................................................................................................... 74 2.1.13增压空气冷却水泵（代码：202PO） .................................................................................................. 75 2.1.14预热水泵（代码：203PO）.................................................................................................................. 76 3.1主冷却水系统 ............................................................................................................................................. 77 3.1.1增压空气冷却水 ..................................................................................................................................... 79 3.1.2膨胀水箱（代码：200/201BA） ............................................................................................................ 80 3.1.3呼吸阀（代码：208/209VC）................................................................................................................ 81 3.1.4电加热器组件（代码：202RS） ............................................................................................................ 82 3.1.5风冷器（代码：200RS） ....................................................................................................................... 83 3.1.6逆止阀（代码：223VC） ....................................................................................................................... 83 3.1.7温控阀（代码：200/201AJ）................................................................................................................ 84 3.1.8润滑油泵 ................................................................................................................................................. 86 3.1.9主润滑油泵（代码：150/151PO） ........................................................................................................ 86 3.1.10泄压阀 ................................................................................................................................................... 88 3.1.11阀座润滑油泵（代码：152PO） .......................................................................................................... 89 3.1.12预润滑泵和排油泵（代码：153PO和155PO） .................................................................................. 91 3.1.13润滑油输送泵（代码：154PO） .......................................................................................................... 92 4.1油温控制系统 ............................................................................................................................................. 93 4.2运动件润滑油系统 ..................................................................................................................................... 94 4.2.1主润滑油过滤器（代码：150/151FF） ................................................................................................ 96 4.3阀动装置润滑油系统 ................................................................................................................................. 98 4.4活塞冷却油系统 ......................................................................................................................................... 99 4.4.1活塞冷却油过滤器： ........................................................................................................................... 100 4.5阀座润滑油系统 ....................................................................................................................................... 101 4.6预润滑系统 ............................................................................................................................................... 102 4.6.1磁盘过滤器（代码：152FF）.............................................................................................................. 103 4.6.2油水热交换器（代码：150/151EX） .................................................................................................. 105 4.6.3压差调节阀（代码：151LP）.............................................................................................................. 106 4.6.4减压阀（代码：155VH） ..................................................................................................................... 108 4.6.5减压阀（代码：154VH） ..................................................................................................................... 109 4.6.6安全阀（代码：178VH） ..................................................................................................................... 110 4.6.7压力保持阀体（代码：157/158/159VH） .......................................................................................... 111 4.6.8压力保持阀（代码：160VH）.............................................................................................................. 112 4.6.9加压阀 (代码：157/158/159VH) ........................................................................................................ 113 4.6.10逆止阀（代码：162VH） ................................................................................................................... 114 4.6.11逆止阀 (代码：179/180/181/182/183/184/185/186/187/188VH) .............................................. 115 4.6.12限流器逆止阀（代码：161VH） ........................................................................................................ 116 4.6.13润滑油系统温控阀（代码：150/151AJ） ........................................................................................ 117

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5.1启动系统（引擎逆时针转动）................................................................................................................ 118 5.1.1电磁三通阀（代码：250/251VA） ...................................................................................................... 120 5.1.2二位三通阀（代码：250/251EL) ........................................................................................................ 121 5.1.3启动空气分配器（代码：250/251DR） .............................................................................................. 122 5.1.4启动阀（代码：620—639VA）............................................................................................................ 123 5.1.5 安全阀 .................................................................................................................................................. 124 5.1.6逆止阀（代码：292/293VA）.............................................................................................................. 125 5.2停机系统 ................................................................................................................................................... 126 6.1 主机弹性底座 .......................................................................................................................................... 128 6.2 机座框架 .................................................................................................................................................. 129 7.1压缩空气供应系统 ................................................................................................................................... 130 7.1.1电磁阀（代码：300/301EF）.............................................................................................................. 131 7.1.2自动限流器（代码：252EO）.............................................................................................................. 132 7.1.3减压阀（代码：257/258VA）.............................................................................................................. 133 7.1.5 阀组 ...................................................................................................................................................... 135 7.1.6活页阀（代码：200VC） ..................................................................................................................... 136 7.1.7蓄能器 （代码： 300/301/302/303/304/305/306/307 BG） ........................................................ 137 7.1.8 蓄能器（代码：151CO） .................................................................................................................... 138 7.1.9 蓄能器（代码：150CO） .................................................................................................................... 140 7.1.10 联轴器 ................................................................................................................................................ 141 第五章 柴油机定期试验 ...................................................................................................................................... 142

5.1低功率试验（PTXLHP/Q01） ................................................................................................................... 142 5.1.1试验目的 ............................................................................................................................................... 142 5.1.2试验周期 ............................................................................................................................................... 142 5.1.3 存在的风险/对策 ................................................................................................................................ 142 5.1.4操作过程 ............................................................................................................................................... 143 5.2满功率试验 ............................................................................................................................................... 143 5.2.1试验目的 ............................................................................................................................................... 143 5.2.2试验周期 ............................................................................................................................................... 143 5.2.3存在的风险/对策 ................................................................................................................................. 143 5.2.4操作过程 ............................................................................................................................................... 143 5.3 厂用电运行情况下柴油发电机组启动检查（PTXLHP/Q03） ............................................................... 144 5.3.1 试验目的 .............................................................................................................................................. 144 5.3.2试验周期 ............................................................................................................................................... 144 5.3.3存在的风险/对策 ................................................................................................................................. 144 5.3.4操作过程 ............................................................................................................................................... 144 5.4启动用压缩空气罐的充注试验（PTXLHP004） ...................................................................................... 145 5.4.1试验目的 ............................................................................................................................................... 145 5.4.2试验周期 ............................................................................................................................................... 145 5.4.3风险分析 ............................................................................................................................................... 145 5.4.4操作过程 ............................................................................................................................................... 145 5.5日用燃油罐紧急排油试验（PTXLHP005）（应该不存在了） .............................................................. 145 5.6低功率试验（PTXLHP/Q006） ................................................................................................................. 145 5.6.1试验目的 ............................................................................................................................................... 145 5.6.2试验周期 ............................................................................................................................................... 146 5.6.3风险分析 ............................................................................................................................................... 146 5.6.4操作过程 ............................................................................................................................................... 146 5.6.5柴油机与电气盘LHA并网延迟时间检查（PTXLHP007）（不清楚试验过程） 错误！未定义书签。

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第一章 应急柴油发电机系统总述

1.1 系统简介

核电站厂区应急柴油发电机组代码为LHP、LHQ，为厂用电系统6.6KV应急母线LHA、LHB的厂内备用电源。当厂用机组母线LGB、LGC因厂外主电源失电或母线本身故障造成停电事故时，此柴油发电机组确保应急母线LHA、LHB的供电，从而保证反应堆的紧急安全停堆，并防止重要设备因厂用电系统的失电而造成损坏。其质量等级为QSR，是与质量和安全相关系统。

阳江核电站每台机组设置2台应急柴油发电机组，全厂共有4台应急柴油机发电机组，分别为1LHP、1LHQ、2LHP、2LHQ。其中LHP作为LHA母线的备用电源，为A列系统。LHQ作为LHB母线的备用电源，为B列系统。4台柴油发电机组设计完全相同，每台发电机组的额定输出功率为6MW。

为确保应急母线供电的可靠性，IEEE387-1974规定应急柴油发电机必须在10秒内启动并建立起额定电压和额定频率。应急柴油发电机应在接收到启动信号10S内达到额定转速和电压，同时按带载程序陆续将应急母线上的负荷重新投入运行。核电站运行技术规范要求，在反应堆功率运行模式（RP）下，LHP/Q出现一个内电源不可用，记第一组I0，3天内机组开始向NS/RRA模式后撤；LHP/Q出现两个内电源不可用，记第一组I0，1小时内机组开始向NS/RRA模式后撤。

鉴于LHP/Q系统的重要性，与该系统相关的技术人员必须具备对故障的快速分析、诊断、定位与处理的能力，提高对LHP/Q的维护质量和水平，减少LHP/Q系统不可用时间，确保核电机组安全稳定运行。 1.1.1 系统设备组成

每台柴油发电机组包括以下设备： 一台柴油机

一台发电机（包括励磁系统和保护装置）

柴油机的辅助系统：包括启动空气系统、燃油系统、润滑油系统、冷却水系统、进排气系统、仪表控制系统、厂房通风系统和消防系统等。 1.1.2 设计基准

应急柴油发电机组和柴油机的辅助系统（空气启动、燃油供给、润滑油、冷却水）都

必须具有

极好的起动和运行可靠性。

为了确保柴油机辅助系统可靠性，应该把下述性能考虑到设计中去。 — 每台柴油发电机组安装在独立厂房内。

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— 每台柴油发电机组配备两个独立的空气启动系统，每套系统都要有能力起动柴油发电机组。

— 每台柴油发电机组配备有它自己的燃料贮存系统。 — 每台柴油发电机组配备有一个分隔的冷却水系统。

— 当柴油发电机组处于备用状态时，为了防止柴油发电机组在起动时和带载运行对机械部件

损坏，必须对冷却水和润滑油系统加热，采取连续循环措施。

在应急情况下，需要把柴油发电机组起动起来时，柴油发电机在接到起动信号10 秒钟内，就

能够达到额定转速和额定电压，并且，按照一个确定的带载顺序自动地接上各个负荷组。柴油发电

机所带设备为21 台泵、3 台制冷机组，核岛、常规岛主要照明：

JPP 2 台泵、RCV 3 台泵、EAS 2 台泵、RIS 2 台泵、SEC 4 台泵、ASG 2 台泵、 RRA 2 台泵、 RRI 4 台泵、一回路稳压器加热装置、DEG 制冷机组3台、NI 核岛应急照明、CI 常规岛应急照明。 在重新加载运行期间：

—频率不得低于额定频率的95%（47.5Hz） —电压不得低于额定电压的75%（4950V）

—在每个负荷阶跃时间间隔的40%以内，频率必须恢复到额定频率的98%（49Hz），电压恢复到额定电压的90%（5940V）

—在重新加载顺序所规定的阶跃中，当最大单台负载电机没有带起来的时候，可以在下一个重新加载的阶跃时间内，或者在所有的负载都圆满的带起来时，重新对该电机进行加载。 —在满负荷卸载时，柴油发电机转速增加必须不超过额定转速和超速跳闸整定值之差的75%。 1.1.3 柴油发电机组本体设计要求 — —

由于外部故障，在小于5 秒钟的时间内，发电机端子上的三相或两相短路。 发生超速故障时，柴油机转速不得超过额定转速的115%。

—

在1.2倍额定转速下超速运行5秒钟。

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— 过电压（在大约50HZ 频率时）

1.4 倍额定电压，4 秒钟 1.2 倍额定电压，3 分钟

— 波形为1.2/50 微秒和200/1500 微秒，其峰值幅度为25KV的电网过电压。 —

相位差从120°到180°的非同期并网至少两次。

1.1.4 柴油发电机组辅助设备的设计要求 ? 燃油系统

每台柴油发电机组要设置一个贮存燃油的大油罐，其容量可供柴油发电机组以额定功率运行7 天的燃油。当柴油发电机运行时，有两台100%容量的电动泵，一台运行，另一台备用。从贮油罐通过电动泵连续向安装在柴油机控制室上层的日用燃油箱供油，日用燃油箱的容量足以供柴油发电机在1.1 倍额定功率下运行4小时。泄漏的燃油收集并存储在一个密闭的容器内，并应设计容器与日用油箱间的输油管线使漏油可以自动重复使用。 ? 润滑油系统

润滑油通过柴油机油底壳进行储存和循环，油底壳通过适当的方式可以补充润滑油，在柴油机运行期间当油位低于设定值应可自动补充润滑油。不允许靠重力排出油底壳中的润滑油而需采用电动泵。油底壳的最低容量需要满足柴油机额定功率运行7天的消耗，如不能达到该要求，可在柴油机上方另外设置润滑油储存箱。润滑油系统设计中应考虑柴油机在备用状态下的预润滑，以保证柴油机在接到启动信号后的10秒内能够成功启动。 ? 冷却水系统

冷却水系统通过温控三通阀控制在一个适当的温度，冷却水由机带泵驱动实现循环。在涡轮增压器的中冷器后要装有疏水器。膨胀水箱要垂直安装，其容量要大于柴油机满功率运行时冷热态冷却水膨胀量的50%，膨胀水箱上装有溢流管。冷却水系统设计中应考虑柴油机在备用状态下的预热，以保证柴油机在接到启动信号后的10秒内能够成功启动。 ? 启动空气系统

每台柴油发电机组都装有两套独立可同时使用的启动空气系统，每套启动空气系统可独立连续启动柴油机5次，启动空气分配器需用齿轮驱动防止意外的串动，每套启动空气系统内配备一台压缩空气生产装置，其组成如下： —一个空气冷却式自动启停的电动空气压缩机

—一台干燥器，控制压缩空气的露点始终处在低于环境温度之下

—三个空气储存罐

—启动空气入口电磁阀，此阀需有手动操作功能 —位于压缩机和空气入口止回阀之间的常压阀门 —空气储存罐低点处设有疏水阀。

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空气压缩机容量足以在70分钟内将气体压力提高到40bar，压力范围足以保证无需向空气储存罐再补充气体的情况下可连续5次启动柴油机，每次在10秒钟之内。

每个汽水分离器装有排水或电磁排水阀，以保证定期排出冷凝水，还需提供一个手动疏水阀（常闭状态）。 ? 进排气系统

柴油机排烟管应采用合适类型的消音器，满足噪音规定要求。柴油机排烟管道上应布置法兰连接的膨胀节，排烟管的支架应能够满足管道的自身膨胀要求，排气管应设置保温并控制排气末端温度，以防止结露腐蚀管道，设计中应避免雨水进入消音器，在所有运行工况下，即使消音器后部管道出现故障也决不能阻滞排烟的流动。

涡轮增压器从柴油机厂房内吸入空气，在厂房吸入口处应设置消音器。 ? 速度控制器和超速系统

速度控制和超速探测系统在电气上是独立的，超速探测通过探测器来实现，速度控制器被设计为可以远距离调节速度整定值，这是在日常实验期间柴油机同期并网或向厂用设备提供电能所必须的要求。可以手动调节控制器的速度整定点。 1.1.5 柴油发电机现场布置

每台机组有 2 台柴油发电机，分别为A列和B列,A列是LHP柴油发电机组，B列是LHQ柴油 发电机组。LHP—LHQ 柴油发电机系统布置在 7 个标高上： ? -8.6m 标高： 燃油贮存间 地点：D001、D002 房间

燃油罐使发电机组能在满功率情况下，自给运行大约7 天时间。在燃油罐上有三个检修用的人孔，每五年或八年检修柴油机组时，需要打开人孔检查罐内锈蚀情况。在这些房间内安装泡沫发生器灭火系统。 ? -1.50m 标高：电缆层 地点：D101、D103

柴油机电缆层和冷却水管道的一部分走此标高，电缆层与冷却水管道间用半个实体墙面隔开，防止冷却水泄漏淹没电缆，该标高为柴油机冷却水的最低点，负责充排水的阀门布置

在此处。

? +0.80m 标高：柴油发电机、空压机、控制柜间 房间：D201、D202、D203

（Ⅰ）柴油发电机组和控制设备发电机组间 — 该房间包含柴油发电机组自身。

— 从润滑油箱向油底壳输送润滑油的电动泵。 — 005FI空气预过滤器。

— 两条用于检修的单轨行车3.5T。 （Ⅱ）电气间

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从这个房间操作员能够进行与柴油发电机组运行有关的操作，以及获得使用它所必需的全部信

息，仪控系统和电气配电柜均在此房间。 — LCP设备参数状态显示屏幕。 — 柴油发电机仪控柜。

— 900AR 交流发电机的整个励磁电压调节系统。 — 柴油发电机、空压机设备电气配电柜。 （Ⅲ）空气压缩机房间

该房间包括有为生产40bar 压缩空气的2 台空气压缩机和2 台干燥空气的干燥器。 ? +3.85m 标高：日用燃油箱、润滑油箱、压缩空气储存罐 房间：D301、D302 — 柴油机日用油箱 — 柴油机润滑油箱 — 压缩空气储存罐

? +8.40m 标高：风扇冷却器，排气消音器，厂房排风机 房间：D401、D402 —

由风扇200ZV至207ZV，8 台风机冷却柴油发电机组冷却水，热交换器面向百页窗靠风机抽风冷却。

— —

厂房排风机布置在该标高，用以控制柴油机厂房温度。 排气消音器主体布置在此标高。

? +15.20m 标高：膨胀水箱

房间：无 —

冷却剂膨胀水箱200BA/201BA布置在该区域，用金属支架固定在墙壁上。

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? +21.20m 标高：排烟管 房间：无

该区域由一砖墙屏蔽层保护排烟管道免受强风的影响，此排烟管装有防雨帽，防止雨水通过排烟管进入汽缸。 1.1.6 MTU柴油机性能参数

柴油机由德国MTU DIESEL公司生产供货，其具体的参数如下： 柴油机型号： MTU20V956TB33 持续功率： 5720KW/1500n/min 瞬时过载能力： 10% 进气温度： 40℃ 增压空气冷却水温： 55℃ 进气压差： 15mbar 排气压差： 30mbar 工作方式 四冲程、单作用 燃烧方法 直接喷射 增压方式 废气涡轮增压 冷却方式 水冷 结构型式 V型60° 气缸直径 230mm 活塞冲程 230mm 气缸工作容积 9.56L 气缸数 20 总工作容积 191.2L 压缩比 12:1 从输出端看旋转方向 逆时针 柴油机净重 20700kg 1.1.7 SIEMENS发电机性能参数 ? 发电机部分

制造商： 西门子

设备型号： 1DU1540-4AD02-Z 名义功率： 7500KVA 名义电压： 6600V 名义电流： 656A 30S电流过载容量： 984A 10

1小时110%Pn超功率电流： 722A 频率： 50Hz 相数： 3 额定转速： 1500rpm 最高转速： 1800rpm 接线形式： 功率因子： 0.8 额定励磁电流： 401A 额定励磁电压： 97V 润滑方式： 冷却方式： 环境温度： 50重量： 26900KG ? 励磁机部分

制造商： 设备型号： 1JG3303-7HU06-Z 额定功率： 41.3KW 额定电流： 301A 过载能力： 46.7kW 额定频率： 150Hz 额定转速： 1500rpm 最高转速： 1800rpm 绝缘等级： F 功率因子： 1

星形 轴承油润滑 风冷 ℃ 西门子

额定励磁电流： 5.5A 额定励磁电压： 40V 接线方式： 星形 1.1.8 柴油机仪控系统

11

仪表测量和控制系统通过多种探头和变送器来检测柴油发电机组及其辅助系统和设备的多种物理量，来监视或表征系统和设备的状态，同时利用检测的信号按一定的逻辑和调节环节来达到对柴油发电机组的有效保护和控制。LHP/LHQ 系统中的检测仪表有温度、压力、转速、流量、液位、电压、电流等各式仪表。控制部分包括负载和速度调节、电压调节等部分；保护部分有超速保护、低电压保护等各种保护回路。 1.1.9 LHP/Q系统在电源系统中的位置

图1 阳江核电站厂用电源系统

核电站的厂用电系统设计不同于火电厂，因其有核安全的要求，对厂用电系统的可靠性具有更

高的要求。在正常供电系统出现故障时，要求有多重后备电源，以保证达到核安全的要求。

上图是阳江核电站厂用电源系统图： ? 厂外主电源

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机组正常启动时，超高压输电线路500KV 和400KV 通过主变压器（MT）倒送电给厂用变压器（ST）。

400KV 和500KV 系统之间通过开关站的联络变压器构成灵活的互为备用关系。 机组正常运行以后，通过发电机向厂用电系统供电。 ? 厂外备用电源

按核安全要求，核电站设计了22OKV 厂外备用电源，在施工调试阶段作为临时施工电源， 在核电站投产后，该回路就作为核电站专用厂外备用电源。一旦主电源400KV/500KV 失去后，220KV

回路通过辅助变压器（AT）接入厂用电系统。 ? 柴油发电机组

对6.6KV 应急母线LHA 和LHB，每段母线配置一台作为紧急备用电源的柴油发电机组。在厂外

电源失去时，柴油发电机作为紧急电源，实施全厂的安全停堆。 1.1.10运行技术规范对LHP/Q系统可用性的要求 岭澳二期核电站运行技术规范对相关可用性定义如下：

柴油发电机的可用性：柴油发电机组是独立的，其启动与并网均自动进行。它保证一列专设安全设施母线的供电。柴油发电机可用，意味着柴油发电机日用燃油箱燃油储量大于或等于1.7m、主燃油箱燃油储量大于39.5m。输油装置可用以及柴油发电机厂房环境温度大于

3

3

5℃。

厂内电源的可用性：一般地说，如果满足以下条件，则认为厂内电源是可用的： ?

LH 配电盘的柴油发电机可用；

? 相应的配电盘、实现功能所需的仪表及控制电源和自动切换功能可用。 阳江核电站运行技术规范对柴油发电机在反应堆不同运行模式下可用性规定如下： 1. 在反应堆功率运行模式（RP）

? LHP/Q 出现一个内电源不可用，记第一组I0，3 天内机组开始向NS/RRA 模式后撤； ? 如果附加柴油机替代该不可用应急柴油机，则事件视为第二组事件。其维修期限应遵守

替代期

限。如果在替代期限内不可能修复，则开始向NS/RRA 模式后撤。

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? LHP/Q 出现两个内电源不可用，记第一组I0，1 小时内机组开始向NS/RRA 模式后撤。 2. 蒸发器冷却正常停堆模式（NS/SG）

? LHP/Q 出现一个内电源不可用，记第一组I0，3 天内机组开始向NS/RRA 模式后撤。 ? 如果附加柴油机替代该不可用应急柴油机，则事件视为第二组事件。其维修期限应遵守

替代期

限。如果在替代期限内不可能修复，则开始向NS/RRA 模式后撤。

? LHP/Q 出现两个内电源不可用，记第一组I0，1 小时内机组开始向NS/RRA 模式后撤。 3. RRA 冷却正常停堆模式（NS/RRA）

? 动力电源要求主电源，辅助电源，LHP 和LHQ，其中三个电源必须可用。 ? 当动力电源少于三路，计第一组I0，要求： ①8 小时内连接附加柴油机以替代故障的应急柴油机； ②检修必须在 3 天内完成。

* 如果附加柴油机替代该不可用应急柴油机，则事件视为第二组事件。其维修期限应遵守替 代期限。

? 当只有三个电源时，不允许对要求的内电源进行预防性维修（由于机组应急柴油机的预

防性维

修导致机组供电电源为三个的情况除外）；在机组的应急柴油机要求可用时，允许附加柴油机替代

一台故障的应急柴油机以进行纠正性维修工作： ①没有其它第一组事件；

②机组的两台应急柴油机的维修年度总累计替换时间不超过14 天。 4. 维修停堆模式（MCS）

? LHP/Q 出现一个内电源不可用，记第一组I0。同时要求： ①将一回路水位升至压力壳法兰面运行区间低水位以上； ②检修必须在3 天内完成。

* 如果附加柴油机替代该不可用应急柴油机，则事件视为第二组事件。其维修期限应遵守替 代期限。

? LHP/Q 出现两个内电源不可用，记第一组I0，同时要求： ①将一回路水位升至压力壳法兰面运行区间低水位以上； ②检修必须在8 小时内完成；

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流入气缸，把残留在燃烧室内的废气清扫出去，还可以降低活塞、缸套、缸头排气门的热负荷，降低废气温度，改善增压机涡轮叶片的工作条件，提高涡轮机叶片工作的可靠性。但过分增大重叠角，不仅加大了扫气所消耗的功，而且在低工况时，容易发生废气倒流，进入进气管的情况。

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第三章 MTU柴油机结构介绍

3.1机体简介

MTU956 柴油机机身净重20.7吨，共20缸V 形结构，总长约5670mm，机体用球墨铸铁制成，以保证足够的刚度。钢制的轴承盖装在轴承座中，依靠侧壁与机体配合定位。主轴承盖垂直方向用纵向拉紧螺栓，水平方向用横向拉紧螺栓固定在机体的中分面上。曲轴由十三个滑动轴承支承在由机体中分面下轴承座和主轴承盖组成的主轴承孔中，并在曲轴输出端用一个由凸缘衬套和向心推力轴承组成的止推轴承实现轴向定位。两根凸轮轴布置在机体中位置较高的地方，这样可缩短推杆，从而有助于提高配气机构刚度。由特种铸铁离心浇铸成的湿式缸套从机体上方装入，每只缸套上用凸肩密封，下方用密封环密封。排气管是带绝热层的分段焊接结构，布置在V型夹角内。发动机回水管，五个双级增压器（A侧两个B侧三个）和进气总管都布置在V型夹角内，进气处有六个进气过滤器对气体进行过滤。

主轴瓦和连杆大端采用目前世界上先进的钢背铝基沟纹轴瓦。即把用以保持良好磨损性能的软质成分和用以保证高疲劳强度与耐磨能力的硬质成份在轴瓦表面上予以适当的隔开，轴瓦表面上形成沟槽（软质成份）和纹带（硬质成份），这种轴瓦比常用的铜铝合金或铅锡合金瓦的寿命要延长5倍以上。连杆形式采用并列连杆结构，使曲轴受力均匀。活塞组件采用组合式活塞，为保证活塞的冷却，活塞内部铸有冷却油槽，由专门的活塞冷却油喷嘴连续不断地喷入滑油，以带走活塞顶大部分热量，降低活塞热负荷。

3.2 曲轴箱

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1 曲轴箱 12 连接螺母 2 密封圈 13 曲轴轴承 3 密封圈 14 活塞冷却油喷嘴 4 汽缸套 15 活塞冷却油主油道 5 观察孔门 16 运动件润滑油道 6 凸轮轴检查盖板 17 凸轮轴承

7 防爆孔门 18 从齿轮箱来的活塞冷却油 8 从冷却水导管

9 十字交叉螺栓 a 缸头润滑油 10 去主润滑油泵 b 缸头冷却水 11 连接螺栓

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曲轴箱是柴油机的基础，由固定在机身内部的传动齿轮机构、辅助安全装置、缸头、机身等组成，为了保证机身的稳定，曲轴箱被布置在曲轴中心线以下。左右两侧汽缸中心线成60度布置。曲轴箱与废气涡轮增压器的进气管线相连，以转移从活塞环中窜入曲轴箱内的气体。轴承盖被横向和纵向的螺栓紧固在曲轴横断面处，曲轴安装在轴承上，每侧两根钢制管道是机体内的主冷却15和润滑16油通道，而用以冷却活塞的喷嘴被螺钉固定在润滑油管道15的底部。为了检查运动部件的状态，在机身的两侧设计了观察孔门5，其中ＡＢ两侧各设置两个防爆孔门7，以防止曲轴箱超压。凸轮轴安置在曲轴箱的17位置，齿轮系安装在柴油机自由端，在机身最底部的是承油盘，它为柴油机的运行提供其所需的润滑油。

3.3主要零部件介绍

3.3.1防爆孔门(代码：165/166/167/168VH)

1、阀盖 2、弹簧 3、阀瓣 4、O形圈 5、防火丝网 6、孔门端盖 开启压力：0.20+0.03/-0.01bar 流通面积：71cm2

描述：该安全阀由阀盖、阀瓣、防火丝网等组成，与观察孔门安装在一起构成防爆孔门，其开启压力由弹簧的预紧力控制。防火丝网旋在防爆孔门的内部，用以防止火星喷出。如果发生曲轴箱超压，曲轴箱内压力达到阀门的开启压力时，防爆孔门打开，待曲轴箱内压力恢复正常后，在弹簧回复力作用下，该阀自动关闭。

3.3.2 曲轴箱呼吸器：

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1、压缩空气室 2、进气流道 3、进气气室 4、曲轴箱呼吸气室 5、回油孔 6、虹吸管 a.进气 b.曲轴箱混合油气

描述:曲轴箱呼吸器与压气机的进气相连,在曲轴箱内形成微负压,压气机把油气混合气体从曲轴箱的吸入管线b处吸到进气气室和压缩空气气室之间的凝结机构中，混合气中的油粒子会被分离到凝结机构中冷凝，凝结后的油通过回油管道（虹吸管）送回到曲轴箱中。

3.3.3 传动齿轮系：

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1、曲轴齿轮 2、大二级传动齿轮 3、小二级传动齿轮 4、凸轮轴惰转齿轮 5、凸轮轴惰转齿轮 6、凸轮轴驱动齿轮 7、凸轮轴驱动齿轮 8、主机冷却水泵驱动齿轮 9、供油泵驱动齿轮 10、调速器驱动齿轮 11、增压空气冷却水泵驱动齿轮 12、润滑油泵惰转齿轮 13、润滑油泵驱动齿轮 17、大调速器惰转齿轮

描述：曲轴将柴油机活塞的往复直线运动转换成回转运动后，通过传动齿轮系带动冷却水泵、润滑油泵、输油泵、凸轮轴等转动，以上所有齿轮都安装在曲轴的自由端。

3.4 运动件

1、减震器 2、齿轮 3、平衡重 4、曲柄 5、连杆 6、活塞 25

描述：运动件由曲轴、连杆、活塞组成，将燃料的化学能转化为机械能。活塞的往复直线运动通过连杆传递到曲柄销，进而转化为曲轴的旋转运动，减震器用来消除曲轴的振动，减少曲轴机械负荷。 3.4.1 曲轴

1、齿轮 2、曲轴 3、轴承 4、平衡重

描述：曲轴将活塞的直线往复运动转化为回转运动，它为整体锻造，支撑轴颈为感应淬火后磨光。曲轴靠安装在曲轴箱上的滑动轴承支撑，并在驱动端设置了四点推力轴承以平衡轴向力。质量平衡是通过用螺栓固定在曲轴上的平衡块来实现的，润滑油通过主润滑油道润滑曲轴。在曲轴驱动端布置有连接法兰用以传递功率。曲轴减震器和用以驱动齿轮系的齿圈安装

在曲轴的自由端。

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1、定时器 2、上死点指示 描述：上死点指示环和定时器一起安装在曲轴非驱动端，用以指示各活塞的位置。该部分对柴油机调速器的正常工作具有重要作用。 3.4.2连杆

1、 连杆小端衬套 2、 连杆杆身 3、 连杆大端轴瓦 4、 定位销 5、 大端端盖 6、 连杆螺栓

描述：柴油机左右两侧的连杆完全相同，切口形式为斜切，经模锻、全表面机加工并水平剖分而成。AB两侧对应两缸的连杆并排布置在曲轴的同一曲柄销上。在同一曲柄销上的两个

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连杆并列安装，相对运动。可被替换的轴瓦为上下分体结构，由销钉进行定位，轴瓦是靠来自于曲轴内部油路中的压力润滑油进行润滑的。连杆小端的铜轴瓦是靠压力嵌入小端孔作为活塞销轴承的。连杆大端盖靠螺栓固定在连杆上。 3.4.3活塞组件

1 活塞顶 2 气环 3 定位弹簧销 4 刮油环 5 活塞裙 6 活塞销

7 螺纹衬套 描述：活塞组件由润滑油冷却，它由活塞顶和活塞裙等组成。在铝合金活塞裙上设置了一个圆柱形通口，用以安装活塞销。刮油环镶嵌在活塞顶与活塞裙之间，活塞裙内布置有冷却油道，钢制活塞顶用螺栓固定在活塞裙上，在活塞裙内部设置有螺纹衬套，以加强螺纹连接的安全性。三道气环布置在活塞顶外圈的三道凹槽上，以保证汽缸的密封和散热。浮动的活塞销由止推卡环定位，活塞销由流过活塞中央的冷却油进行润滑。活塞冷却油路如下：

冷却活塞的润滑油通过喷嘴进入活塞裙部的润滑油道冷却活塞，然后从活塞顶中部的回油孔流出，进入连杆小端上部的润滑油腔，对活塞销进行润滑后回流至曲轴箱。

3.4.4 减震器

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描述：减震器的作用是通过弹簧片的变形来增加阻尼，用以平衡曲轴的扭矩。曲轴的扭矩和振动都是通过弹簧片进行衰减的。减震器的中心星形支架与外部构件通过板簧连接，弹簧片的一部分被紧紧的夹在中间构件内部，还有一部分被插在星形架上沿轴向分布的凹槽内。弹簧片与内部构件间形成了油腔，在柴油机运行期间，减震器内存在润滑油压。润滑油通过曲轴油道进入减震器内，然后回流至曲轴箱承油盘。当有扭矩或振动传递时，弹簧片变形，弹簧片的内外圈间产生相对运动，致使弹簧片与内部构件间的油室空间发生波动，油室内的润滑油受挤压从端盖上的油孔排出，这样内外圈间的相对运动就会被阻滞，扭矩或振动就被衰减消除了。内部构件限制了弹簧片的形变量，因此减震器可以在短时间内消除曲轴扭矩及振动。

1. O环 2. 弹簧片 3. 中间结构 4. 端面法兰 5. 内部星形架 6. 盖板 a．润滑油

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