W114電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)故障分析及解決方案

李 瑞

（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司潿洲11-4油田， 廣東 湛江 524000）

1 潿洲11-4油田動(dòng)力設(shè)備現(xiàn)狀

1.1 W114電站概況

潿洲11-4油田投產(chǎn)18年，屬于湛江分公司最老的油田之一，發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)陳舊，沒(méi)有升級(jí)以及改造過(guò)，還是采用PLC-5系統(tǒng)與繼電器連接，許多模塊以及備件已經(jīng)停產(chǎn)，控制系統(tǒng)也已經(jīng)落后。

隨著設(shè)備的老化，控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的同步性變差，現(xiàn)場(chǎng)的燃油燃?xì)饽K還是采用的機(jī)械拉桿式的控制，啟動(dòng)外輸泵、注水泵等大功率設(shè)備因其直接掛在高壓母排上導(dǎo)致對(duì)透平負(fù)荷帶來(lái)一定的沖擊，致使負(fù)荷分配器與現(xiàn)場(chǎng)燃油或燃?xì)饪刂崎y反復(fù)動(dòng)作導(dǎo)致優(yōu)先脫扣甚至透平被迫停機(jī)（如圖1所示）。

圖1 工作場(chǎng)景圖

1.2 故障現(xiàn)象

W11-4油田電網(wǎng)組成是由兩臺(tái)索拉50機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，單臺(tái)發(fā)電機(jī)額定功率為3 040 kW，隨著機(jī)組老化以及帶載能力下降，為保證機(jī)組穩(wěn)定，一般可用負(fù)荷為單臺(tái)2 400 kW以下，平臺(tái)正常生產(chǎn)的負(fù)荷為3 500 kW左右。

2009年下半年以來(lái)，機(jī)組運(yùn)行情況出現(xiàn)下滑，經(jīng)常性的出現(xiàn)負(fù)荷波動(dòng)，嚴(yán)重情況下出現(xiàn)優(yōu)先脫扣以及機(jī)組停機(jī)的情況，影響平臺(tái)正常生產(chǎn)。

2 故障原因分析

2.1 燃?xì)忾y拉桿故障

燃?xì)忾y拉桿為機(jī)械式拉桿，反應(yīng)靈敏度差（如圖2所示）。

圖2 油門(mén)拉桿圖

2.2 燃?xì)饨M成問(wèn)題

通過(guò)檢測(cè)燃?xì)饨M分以及熱值， 根據(jù)索拉的燃?xì)赓|(zhì)量要求對(duì)油田現(xiàn)場(chǎng)燃?xì)饨M份進(jìn)行分析，分析后的燃?xì)饨M份熱值等基本滿足要求（如圖3、下頁(yè)圖4所示）。

圖3 索拉透平燃?xì)赓|(zhì)量要求參數(shù)

2.3 燃?xì)忾y積液以及堵塞

燃?xì)忾y前后壓差較大，會(huì)有節(jié)流效應(yīng)，產(chǎn)生部分水蒸氣，輕油就會(huì)在燃?xì)忾y處凝結(jié)變成液體，而現(xiàn)場(chǎng)燃料氣處理得不夠理想，燃料氣內(nèi)含水以及凝析油等，所以在在燃?xì)忾y處產(chǎn)生積液，影響燃?xì)忾y的靈敏度，需要拆卸燃?xì)忾y對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行清理，由于位置空間狹小，拆卸不方便（如圖5所示）。

圖4 現(xiàn)場(chǎng)燃?xì)饨M份分析數(shù)據(jù)表

圖5 燃?xì)忾y積液堵塞圖

3.4 考慮更換步進(jìn)電機(jī)控制的燃?xì)忾y

該燃?xì)忾y是由24VDC電源提供動(dòng)力的步進(jìn)電機(jī)，4～20 ma信號(hào)控制，通過(guò)PLC輸入的信號(hào)進(jìn)行閥位調(diào)節(jié)，靈敏高，能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)荷波動(dòng)時(shí)燃?xì)忾y開(kāi)度的靈敏控制。

3 故障處理方法

3.1 調(diào)節(jié)保養(yǎng)燃?xì)忾y節(jié)流閥拉桿

燃?xì)夤?jié)流閥拉桿調(diào)節(jié)保養(yǎng)：進(jìn)入機(jī)組燃?xì)饬渴峭ㄟ^(guò)燃?xì)夤?jié)流閥控制的，節(jié)流閥的開(kāi)度是執(zhí)行器通過(guò)拉桿進(jìn)行控制的，如果拉桿活動(dòng)卡滯、不靈活會(huì)影響燃?xì)饪刂菩Ч?，因而造成機(jī)組出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象，要定期對(duì)拉桿進(jìn)行保養(yǎng)，必要時(shí)進(jìn)行更換。

3.2 清洗以及更換燃?xì)忾y

燃?xì)饪刂崎y清洗和保養(yǎng)：進(jìn)入系統(tǒng)的燃?xì)馔ㄟ^(guò)燃?xì)饪刂崎y進(jìn)行壓力流量的調(diào)節(jié)，燃?xì)忾y內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)燃?xì)赓|(zhì)量要求較高，如果燃?xì)庵泻心鲆汉碗s質(zhì)，就會(huì)影響燃?xì)忾y控制效果，所以要定期清洗保養(yǎng)燃?xì)忾y，排出里面凝析液和雜質(zhì)。2011年6月15日07：45，透平A機(jī)和C機(jī)并車(chē)運(yùn)行6 h后，突然出現(xiàn)400～600 kW左右的負(fù)荷波動(dòng)。觀察A機(jī)發(fā)現(xiàn)其空載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)NGP在99.8%～100.2%之間波動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)燃料氣控制閥拉桿也有波動(dòng)，懷疑燃?xì)庀到y(tǒng)有阻塞，使燃?xì)饬魍ú豁槙?，燃?xì)饪刂崎y或節(jié)流閥有故障，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)燃?xì)饪刂崎y里面積液較多，保養(yǎng)排除積液后機(jī)組運(yùn)行正常，所以要定期對(duì)燃?xì)忾y進(jìn)行保養(yǎng)。

3.3 增加燃料氣加熱器以及過(guò)濾器

增加燃料氣加熱器以及過(guò)濾器：目前機(jī)組所使用的燃?xì)庠诮?jīng)過(guò)燃料氣系統(tǒng)處理后，燃?xì)鉁囟葹槌?，在環(huán)境溫度較低的情況下，容易出現(xiàn)凝析液，而凝析液會(huì)影響燃?xì)饪刂崎y的控制準(zhǔn)確性，正如上述經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后燃?xì)忾y中會(huì)有凝析液析出，所以有必要在燃?xì)膺M(jìn)入透平前進(jìn)行加熱處理。目前燃?xì)膺M(jìn)入系統(tǒng)前有一Y型濾器，通過(guò)保養(yǎng)燃?xì)忾y內(nèi)有大量積液說(shuō)明效果不明顯，可以在其前面增加處理效果好的濾器和加熱器。

3.4 控制系統(tǒng)升級(jí)

控制系統(tǒng)升級(jí)：現(xiàn)場(chǎng)燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)為機(jī)械式控制，控制方式落后且不精準(zhǔn)。進(jìn)入系統(tǒng)的燃?xì)饬渴峭ㄟ^(guò)負(fù)荷、T5溫度、NGP等參數(shù)反饋給PLC，經(jīng)過(guò)計(jì)算PLC發(fā)出相應(yīng)的模擬電信號(hào)去燃?xì)鈭?zhí)行器的扭矩電機(jī)，電機(jī)來(lái)控制連桿的伸縮量，連桿通過(guò)拉桿與燃?xì)夤?jié)流閥相連接來(lái)控制節(jié)流閥的開(kāi)度，從而控制進(jìn)入燃燒室的燃?xì)饬?。在這個(gè)過(guò)程可變因素較多，如果滑油質(zhì)量有問(wèn)題或者拉桿不靈活、松動(dòng)等都會(huì)造成控制不穩(wěn)定，使得機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)波動(dòng)從而引起負(fù)荷波動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

由于索拉機(jī)組PLC5系統(tǒng)已經(jīng)老化，許多模塊和備件已經(jīng)停產(chǎn)，控制系統(tǒng)本身也是采用的繼電器連接，較為落后。另一方面從投產(chǎn)以來(lái)控制系統(tǒng)沒(méi)有經(jīng)過(guò)升級(jí)以及改造，信號(hào)線纜以及接線端子等存在不同程度的腐蝕和氧化，24 V電源的COM端經(jīng)過(guò)短接后由一條線輸出再進(jìn)入其他端子，如果該線路出現(xiàn)短路會(huì)影響其他路，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，不適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)苛刻的生產(chǎn)要求。機(jī)械式拉桿控制的燃?xì)忾y不能夠?qū)崿F(xiàn)燃?xì)饬髁康木珳?zhǔn)控制，尤其是大功率設(shè)備對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊，由于不能夠及時(shí)地反饋會(huì)造成電網(wǎng)的波動(dòng)，另外燃?xì)獾奶幚韱?wèn)題也是很關(guān)鍵的一點(diǎn)，高壓高速的天然氣在經(jīng)過(guò)閥體時(shí)，流速以及壓力的變化會(huì)使氣體中含有的液體在閥體處沉積出，造成閥體的反應(yīng)靈敏度下降。通過(guò)定期對(duì)燃?xì)庀到y(tǒng)進(jìn)行保養(yǎng)，提高燃?xì)庀到y(tǒng)清潔度，排除燃?xì)忾y內(nèi)部積液，降低外部因素對(duì)燃?xì)饪刂崎y的影響，保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)控制系統(tǒng)升級(jí)是解決電網(wǎng)波動(dòng)的最終手段，同時(shí)在升級(jí)過(guò)程中也使動(dòng)力員工的知識(shí)界面得以拓寬，能力水平也得以提高。