康明斯发电机组水箱液位传感器发热报警问题阐述

摘要：关于KTA50-G3柴油发电机高低温水膨胀箱频繁产生液位低报警，引起运转人员频繁补水的问题，康明斯公司在实际案例中经过对可能的起因进行逐步排 查，较终确认根本原因为高低温水回路存在集气现状，在整个高低温水装置高点增加排烟阀后，事故排除。借此康明斯发电机组发热实例，排除一部分有类同过热问题的用户，可按此例方法进行事故维修。

        某核电厂备用柴油发电机选用cummins公司的KTA50-G3机型，辅机系统包括燃油装置、滑油装置、防冻液系统、启动压空系统、进排烟系统，其中冷却液装置分为过热水系统和低温水装置，高温水具体用于冷却柴油发电机的缸套、缸盖、一级空冷器康明斯发电机型号参数，低温水系统具体用于冷却滑油及二级空冷器。该核电厂在柴油发电机系统移交生产后，频繁出现高低温水膨胀箱低液位报警现象，补水后很短一段时间内该状况会再次发生，造成了运行负担。较终查明起因为水装置高点集气柴油发电机启动流程，通过增加排烟阀处理了问题。

        核电厂应急柴油发电机主要作用为在全厂失电工况下，为厂内必要的负载供应电源。在AP1000项目中，应急柴油发电机不供应核安全相关功用，为非核级备载柴油发电机，仅供应纵深防御相关功能，但是仍为厂内关键装备。每台备载柴油发电机配备多个辅机子装置，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、滑油系统、冷却水装置、启动压空装置、进排气系统和调速装置。

        其中柴油发电机冷却水系统的功能为：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作业部件的作业温度维持在安全限值之内。防冻液系统分为高温水和低温水两个装置，高温水系统具体冷却柴油发电机的缸套、缸盖、一级空冷器，低温水装置具体冷却滑油及二级空冷器。该核电厂1号机备载柴油发电机A/B在移交生产后多次发生高温水或低温水膨胀水箱液位低报警。此报警多次出现，均在备用柴油发电机起动运转后，导致运行人员需频繁补水，增加了运转负担。

        据初步总述，KTA50-G3备用柴油发电机水箱宝系统详细包含以下几个重要结构部分：过热水泵、低温水泵、风冷散热器、恒温阀发电机型号规格及功率、水处理箱、高低温水膨胀箱、隔离阀、发烫水/滑油换热器、发烫水电加热器、高低温水管路。平时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），仅在柴油发电机起动后运转，因此平日热后备期间过热水部分回路打循环，低温水回路无循环，现场发热水或低温水膨胀水箱液位低报警均是在启机后产生，可能与水装置循环有关。

        首先初步判定筛选出造成高低温水膨胀箱频繁报警的所有可能缘由有五个：

（1）高低温水装置存在外部渗漏点或者存在溢流，平日存在少量渗漏或溢流，启机后系统压力升高，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现象，平日热后备期间始终不能高效静态排烟，只能通过起动后实现动态排气，空气排除后，冷却液整体容积下降，引起高低温水膨胀箱液位下降；

        现场根据上述五种可能的缘由逐一进行了清除。在每次季度试验期间目视检查了两台机高低温水装置所有位置，发现并不存在任何渗漏或溢流状况，因此解决了第一种可能的缘由。而关于第二种因由，实际上如果过热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事故，严重时会产生拉缸抱缸，但实际上两台机组每次运转期间工艺参数一切正常，也无不正常振动、噪声等。观察机油盘液位也无明显异常变化，而跟踪对比历次滑油取样总述参数，发现滑油的水分含量无异样，也无明显异常变化。

        对第三种原因，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具体缘由。针对第五个原由，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。

        至此只剩下第四个起因，因每次水系统补水活动不可避免地会进入部分空气，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本为封闭系统，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），在热备载期间，低温水回路及发烫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，过热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，整个水装置容积减少，膨胀箱液位减少。因此，每次后备柴油发电机A运行之后均会出现膨胀箱液位低报警。

        基本判定得出了唯一可能的起因后，该核电厂通过布置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象不再出现，问题已解决。

        通过增加排烟阀后的长久观察，确认该核电厂高低温水膨胀箱频繁产生液位报警的原由为管路装置高点存在集气状况，平常热备载期间始终不能有效静态排烟，每次柴油发电机起动后高低温水充分循环，实现了动态排烟，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。后来类似的状况也发生在该核电厂小型辅助柴油发电机冷却液管路中，在严冬启机前投入水箱宝回路电加热器后机体温度未上升，不能达到暖机效果。

         经查看，自管路高点开始加热器另一侧温度不能正常上升，验查管路高点集气，排烟后问题排除。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，可在柴油发电机防锈水回路高点增加排烟设施。