海洋石油112FPSO 外輸系統(tǒng)液壓油污染案例分析及改進(jìn)措施

王春光 崔家訓(xùn) 彭彬 彭湘桂

（中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司曹妃甸FPSO作業(yè)公司 天津 300457）

海洋石油112FPSO 外輸系統(tǒng)液壓油污染案例分析及改進(jìn)措施

王春光 崔家訓(xùn) 彭彬 彭湘桂

（中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司曹妃甸FPSO作業(yè)公司 天津 300457）

本文主要介紹CFD11油田FPSO112尾外輸液壓系統(tǒng)進(jìn)水受到污染導(dǎo)致尾外輸機(jī)械設(shè)備不能正常使用，在外輸無法進(jìn)行的情況下，維修人員對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了應(yīng)急維修，確保了外輸?shù)捻樌M(jìn)行，為油田避免了損失。這里對(duì)本次故障的情況及原因、應(yīng)急處理以及維修和改進(jìn)措施進(jìn)行總結(jié)和分析。希望能為以后的操作、維修保養(yǎng)工作提供一些參考。

海洋石油112；FPSO；外輸；液壓系統(tǒng)

1 前言

曹妃甸11油田海洋石油112FPSO(Floating Production Storage and Offloading簡稱FPSO)由大連船廠設(shè)計(jì)，于2003年由大連船廠負(fù)責(zé)建造的15萬T級(jí)的浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油卸油船，2004年7月投入曹妃甸11油田使用。海洋石油112FPSO主要由船體、上部模塊、單點(diǎn)系泊組成，故譯為浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油卸油船，卸油即原油外輸是FPSO具有的一個(gè)重要功能。112FPSO（以下簡稱112）至今已完成外輸原油超過一億桶，外輸次數(shù)418船。本文講到的尾外輸液壓系統(tǒng)是112外輸作業(yè)中的一個(gè)重要系統(tǒng)。因?yàn)槟承┰驅(qū)е乱簤合到y(tǒng)進(jìn)水，使得尾外輸機(jī)械設(shè)備在外輸時(shí)不能正常使用，差點(diǎn)給油田造成損失。在外輸工作無法進(jìn)行的關(guān)鍵時(shí)刻，維修人員對(duì)液壓設(shè)備進(jìn)行了應(yīng)急維修，確保了外輸?shù)捻樌M(jìn)行，為油田和公司挽回?fù)p失。這里對(duì)本次故障情況，故障原因、應(yīng)急處理以及后來的維修和改進(jìn)措施進(jìn)行總結(jié)分析。目的在于提醒操作維修人員，防止類似事件再次發(fā)生，也為以后的操作和維修保養(yǎng)提供參考。

2 112FPSO尾外輸液壓系統(tǒng)簡介

海洋石油112采用串聯(lián)原油外輸方試，所以外輸機(jī)械設(shè)備位于船尾。其尾外輸液壓系統(tǒng)由2臺(tái)功率為95 KW的液壓泵（一用一備）、1個(gè)1.3方的液壓油柜、三臺(tái)外輸軟管滾筒馬達(dá)、1臺(tái)外輸絞纜機(jī)馬達(dá)、1臺(tái)吊車馬達(dá)和一些控制單元組成。其中液壓泵和液壓油柜安裝在A層甲板室內(nèi)，外輸軟管、吊車和外輸絞纜機(jī)安裝在船尾舷邊（如圖1、圖2、圖3）。

圖2 外輸絞纜機(jī)

圖1 外輸軟管、吊車

在整個(gè)外輸作業(yè)中這些機(jī)械設(shè)備都起著非常重要的作用，分別為：

2.1 外輸絞纜機(jī)

外輸絞纜機(jī)安裝于船尾正中間，主要作用就是給提油輪帶纜使用。在外輸工作前啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，通過控制絞纜機(jī)的馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)方向進(jìn)行纜繩的施放，通過拖輪將纜繩的自由端送到提油輪上進(jìn)行帶纜。因?yàn)槭谴?lián)外輸方式，就要求提油輪固定在112船尾200米左右處，且與112保持在一條直線上。這樣在海風(fēng)和海浪等外力作用下，提油輪和112能夠以相同的角速度圍繞單點(diǎn)慢慢旋轉(zhuǎn)從而使得提油輪與112保持相對(duì)靜止，為原油外輸順利進(jìn)行提供了安全保障。

2.2 外輸軟管系統(tǒng)

外輸軟管系統(tǒng)安裝于船尾右側(cè)，有20根直徑為20英才、長度為11米的特制橡膠軟管串聯(lián)組成。主要作用是輸送原油到提油輪上。外輸作業(yè)中，當(dāng)提油輪帶纜工作完成后下一個(gè)工序就是外輸軟管的釋放。通過控制液壓閥使外輸軟管滾筒上的3臺(tái)液壓馬達(dá)運(yùn)行，帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)進(jìn)行釋放外輸軟管。當(dāng)釋放到一定長度時(shí)使用拖輪將軟管的自由端送到提油輪上，然后將自由端上的法蘭連接在提油輪的進(jìn)艙總管線上。整個(gè)外輸作業(yè)中就是一根連接112到提油輪的一根輸油軟管。為了安全保障，在外輸結(jié)束后需要用氮?dú)鈱?duì)管線進(jìn)行一定時(shí)間的吹掃（如圖4）。

圖3 液壓泵及油柜

圖4 外輸作業(yè)

2.3 船尾吊車

船尾吊車主要由一個(gè)起升降作用的液壓缸，一個(gè)收放鋼絲繩的液壓絞盤及控制閥塊組成。一般情況很少使用，只有在進(jìn)行外輸軟管更換和船尾機(jī)械設(shè)備大修是才會(huì)使用到。

3 事故情況及應(yīng)急維修

3.1 事故情況分析

2011年1月在進(jìn)行外輸準(zhǔn)備工作中，船系操作人員在準(zhǔn)備給提油輪帶纜繩時(shí)，按操作程序啟動(dòng)尾外輸液壓系統(tǒng)，檢查液壓泵運(yùn)行良好，液壓管線沒有泄漏，系統(tǒng)無異常現(xiàn)象。操作絞纜機(jī)控制手柄，結(jié)果絞纜機(jī)馬達(dá)沒有運(yùn)作，絞纜機(jī)無任何動(dòng)作。停機(jī)后重新再次檢查各手柄及閥塊后，重新操作手柄絞纜機(jī)仍然不動(dòng)作。于是找來維修人員，經(jīng)過維修人員再次啟泵檢查發(fā)現(xiàn)，兩臺(tái)液壓泵在空載的情況下均運(yùn)行良好，當(dāng)操作絞纜機(jī)控制手柄時(shí)液壓泵的出口壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常工作壓力，且泵的噪音和振動(dòng)較大。經(jīng)過對(duì)尾外輸液壓系統(tǒng)圖（如圖5）和故障現(xiàn)象的綜合分析最后判斷可能是因?yàn)橐簤汗芫€堵塞致使液壓油流通不暢所致。于是打開液壓油柜的回油濾器，發(fā)現(xiàn)液壓油全部乳化，乳化的液壓油將濾器堵塞。將堵塞的濾器取出，對(duì)絞纜機(jī)進(jìn)行測試，絞纜機(jī)依然不能運(yùn)行。因?yàn)楫?dāng)時(shí)是冬季，室外的最低溫度為零下23度，所以判斷導(dǎo)致絞纜機(jī)馬達(dá)不能運(yùn)轉(zhuǎn)的原因是因?yàn)橐簤河拖到y(tǒng)進(jìn)水，由于室外溫度過低導(dǎo)致液壓管線內(nèi)的油水混合液體結(jié)冰堵塞管線，液壓油無法流通，致使液壓馬達(dá)不能運(yùn)轉(zhuǎn)，絞纜機(jī)無法工作。

圖5 液壓系統(tǒng)全圖

3.2 應(yīng)急維修

液壓絞纜機(jī)不能工作，纜繩無法釋放，提油輪也就不能按時(shí)帶纜。如不及時(shí)維修，外輸工作將無法繼續(xù)進(jìn)行，這將會(huì)給油田和公司帶來很大的損失。為了能使外輸按時(shí)進(jìn)行不給油田造成損失，維修人員決定對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)急維修。

（1）去除液壓系統(tǒng)回油管線上的回油濾器濾芯。（2）決定使用熱水對(duì)室外的所有液壓管線及液壓馬達(dá)進(jìn)行澆注加熱。

使用10多個(gè)人用80多度熱水對(duì)液壓管線及馬達(dá)進(jìn)行全面、多次的澆注。經(jīng)過50多分鐘的努力，再次啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，操作控制手柄后馬達(dá)能夠緩慢運(yùn)行，纜繩順利釋放。確保了本次外輸?shù)捻樌M(jìn)行。

4 液壓油污染原因分析

為了弄清水是如何進(jìn)入液壓系統(tǒng)內(nèi)的，機(jī)修人員認(rèn)真檢查整個(gè)液壓系統(tǒng)的流程，查找每一個(gè)細(xì)節(jié)。經(jīng)過詢問操作人員得知，每次外輸結(jié)束后液壓油冷卻器的海水閥一般不關(guān)，冷卻器內(nèi)的海水一直是流通的。于是我們認(rèn)為液壓系統(tǒng)進(jìn)水的原因可能是冷卻器內(nèi)的橡膠墊片腐蝕老化或者是換熱器被海水腐蝕出現(xiàn)小孔。海水通過冷卻器進(jìn)到液壓系統(tǒng)里造成液壓油污染。于是決定拆卸液壓油冷卻器進(jìn)行檢查，將冷卻器拆開后對(duì)橡膠墊片進(jìn)行了清洗和檢查未發(fā)現(xiàn)腐蝕老化現(xiàn)象。然后將換熱器清洗干凈，經(jīng)過仔細(xì)的查找在換熱器的海水進(jìn)口端面上發(fā)現(xiàn)有一個(gè)直徑約為0.3mm的腐蝕小孔。因?yàn)楹Ｋ鋮s器內(nèi)一直有海水流通，且海水進(jìn)口壓力為3.5bar，而在液壓系統(tǒng)不工作時(shí)冷卻器內(nèi)液壓油的壓力為0bar。于是海水和液壓油在換熱器腐蝕點(diǎn)處產(chǎn)生了一個(gè)壓力差，海水也就很容易通過腐蝕小孔進(jìn)入液壓油內(nèi)，導(dǎo)致尾外輸液壓系統(tǒng)被污染。同時(shí)發(fā)現(xiàn)換熱器海水進(jìn)口處有輕微的變形，經(jīng)過分析認(rèn)為冷卻器端面堆積很多泥沙和海生物導(dǎo)致冷卻器堵塞，伴有泥沙的海水冰點(diǎn)降低，因天氣過冷而結(jié)冰，發(fā)生體積膨脹，使散熱器受到外力而變形。變形后的換熱器密封性降低，也可能是導(dǎo)致液壓油進(jìn)水的一個(gè)原因（如圖 6、圖 7）。

圖6 腐蝕的換熱器

圖7 乳化的液壓油

5 維修及改進(jìn)措施

5.1 維修方法

故障原因找到后，基本的維修方法就是更換新的液壓油海水冷卻器的換熱器和更換新的液壓油。同時(shí)為了防止類似事件的再次發(fā)生，維修人員經(jīng)過認(rèn)真思考提出了一些改進(jìn)措施和新的操作方法。

（1）清理油柜內(nèi)乳化的液壓油并用新的液壓油將所有的液壓油管線沖洗干凈。

（2）檢查液壓泵和液壓馬達(dá)，沒有發(fā)現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。

（3）更換新的換熱器和密封膠圈，并檢查海水進(jìn)口閥的密封性。發(fā)現(xiàn)海水進(jìn)口閥密封不好，于是更換新的閥門。

（4）更換全新鈦合金材質(zhì)的海水冷卻器，提高其防腐、密封性能，并新增設(shè)底部排放閥設(shè)計(jì)，其目的是為了定期檢查冷卻器內(nèi)液壓油是否有海水進(jìn)入（如圖8）。

（5）在海水冷卻器的海水回水管線上安裝一放空閥，其目的就是在外輸結(jié)束后，放空冷卻器內(nèi)的海水。防止冷卻器內(nèi)有海水對(duì)換熱器進(jìn)行腐蝕，同時(shí)避免橡膠密封圈老化變形，防止再次發(fā)生進(jìn)水情況（如圖9）。

圖8 改進(jìn)后的冷卻器

圖9 回水管線放空閥

5.2 改進(jìn)操作方法

經(jīng)過維修人員努力，被污染的液壓油系統(tǒng)被維修和改進(jìn)完畢，能夠正常工作使用，為了避免再次發(fā)生液壓油進(jìn)水污染事故，給油田帶來不必要的損失，對(duì)改進(jìn)后的液壓系統(tǒng)提出了一些新的操作要求：

（1）在冬季外輸工作時(shí)，應(yīng)先啟動(dòng)液壓系統(tǒng)再打開海水冷卻器的進(jìn)出口閥。原因是：先啟動(dòng)液壓泵能給液壓系統(tǒng)預(yù)熱，同時(shí)也能夠給冷卻器內(nèi)的換熱器和密封圈預(yù)熱。預(yù)熱后的換熱器和密封圈受熱膨脹能夠與冷卻器外殼起到更好的密封性。如果先開海水閥再啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，冰冷的海水流經(jīng)冷卻器使換熱器和密封圈急速降溫而收縮，可能會(huì)使冷卻器的密封性降低，導(dǎo)致進(jìn)水現(xiàn)象發(fā)生。

（2）外輸工作結(jié)束后，關(guān)閉液壓系統(tǒng)時(shí)必須要關(guān)閉冷卻器海水管線的進(jìn)口閥和出口閥。然后將回水管線上的放空閥打開，將冷卻器內(nèi)的海水排放完畢。其目的是為了防止冷卻器內(nèi)的海水腐蝕換熱器和密封橡膠圈。

（3）定期打開冷卻器排放閥，檢查冷卻器內(nèi)液壓油是否含水。

（4）做好液壓油柜的液位標(biāo)記，定期檢查油柜液位是否有變化。

（5）定期檢查和清洗冷卻器，避免散熱器過臟，冷卻效果降低。

（6）日常巡檢一定要認(rèn)真仔細(xì)，一旦發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)匯報(bào)。

結(jié)語

經(jīng)過對(duì)本次液壓油污染案例的判斷分析、維修、改進(jìn)等工作，之后我們進(jìn)行了認(rèn)真的思考與總結(jié)。今后對(duì)于任何設(shè)備我們都要做到精細(xì)化管理。嚴(yán)格按照設(shè)備操作程序使用設(shè)備，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的巡檢，嚴(yán)格做好設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)工作。盡最大能力讓故障隱患消失在萌芽狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，要認(rèn)真思考、分析查找故障原因，從根被上解決問題。對(duì)于缺陷問題盡量做到優(yōu)化改進(jìn)，避免類似故障重復(fù)發(fā)生。改進(jìn)后的尾外輸液壓系統(tǒng)運(yùn)行一年多來未曾發(fā)生過進(jìn)水事故，為112原油外輸工作提供了有力的保障。

[1]《海洋石油112FPSO操作手冊(cè)》

[2]《尾外輸液壓系統(tǒng)使用說明》