海上平臺原油主機輔助系統(tǒng)優(yōu)化改造研究

劉傳彬

摘? 要：某海上平臺主電站由2臺原油主機和1臺天然氣機組成，在使用過程中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)原油主機的冷卻、潤滑和啟動等輔助系統(tǒng)存在不同程度的缺陷，導(dǎo)致原油主機出現(xiàn)過多次故障及意外關(guān)停，致使平臺失電。通過對原油主機輔助系統(tǒng)的優(yōu)化研究，對原油主機的冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)及啟動系統(tǒng)進(jìn)行了適應(yīng)性改造升級，改造升級后原油主機的穩(wěn)定性和安全性都得到了極大的提高。

關(guān)鍵詞：原油主機;輔助系統(tǒng);優(yōu)化研究

中圖分類號：TE34? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

某海上平臺主電站是由2臺原油主機和1臺天然氣機組成的。在正常工況下，1臺原油主機及1臺天然氣機供給平臺所有負(fù)荷，另1臺原油主機備用。原油主機是平臺電站的主要供電設(shè)備，其穩(wěn)定性和安全性直接關(guān)系到平臺的正常生產(chǎn)和安全穩(wěn)定。原油主機的輔助系統(tǒng)主要是由冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)等組成的。

1 現(xiàn)有問題分析

在運行過程中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)2臺原油主機的冷卻、潤滑、啟動輔助系統(tǒng)存在不同程度的缺陷，嚴(yán)重影響了原油主機的穩(wěn)定運行，甚至導(dǎo)致原油主機出現(xiàn)故障及意外停機，嚴(yán)重影響油田正常生產(chǎn)。提高原油主機運行穩(wěn)定性成為維護(hù)人員的重點研究方向，通過對原油主機現(xiàn)有各輔助系統(tǒng)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)原油主機的冷卻、潤滑及啟動輔助系統(tǒng)主要存在3個問題。1）冷卻系統(tǒng)采用海水換熱，管線耐海水腐蝕差，經(jīng)常發(fā)生海水管線腐蝕泄露，嚴(yán)重影響原油主機正常運行;海水冷卻系統(tǒng)為板式換熱器，由于海水中雜質(zhì)的聚集和海生物的繁殖，容易造成板式換熱器堵塞，導(dǎo)致原油主機滑油高溫關(guān)停。2）平臺失電后，原油主機的軸承潤滑油泵主電源斷電，軸承的負(fù)荷端和非負(fù)荷端缺少滑油潤滑易發(fā)生軸承抱死，導(dǎo)致發(fā)電機組故障損壞。3）原油主機的啟動方式為空氣起動，在使用過程中多次出現(xiàn)氣動馬達(dá)被銹渣堵塞，甚至故障損壞，導(dǎo)致原油主機無法正常起動。

2 優(yōu)化研究及改造

該文針對原油主機輔助系統(tǒng)存在的問題和缺陷，進(jìn)行了優(yōu)化研究及改造，內(nèi)容包括：海水管線防腐性能提升研究，海水冷卻系統(tǒng)優(yōu)化改造，發(fā)電機組增加軸承應(yīng)急后潤滑系統(tǒng)，主機起動空氣管線改造等。

2.1 冷卻系統(tǒng)優(yōu)化研究及改造

2.1.1 海水管線防腐性能提升研究

平臺主海水管線采用外加電流陰極防護(hù)技術(shù)，在近幾年的腐蝕檢測中管線壁厚均未發(fā)生明顯變化，主海水管線達(dá)到了良好的防護(hù)效果。原油主機海水冷卻系統(tǒng)管線為平臺海水系統(tǒng)的分支，管線管徑小，管線走向復(fù)雜，且管線上儀表和閥門等較多，不具備采用外加電流陰極防護(hù)技術(shù)的條件。原油主機海水管線原設(shè)計采用碳鋼加鍍層的方式防腐，在實際使用過程中耐腐蝕效果十分不理想，內(nèi)腐蝕嚴(yán)重，多次出現(xiàn)腐蝕泄露，嚴(yán)重影響了原油主機的穩(wěn)定運行。為了提高海水冷卻系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，嘗試將部分管線更換為不銹鋼管線，使用一段時間后效果也不是很理想，多處出現(xiàn)點蝕穿孔現(xiàn)象。

經(jīng)查閱資料、咨詢廠家及可行性研究，創(chuàng)新采用了管路式犧牲陽極防護(hù)短節(jié)對原油主機海水管線進(jìn)行防護(hù)，該管路式犧牲陽極防護(hù)短節(jié)按照使用2年的壽命進(jìn)行設(shè)計，防護(hù)短節(jié)同時具有結(jié)構(gòu)形式簡單，安裝更換方便等優(yōu)點，在原油主機海水管線的進(jìn)、回水管線均加裝防護(hù)短節(jié)，應(yīng)用后對原油主機海水管線起到了很好的防護(hù)效果，得到有效防護(hù)的管線未再發(fā)生腐蝕泄露。

2.1.2 海水冷卻系統(tǒng)優(yōu)化改造

原油主機海水冷卻系統(tǒng)采用板式換熱器冷卻高低溫水和滑油。主機在運行一段時間后，滑油溫度就會持續(xù)升高。檢查發(fā)現(xiàn)換熱器的海水通道被海生物和雜質(zhì)堵塞，造成海水流通性下降，進(jìn)而影響中冷器換熱效果，導(dǎo)致主機高低溫水溫度和滑油溫度偏高，嚴(yán)重時還會造成主機滑油高溫報警停機后平臺失電。為了保證原油主機安全穩(wěn)定的運行，定期清洗板式換熱器成了日常工作中必不可少的一項。由于原油主機板式換熱器的安裝位置空間狹小，體積較大，導(dǎo)致拆卸、回裝極不方便，而且清洗時必須停運主機。經(jīng)過分析研究并結(jié)合現(xiàn)場實際情況，提出在海水管網(wǎng)出口處增加加藥裝置和在板式換熱器前增加籃式濾器的綜合解決方案。

2.1.2.1 海水管網(wǎng)出口增加加藥裝置

在海水管網(wǎng)出口增加加藥裝置，藥劑選取安全環(huán)保型藥劑，避免產(chǎn)生對海洋環(huán)境的污染。應(yīng)用加藥裝置可以有效殺死海水管線中的海生物，避免因海生物繁殖在海水管線中滋生出大型殼體生物，堵塞海水管道以及各類換熱器。而小型的海生物被殺死后，可以被新安裝的原油主機板式換熱器前的籃式濾器提前過濾掉，保證了原油主機中冷器的換熱效果。

2.1.2.2 原油主機板式換熱器前增加籃式濾器

在板式換熱器前增加籃式濾器，可以提前過濾掉海水中的雜質(zhì)及海生物，提高板式換熱器的換熱效率。

改造完成后，維護(hù)人員只需要清洗籃式濾器，清洗作業(yè)時間從以前的3 h減少到了30 min，大大降低了維護(hù)人員的工作量，而且可以在線清洗，不影響原油主機的正常運轉(zhuǎn)，極大地改善了電站的穩(wěn)定運行狀況，保證了平臺安全穩(wěn)定生產(chǎn)。

2.2 潤滑系統(tǒng)優(yōu)化研究及改造

潤滑油泵的三相220 V電源接在應(yīng)急照明盤，一旦平臺失電，軸承潤滑油泵的電機主電源斷電，發(fā)電機的負(fù)荷端和非負(fù)荷端軸承的潤滑系統(tǒng)就會失效，起不到潤滑、冷卻的效果。此時發(fā)電機組主軸和負(fù)荷端軸承處于高溫狀態(tài)，潤滑油停止循環(huán)，易發(fā)生軸承抱死，不僅影響整個軸承的使用壽命，甚至?xí)?dǎo)致發(fā)電機組故障，甚至造成更大的損失。

由于平臺失電后，絕大部分的主電源都處于斷電狀態(tài)。采用UPS系統(tǒng)給軸承潤滑系統(tǒng)供電，又會加大UPS系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，造成中控、通信等關(guān)鍵設(shè)備的供電時間不足。經(jīng)研究論證提出采用平臺儀表氣/供用氣系統(tǒng)的壓縮空氣作為動力源，為發(fā)電機兩端軸承分別增加了一套軸承應(yīng)急后潤滑系統(tǒng)。

2.3 啟動系統(tǒng)優(yōu)化研究及改造

原油主機的起動方式為空氣起動，正常起動時，儲備在壓縮空氣氣瓶的空氣通過空氣管線到氣動馬達(dá)，壓縮空氣驅(qū)動氣動馬達(dá)帶動原動機旋轉(zhuǎn)，達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時原油主機起動。在使用過程中，多次出現(xiàn)氣動馬達(dá)故障導(dǎo)致原油主機無法起動的問題。拆檢氣動馬達(dá)，發(fā)現(xiàn)氣動馬達(dá)內(nèi)部存在大量銹渣，導(dǎo)致氣動馬達(dá)被銹渣堵塞，無法正常起動原油主機。

由于空氣氣瓶至氣動馬達(dá)的管線為普通材質(zhì)管線，管線內(nèi)部容易發(fā)生銹蝕，產(chǎn)生的銹渣被壓縮空氣帶至氣動馬達(dá)，導(dǎo)致氣動馬達(dá)堵塞。為了解決這個問題，將易銹蝕的空氣管線更換為更適合海洋環(huán)境的不銹鋼材質(zhì)管線。改造完成后，主機的氣動馬達(dá)再未出現(xiàn)過卡死的故障，起動效果良好。

3 結(jié)語

通過對原油主機輔助系統(tǒng)的問題分析，找出原油主機輔助系統(tǒng)存在的問題，對存在問題的輔助系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化研究，對冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)及啟動系統(tǒng)進(jìn)行了適應(yīng)性升級改造。改造實施后，原油主機的穩(wěn)定性和安全性得到了極大的提高。優(yōu)化研究過程中創(chuàng)新采用了管路式犧牲陽極防護(hù)短節(jié)防腐技術(shù)，該項應(yīng)用對無法使用外加電流陰極保護(hù)法保護(hù)的管路、閥門、設(shè)備及小管徑海水管路等的防腐都有很好的借鑒意義。

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