海上油田新增發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)新技術(shù)應(yīng)用

孫廣斌

摘 要：結(jié)合海上投產(chǎn)平臺(tái)新增發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)的特點(diǎn)，詳細(xì)闡述了在平臺(tái)不斷電、不停產(chǎn)的條件下完成負(fù)載和并車試驗(yàn)的新技術(shù)方案，并介紹了行之有效的防斷電解列應(yīng)急方案，保證了平臺(tái)生產(chǎn)和發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)的順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：油田；發(fā)電機(jī)組；電網(wǎng)容量；運(yùn)行試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.147

國(guó)內(nèi)某海上油田為積極響應(yīng)政府節(jié)能減排的要求，充分利用了油田伴生氣，增加了電網(wǎng)容量，在油田FPSO（浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油卸油船）上增加了1套燃?xì)馔钙桨l(fā)電機(jī)組。

新增發(fā)電機(jī)組正常投用前需進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn)，包括單機(jī)負(fù)載試驗(yàn)和與原生產(chǎn)電網(wǎng)的并網(wǎng)。如果按照傳統(tǒng)的試驗(yàn)方案進(jìn)行，則平臺(tái)需要先停產(chǎn)，試驗(yàn)完成后恢復(fù)生產(chǎn)。雖然這種方案比較可靠，但經(jīng)濟(jì)性較低，這是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)組的試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，油田停產(chǎn)會(huì)造成無法估量的經(jīng)濟(jì)損失。因此，急需制訂在已投產(chǎn)平臺(tái)不斷電、不停產(chǎn)的條件下進(jìn)行發(fā)電機(jī)組負(fù)載試驗(yàn)的方案和防斷電應(yīng)急預(yù)案。

1 透平發(fā)電機(jī)組的試驗(yàn)方案

油田FPSO原有5臺(tái)原油發(fā)電機(jī)，采用德國(guó)MAN B&W公司的柴油原油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，單臺(tái)發(fā)電機(jī)的容量為7 680 kW。新增透平發(fā)電機(jī)組的海上運(yùn)行試驗(yàn)會(huì)受以下2點(diǎn)因素的影響：①船上不具備放置試驗(yàn)用負(fù)荷裝置的條件。②透平發(fā)電機(jī)組需要與原有原油發(fā)電機(jī)進(jìn)行并網(wǎng)試驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中不能停產(chǎn)。如果停產(chǎn)，則會(huì)造成平臺(tái)原油生產(chǎn)設(shè)施故障。

綜上條件考慮，創(chuàng)新性地采用現(xiàn)有生產(chǎn)負(fù)荷進(jìn)行了透平發(fā)電機(jī)負(fù)載試驗(yàn)，并根據(jù)電站控制的特性，詳細(xì)設(shè)計(jì)了操作流程，主要試驗(yàn)步驟如下：①檢查中壓系統(tǒng)主電網(wǎng)的負(fù)載情況，啟動(dòng)透平發(fā)電機(jī)，核相。②手動(dòng)并車。通過INCREASE Switch（YS0154）和DECREASE Switch（YS0155）調(diào)節(jié)透平機(jī)的轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)頻率和母線的頻率保持在±0.1 Hz的范圍內(nèi)；轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，檢查發(fā)電機(jī)空載電壓，通過VOLTAGE INCREASE Switch（YS0152）和VOLTAGE DECREASE Switch（YS0153）調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的電壓，使發(fā)電機(jī)電壓和母線電壓保持在±1.0%的范圍內(nèi)；在UCP控制盤上通過INCREASE Switch（YS0154）和DECREASE Switch（YS0155）調(diào)節(jié)透平機(jī)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；調(diào)整發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，直至Synchroscope light以每4 s一個(gè)周期的速率從明到暗閃爍，或減緩Synchroscope在FAST方向旋轉(zhuǎn)的速度；當(dāng)Synchroscope旋轉(zhuǎn)到12點(diǎn)鐘的位置時(shí)，旋轉(zhuǎn)BRAKER CONTROL TRIP/CLOSE Switch（YS0106）到CLOSE位置，并對(duì)發(fā)電機(jī)斷路器合閘，CIRCUIT BREAKER CLOSED Light（YLI0165）和CIRCUIT BREAKER OPEN Light（YLI0164）變亮；手動(dòng)分配負(fù)荷。③自動(dòng)并車。在發(fā)電機(jī)顯示界面上點(diǎn)擊“Auto Sync button”，并在同步周期將發(fā)電機(jī)母線的頻率控制在±0.1 Hz的范圍內(nèi)，將母線電壓控制在±1.0%的范圍內(nèi)，將母線相位控制在±10°的范圍內(nèi)，最后合閘。④手動(dòng)分配負(fù)荷。

2 試驗(yàn)期間防停產(chǎn)應(yīng)急方案

綜上所述，從理論上看，在透平發(fā)電機(jī)負(fù)載試驗(yàn)過程中不可停產(chǎn)。然而，在具體實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)透平發(fā)電機(jī)因故障突然停機(jī)或透平發(fā)電機(jī)斷路器因某種原因突然跳閘時(shí)，透平發(fā)電機(jī)會(huì)瞬間甩掉所帶負(fù)荷。此時(shí)，這些負(fù)荷會(huì)轉(zhuǎn)移至其他發(fā)電機(jī)，進(jìn)而導(dǎo)致其他發(fā)電機(jī)因受到的沖擊過大而停機(jī)，最終造成整個(gè)平臺(tái)停產(chǎn)。因此，改進(jìn)PMS（Power Management System）系統(tǒng)勢(shì)在必行。采用PMS系統(tǒng)可檢測(cè)在線發(fā)電機(jī)的負(fù)荷情況，并能實(shí)現(xiàn)以下負(fù)荷管理功能：①當(dāng)啟動(dòng)大功率設(shè)備時(shí)，如果在線發(fā)電機(jī)的剩余負(fù)荷容量（由設(shè)定值決定）低于設(shè)備功率，則PMS系統(tǒng)會(huì)禁止啟動(dòng)該設(shè)備。此時(shí)，可先啟動(dòng)其他發(fā)電機(jī)，從而啟動(dòng)該設(shè)備。②當(dāng)某一臺(tái)發(fā)電機(jī)突然甩掉負(fù)荷時(shí)，PMS系統(tǒng)會(huì)計(jì)算此時(shí)在線發(fā)電機(jī)的承受容量。如果發(fā)電機(jī)甩掉的負(fù)荷大于在線發(fā)電機(jī)的承受容量，則PMS系統(tǒng)會(huì)及時(shí)計(jì)算，并根據(jù)設(shè)定的優(yōu)先級(jí)順序依次停掉相應(yīng)的大負(fù)荷設(shè)備，以保證其他機(jī)組的正常運(yùn)行。

無論發(fā)電機(jī)組因何種原因解列，PMS系統(tǒng)都會(huì)按發(fā)電機(jī)可用容量以及負(fù)荷要求卸載。試驗(yàn)期間防停產(chǎn)應(yīng)急方案和PMS系統(tǒng)的改進(jìn)方案如下：透平發(fā)電機(jī)組解列時(shí)，可優(yōu)先卸載FPSO非關(guān)鍵設(shè)備燃?xì)鈮嚎s機(jī)系統(tǒng)中的燃?xì)鈮嚎s機(jī)（630 kW）和燃?xì)饧訜崞鳎?35 kW），以滿足機(jī)組的卸載負(fù)荷要求。

結(jié)合設(shè)備的日常使用情況可知，以下設(shè)備可以在透平發(fā)電機(jī)解列時(shí)卸載：燃?xì)鈮嚎s機(jī)1臺(tái)，0.63 kW；燃?xì)饧訜崞?臺(tái)，0.135 kW；注水泵4臺(tái)，2.15 MW；HPU大排量泵2臺(tái)，0.73 kW；注水增壓泵6臺(tái)，0.315 MW。以此計(jì)算可知，總可卸載容量為11.67 MW。表1為透平發(fā)電機(jī)解列時(shí)的卸載負(fù)荷情況。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的結(jié)果，以上PMS系統(tǒng)可很好地消除透平發(fā)電機(jī)突然解列甩負(fù)荷時(shí)對(duì)其他機(jī)組及配電系統(tǒng)造成的影響。

3 結(jié)束語

研究發(fā)現(xiàn)，上述方案切實(shí)可行，試驗(yàn)期間未出現(xiàn)平臺(tái)因電網(wǎng)波動(dòng)而失電停產(chǎn)等情況，實(shí)現(xiàn)了在不斷電、不停產(chǎn)的條件下進(jìn)行主發(fā)電機(jī)并網(wǎng)及負(fù)載試驗(yàn)，取得了較好的應(yīng)用效果。現(xiàn)階段，海上油田平臺(tái)、FPSO等采油裝備發(fā)電機(jī)組的數(shù)量和改造項(xiàng)目日益增多，該技術(shù)成果的可移植性強(qiáng)，可推廣至其他類似投產(chǎn)平臺(tái)發(fā)電機(jī)組的試驗(yàn)中，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]趙軍凱.海洋石油112號(hào)FPSO建造、安裝和調(diào)試期間的項(xiàng)目管理[J].海洋石油，2007，27（02）.

[2]彭湘桂.海洋石油112號(hào)FPSO主電站燃油系統(tǒng)存在的問題和改進(jìn)措施[J].內(nèi)燃機(jī)，2008（06）.

〔編輯：張思楠〕