海洋石油平臺(tái)透平發(fā)電機(jī)組滑油冷卻器改造

張 濤

(中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300459)

1 背景

某海洋石油平臺(tái)3 臺(tái)SOLAR 透平TITAN130 機(jī)組為該油田群電網(wǎng)主力機(jī)組，其滑油冷卻器冷卻方式為風(fēng)扇冷卻，風(fēng)扇與電機(jī)之間使用皮帶傳動(dòng)。冷卻器相關(guān)參數(shù)信息如表1所示。

表1 冷卻器電機(jī)相關(guān)信息

風(fēng)機(jī)相關(guān)參數(shù)：皮帶輪（2槽）直徑470 mm，風(fēng)機(jī)軸徑65 mm，風(fēng)機(jī)的要求轉(zhuǎn)速≥400 r/min?；屠鋮s器整體外觀如圖1所示。

圖1 滑油冷卻器整體外觀

至平臺(tái)投產(chǎn)以來(lái)，透平滑油冷卻風(fēng)機(jī)皮帶故障頻繁，導(dǎo)致透平滑油溫度出現(xiàn)報(bào)警或關(guān)斷（報(bào)警值71.1 ℃；關(guān)斷值73.9 ℃），嚴(yán)重影響機(jī)組安全運(yùn)行和電網(wǎng)穩(wěn)定。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，從2015年2月至2018年2月，該平臺(tái)3臺(tái)SOLAR 透平機(jī)組因冷卻風(fēng)機(jī)皮帶打滑和斷裂停機(jī)共計(jì)37 次，平均12.3 次/a。針對(duì)這一故障，平臺(tái)機(jī)械班組認(rèn)真分析，查找故障原因，力圖從根源上解決這一設(shè)備頑疾。

2 故障原因查找

機(jī)械專(zhuān)業(yè)組從皮帶松緊度、皮帶質(zhì)量、皮帶輪的平面度及平行度、電機(jī)的運(yùn)行電流、冷卻器風(fēng)機(jī)與電機(jī)的軸承質(zhì)量、軸承的振動(dòng)、維保記錄、結(jié)構(gòu)支架的振動(dòng)、冷卻器清潔狀況等諸多因素中，尋找皮帶打滑或斷裂的根本原因。具體見(jiàn)表2～4。

表2 皮帶松緊度檢查

通過(guò)表2、表3和表4的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)故障進(jìn)行分析與原因查找，得出皮帶頻繁打滑和斷裂的原因主要有以下兩點(diǎn)：

表3 風(fēng)扇電機(jī)電流檢查

表4 透平冷卻器各部位振動(dòng)值統(tǒng)計(jì)

（1）冷卻器風(fēng)機(jī)支撐架結(jié)構(gòu)不牢固，剛性不強(qiáng)、振動(dòng)偏高，皮帶受力不均勻。

（2）兩條皮帶的傳動(dòng)穩(wěn)定性較差，皮帶輪受力不均勻，皮帶異常磨損。

2 改造方案與思路

根據(jù)皮帶打滑原因分析結(jié)果，平臺(tái)制定了冷卻器風(fēng)機(jī)皮帶輪及支架結(jié)構(gòu)的改造方案。具體方案與思路如下：

（1）首先選擇一臺(tái)透平機(jī)組進(jìn)行試點(diǎn)，對(duì)滑油冷卻器皮帶輪和支架進(jìn)行改造，定制的新皮帶輪（3槽）與原皮帶輪（2槽）半徑一致，聯(lián)組V 帶與原皮帶僅僅是2組變成3組，長(zhǎng)度尺寸不變，避免傳動(dòng)比改變，影響風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、電機(jī)的啟動(dòng)與運(yùn)行電流超標(biāo)。

（2）施工前，先對(duì)機(jī)組的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量記錄。

（3）根據(jù)測(cè)量尺寸，使用結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較強(qiáng)的工字鋼（100×100×5）預(yù)制支架。

（4）拆除機(jī)組原有支撐架。

（5）按照測(cè)量數(shù)據(jù)安裝、固定新支架。

2.2.2 混合對(duì)照品溶液 分別精密量取“2.2.1”項(xiàng)下單一對(duì)照品貯備液各適量，置于同一10 mL量瓶中，加甲醇定容，搖勻，得含淫羊藿屬苷A、朝藿定A1、朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C、淫羊藿苷、鼠李糖基淫羊藿次苷Ⅱ、寶藿苷Ⅰ質(zhì)量濃度分別為 19.50、28.20、50.50、66.90、89.60、160.00、26.80、27.24 μg/mL的混合對(duì)照品溶液。

（6）按照測(cè)量數(shù)據(jù)，將風(fēng)機(jī)軸定位在新?lián)Q支架上，風(fēng)機(jī)軸與水平面垂直，風(fēng)扇的高度與原尺寸一致，避免安裝位置錯(cuò)誤，影響風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)量、降低冷卻器的冷卻效果。

（7）運(yùn)用水平尺（儀）對(duì)電機(jī)進(jìn)行定位，確保電機(jī)軸和風(fēng)機(jī)軸與水平面垂直，且兩軸平行，兩軸中心線之間的尺寸與原測(cè)量尺寸一致，避免皮帶尺寸安裝錯(cuò)誤。

（8）安裝皮帶輪和皮帶，調(diào)整皮帶張緊度，務(wù)必保證兩個(gè)皮帶輪處于同一水平面，電機(jī)軸和風(fēng)機(jī)軸水平面垂直，且兩軸平行，確保皮帶受力均勻。

（9）改造后，機(jī)械班組經(jīng)過(guò)連續(xù)的測(cè)量跟蹤，確認(rèn)改造達(dá)到預(yù)期目的，穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)一年后，平臺(tái)又相繼完成其余兩臺(tái)機(jī)組冷卻器的改造。

3 實(shí)施過(guò)程

具體施工過(guò)程如下：

（1）參數(shù)測(cè)量。風(fēng)扇軸兩側(cè)的距離、風(fēng)扇軸端面離地面的高度、兩軸間距離、支架振動(dòng)值、電機(jī)振動(dòng)值、風(fēng)扇振動(dòng)值、啟動(dòng)電流、運(yùn)行電流，為改造后提供數(shù)據(jù)參考。風(fēng)機(jī)軸尺寸如圖2所示。尺寸須保證測(cè)量準(zhǔn)確，尤其是風(fēng)機(jī)軸的3個(gè)尺寸。如果風(fēng)機(jī)軸的位置有變化，會(huì)直接導(dǎo)致冷卻器進(jìn)風(fēng)量變化，影響冷卻效果。

圖2 風(fēng)機(jī)軸尺寸

（2）根據(jù)風(fēng)扇皮帶輪傳動(dòng)支架尺寸制作新支架。

（3）拆除風(fēng)扇皮帶輪與電機(jī)皮帶輪連接皮帶。

（5）制作的新支架就位，更換新的風(fēng)扇傳動(dòng)軸固定軸承；按照拆卸前風(fēng)機(jī)軸的3個(gè)尺寸，先對(duì)風(fēng)機(jī)軸進(jìn)行準(zhǔn)確定位。

（6）調(diào)整支架底部和冷卻器底部之間的位置和角度，對(duì)支架底部進(jìn)行焊接固定。

（7）對(duì)電機(jī)以及風(fēng)扇傳動(dòng)軸更換新的皮帶輪。

（8）回裝電機(jī)到新制作支架上，安裝新的皮帶，調(diào)整皮帶張緊度；調(diào)試?yán)鋮s器風(fēng)機(jī)，測(cè)量記錄參數(shù)。完成透平B 機(jī)滑油冷卻器的改造。穩(wěn)定運(yùn)行1a 后，相繼又完成其余兩臺(tái)機(jī)組的冷卻器皮帶輪的改造工作。

4 改造效果

透平機(jī)組滑油冷卻器改造后，各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)與改造前的對(duì)比如表5所示。

表5 改造前后參數(shù)對(duì)比

經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)記錄，根據(jù)圖3的數(shù)據(jù)圖對(duì)比，確認(rèn)滑油冷卻器改造非常成功，達(dá)到了改造預(yù)期目的。后續(xù)又相繼完成其余兩臺(tái)機(jī)組冷卻器改造，改造后各參數(shù)也有明顯改善，截止到目前，三臺(tái)滑油冷卻器風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，透平滑油溫度正常。

圖3 改造前后三臺(tái)透平滑油冷卻器皮帶輪支架振動(dòng)對(duì)比圖

在改造完成后，從2018年5月至2019年2月，3臺(tái)油冷卻器風(fēng)機(jī)僅發(fā)生了2次皮帶老化打滑的情況。透平滑油系統(tǒng)故障頻率由皮帶輪改造前的12.3次/a下降到4次/a，且電機(jī)軸承和風(fēng)機(jī)軸承因?yàn)檎駝?dòng)值變小，使用壽命得到了延長(zhǎng)。

透平皮帶輪改造項(xiàng)目完全由平臺(tái)自檢自修完成，項(xiàng)目節(jié)約外委維修費(fèi)用24萬(wàn)元。另外，透平皮帶輪改造完成后透平滑油系統(tǒng)故障頻率大幅降低，帶來(lái)的是透平維護(hù)成本下降。透平滑油系統(tǒng)維護(hù)成本下降約2/3，年節(jié)約成本6萬(wàn)元左右。

5 結(jié)論

通過(guò)機(jī)械班組全體人員的不懈努力，從根源上成功圓滿地解決了透平滑油系統(tǒng)故障頻率高的問(wèn)題，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。一方面為平臺(tái)每年節(jié)省外委維修成本費(fèi)用24萬(wàn)元，另一方面降低透平年維護(hù)成本6萬(wàn)元。