某海洋平臺(tái)設(shè)備利舊方案研究

伍錫宏 黃順平 何淼

摘 要：在低油價(jià)的大背景下，推進(jìn)中國(guó)海洋石油有限公司大型設(shè)備的再利用，盤(pán)活有限公司資產(chǎn)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義;某平臺(tái)大型壓縮機(jī)利舊工作在我司尚屬首次，為加快推進(jìn)該試點(diǎn)工作，根據(jù)事實(shí)求是、直面問(wèn)題、群策群力、共同解決的原則，解決該項(xiàng)工作中可能遇到的風(fēng)險(xiǎn)及技術(shù)與管理問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn)降低油氣田后期改造項(xiàng)目的投資要求，形成一套經(jīng)驗(yàn)做法，為后續(xù)項(xiàng)目利舊工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：設(shè)備利舊;經(jīng)驗(yàn);大型設(shè)備

中圖分類(lèi)號(hào)：44-1270/U

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 前言

本文依托南海西部海域氣田干氣增壓改造方案研究項(xiàng)目，以某平臺(tái)壓縮機(jī)增壓干氣利舊作為案例。由于氣田氣接入，平臺(tái)天然氣外輸壓力提高，現(xiàn)有壓縮機(jī)無(wú)法滿(mǎn)足海管外輸要求，需要新增干氣壓縮機(jī)。針對(duì)某平臺(tái)壓縮機(jī)的現(xiàn)狀、平臺(tái)吊機(jī)分拆壓縮機(jī)橇塊的可行性以及現(xiàn)場(chǎng)存在的問(wèn)題等，經(jīng)專(zhuān)家調(diào)研、初步評(píng)估和綜合分析，該平臺(tái)壓縮機(jī)增壓干氣利舊方案可行，并具備較好的經(jīng)濟(jì)性，為最終利舊改造工作的順利開(kāi)展奠定了基礎(chǔ)。

2 設(shè)備利舊管理措施

2.1 設(shè)備調(diào)撥、轉(zhuǎn)讓的可行性

在低油價(jià)的大背景下，推進(jìn)有限公司內(nèi)部大型設(shè)備的再利用，盤(pán)活公司資產(chǎn)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。依據(jù)公司《中國(guó)海洋石油有限公司物資調(diào)撥、內(nèi)部轉(zhuǎn)讓管理方法》，雖然不同分公司之間的大型壓縮機(jī)利舊工作尚屬首次，但各分公司和研究院相互配合，嚴(yán)格按照公司法規(guī)開(kāi)展利舊的的相關(guān)工作，分公司之間的設(shè)備調(diào)撥、轉(zhuǎn)讓是可行的。

2.2 設(shè)備可用性和利舊優(yōu)勢(shì)

按照利舊如新的原則，項(xiàng)目中的任何設(shè)備設(shè)施應(yīng)保證狀態(tài)完好，滿(mǎn)足項(xiàng)目功能要求。某平臺(tái)兩臺(tái)透平壓縮機(jī)K2500A/B狀態(tài)較好，機(jī)組適合利舊：（1）壓縮機(jī)已停機(jī)封存，狀態(tài)完好;（2）驅(qū)動(dòng)器T70和壓縮機(jī)按照兩個(gè)橇設(shè)計(jì)，容易拆分，便于利舊;（3）壓縮機(jī)為兩端增壓、級(jí)數(shù)多，適合葉輪重新組合機(jī)改造。因此，通過(guò)改造升級(jí)，達(dá)到利舊如新的方案是可行的。

2.3 設(shè)備利舊經(jīng)濟(jì)效益

需轉(zhuǎn)讓的分公司確認(rèn)壓縮機(jī)的賬面價(jià)值，設(shè)計(jì)公司進(jìn)一步細(xì)化利舊方案，與設(shè)備廠商落實(shí)利舊評(píng)估、可能開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)以及拆裝、運(yùn)輸、安裝等費(fèi)用估算。

（1）壓縮機(jī)檢查及換芯改造費(fèi)用，約450萬(wàn)美元;透平機(jī)檢測(cè)及改造升級(jí)，約150萬(wàn)美元;拆裝、再成橇費(fèi)用，約300萬(wàn)人民幣;

（2）新增壓縮機(jī)葉輪等備件約150萬(wàn)人民幣;新增核心機(jī)換芯約226萬(wàn)美元。

以上總支出費(fèi)用，約6732萬(wàn)人民幣，節(jié)省費(fèi)用約1 768萬(wàn)人民幣。

3 設(shè)備利舊技術(shù)方案

通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)的現(xiàn)狀、評(píng)估、調(diào)研、平臺(tái)吊機(jī)分拆壓縮機(jī)橇塊的可行性，以及現(xiàn)場(chǎng)存在的問(wèn)題，進(jìn)行細(xì)致的交流，最終明確壓縮機(jī)利舊改造方案。

3.1 壓縮機(jī)配置及改造方案

（1）壓縮機(jī)配置方案

①原C-2510A/B濕氣壓縮機(jī)不變;

②新增兩臺(tái)壓縮機(jī)（惠州211-1B利舊壓縮機(jī)）。

（2）壓縮機(jī)改造方案

①原壓縮機(jī)為美國(guó)德萊賽蘭公司制造，型號(hào)為D6R9B（D直徑系列，R級(jí)數(shù)9級(jí)，B筒式）; ②分為兩段式：第一段4級(jí)葉輪，第二段5級(jí)葉輪。保留原2、3、4級(jí)，拆除5-9級(jí)，新增第1級(jí)葉輪，由兩段增壓改為一段增壓。

上述改造方案，部分利舊、部分新造，通過(guò)利舊一部分部件降低改造成本。改造后壓縮級(jí)數(shù)減少，從9級(jí)改為4級(jí);現(xiàn)有壓縮機(jī)為2段背靠背形式的壓縮機(jī)，改造后為1段直流式，現(xiàn)有第2段的進(jìn)出口管嘴將用盲板盲死;現(xiàn)有壓縮機(jī)的殼體、軸承、軸和密封保持不變，若上述部件狀態(tài)良好均可以繼續(xù)使用。

新提供的部件，采用最新設(shè)計(jì)的DATUM@系列高效流道，結(jié)合先進(jìn)精細(xì)的制造加工技術(shù)，為用戶(hù)提供高效精準(zhǔn)的流道部件。

改造方案結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。上述改造方案為平臺(tái)操作工況調(diào)整和現(xiàn)有機(jī)組利舊提供了一個(gè)實(shí)用的解決方案，在壓縮機(jī)調(diào)級(jí)的同時(shí)保持現(xiàn)有的殼體、缸頭、軸承、密封、軸的設(shè)計(jì)不變，可以利舊現(xiàn)有狀態(tài)良好的部件，其他新部件的設(shè)計(jì)匹配現(xiàn)有機(jī)組的結(jié)構(gòu)，便于在很短的時(shí)間內(nèi)迅速更換。改造后的壓縮機(jī)可以滿(mǎn)足未來(lái)8年的運(yùn)行要求，運(yùn)行范圍廣，便于用戶(hù)根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整壓縮機(jī)的負(fù)載。

本改造方案兼顧了未來(lái)長(zhǎng)期的運(yùn)行要求及現(xiàn)有機(jī)組的條件限制，以最小的改造范圍和成本，為用戶(hù)提供了一個(gè)全面可靠的解決方案。

3.2 其它裝備改造方案

（1）透平驅(qū)動(dòng)機(jī)改造升級(jí)

包括：機(jī)組大修;空氣過(guò)濾器升級(jí)更換;燃?xì)鈬娮焐?jí)改造;控制系統(tǒng)軟件升級(jí)等。

（2）輔助設(shè)備利舊

附屬設(shè)備主要有六大系統(tǒng)：燃機(jī)空氣進(jìn)氣系統(tǒng)（拆除換新）;燃機(jī)機(jī)罩通風(fēng)系統(tǒng)（利舊，部分電氣設(shè)備換新）;CO，滅火系統(tǒng)（利舊）;燃料氣供氣系統(tǒng)（利舊）;潤(rùn)滑油系統(tǒng)（利舊，部分電氣設(shè)備換新）;燃機(jī)清洗設(shè)備（利舊）。

（3）其它工藝、電氣輔助系統(tǒng)

包括：燃機(jī)廢氣排氣系統(tǒng)（利舊）;壓縮機(jī)防喘振閥（利舊）;壓縮機(jī)進(jìn)、出口閥（利舊）;其他相關(guān)的閥門(mén)和儀表（利舊）;天然氣后冷卻系統(tǒng)（利舊，部分電氣設(shè)備換新）;機(jī)組啟動(dòng)系統(tǒng)（利舊，部分電氣設(shè)備換新）;機(jī)組控制柜（利舊）等。

（4）建造結(jié)構(gòu)方案

建造壓縮機(jī)模塊，最大操作重量約500 t，新增壓縮機(jī)模塊采用4 000 t級(jí)浮吊安裝，其余設(shè)備采用平臺(tái)吊機(jī)安裝。

4 設(shè)備利舊標(biāo)準(zhǔn)與驗(yàn)收

壓縮機(jī)部分原則按照API 617試驗(yàn)的要求進(jìn)行，包括：節(jié)水壓試驗(yàn)、氣動(dòng)試驗(yàn)、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)、整機(jī)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

按照壓縮機(jī)數(shù)據(jù)表第一年的工況作為驗(yàn)收工況，性能滿(mǎn)足API616、API617的要求。具體方案按照透平機(jī)、壓縮機(jī)廠家推薦的方案，審核后執(zhí)行。

4.1 設(shè)備機(jī)組試運(yùn)行

4.1.1 主要內(nèi)容

（1）全過(guò)程進(jìn)行氮?dú)庑×髁俊⒄龎捍祾?、防潮試運(yùn)行;

（2）啟動(dòng)馬達(dá)試運(yùn)行：?jiǎn)?dòng)潤(rùn)滑油系統(tǒng);設(shè)定啟動(dòng)頻率;降低啟動(dòng)電流;瞬時(shí)開(kāi)啟啟動(dòng)馬達(dá)，檢查轉(zhuǎn)向并應(yīng)無(wú)異常聲響;升高頻率，直至最高頻率;馬達(dá)連續(xù)運(yùn)行2小時(shí);

（3）燃?xì)廨啓C(jī)不點(diǎn)火試運(yùn)轉(zhuǎn)：?jiǎn)?dòng)潤(rùn)滑油系統(tǒng);啟動(dòng)馬達(dá)變頻控制系統(tǒng)，按技術(shù)要求升速;馬達(dá)滿(mǎn)載后連續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，檢查設(shè)備的泄露、磨損和振動(dòng)情況;

（4）燃?xì)廨啓C(jī)點(diǎn)火試運(yùn)行及脫扣試驗(yàn)：燃料氣系統(tǒng)投用后，對(duì)燃料氣系統(tǒng)進(jìn)行置換;開(kāi)啟進(jìn)氣閥，使系統(tǒng)升壓至額定壓力;檢查燃料系統(tǒng)的壓力、流量及燃料控制系統(tǒng);啟動(dòng)機(jī)罩排風(fēng)系統(tǒng)，投入消防系統(tǒng);按燃?xì)廨啓C(jī)不點(diǎn)火試運(yùn)轉(zhuǎn)程序，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速達(dá)到點(diǎn)火轉(zhuǎn)速時(shí)，向燃燒室投入燃料氣進(jìn)行點(diǎn)火;當(dāng)達(dá)到脫扣轉(zhuǎn)速時(shí)，啟動(dòng)馬達(dá)脫開(kāi)燃?xì)廨啓C(jī)并停止運(yùn)轉(zhuǎn)，直至達(dá)到規(guī)定空載轉(zhuǎn)速。燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間后，應(yīng)在最大連續(xù)速度下運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間，定期檢查振動(dòng)、燃燒溫度等數(shù)據(jù);試驗(yàn)空氣增壓機(jī)可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉和前三級(jí)靜葉角度的控制系統(tǒng)。把燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)速提高到脫扣轉(zhuǎn)速進(jìn)行脫扣試驗(yàn)，檢查脫扣時(shí)的轉(zhuǎn)速;燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)速減速階段，繪制減速期的振動(dòng)曲線;燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行數(shù)字模擬脫扣，使用手動(dòng)把運(yùn)轉(zhuǎn)速度提高至脫扣轉(zhuǎn)速，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使燃?xì)廨啓C(jī)跳車(chē)，檢查脫扣轉(zhuǎn)速;試運(yùn)行結(jié)束后，對(duì)燃燒系統(tǒng)利用內(nèi)孔探測(cè)鏡通過(guò)專(zhuān)設(shè)的視孔進(jìn)行檢查;

（5）燃?xì)廨啓C(jī)、離心壓縮機(jī)空負(fù)荷試運(yùn)行：壓縮機(jī)進(jìn)口閥門(mén)、出口閥門(mén)全開(kāi);將壓縮機(jī)人口管線與系統(tǒng)斷開(kāi)，在壓縮機(jī)入口加30-40目過(guò)濾網(wǎng)，出口管線引至壓縮機(jī)廠房外排空;手動(dòng)調(diào)節(jié)防喘振閥至全開(kāi)，開(kāi)啟壓縮機(jī)防喘振系統(tǒng)和干氣密封系統(tǒng);啟動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)，迅速通過(guò)各軸系臨界轉(zhuǎn)速，壓縮機(jī)空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)24小時(shí);

（6）燃?xì)廨啓C(jī)、壓縮機(jī)負(fù)荷試運(yùn)行：復(fù)位壓縮機(jī)進(jìn)出口管線，除管線第一道人口閥和最后一道出口閥緊閉，其它管線內(nèi)閥全開(kāi);在工藝管線氣密結(jié)束后，進(jìn)行工藝管線、壓縮機(jī)氮?dú)庵脫Q;手動(dòng)調(diào)節(jié)防喘振閥至全開(kāi)，開(kāi)啟壓縮機(jī)防喘振系統(tǒng)和干氣密封系統(tǒng)。微開(kāi)天然氣第一道管線閥，系統(tǒng)緩慢升壓，檢查有無(wú)泄漏，直至壓力升至天然氣人口壓力，然后入口閥和最后一道出口閥開(kāi)至最大;檢查工藝系統(tǒng)各閥全開(kāi)，按壓縮機(jī)組空負(fù)荷方案啟動(dòng);升速時(shí)要快速通過(guò)各軸系的臨界轉(zhuǎn)速，在升速、升壓操作時(shí)要避開(kāi)防喘振點(diǎn);壓縮機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，緩緩關(guān)閉防喘振閥門(mén);壓縮機(jī)緩慢加載，防止壓力升、降太快產(chǎn)生喘振;壓縮機(jī)出口壓力在各階梯壓力下各運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，直至滿(mǎn)負(fù)荷;

（7）機(jī)組在額定載荷下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)72小時(shí)期間，檢查如下內(nèi)容（并每半小時(shí)記錄一次）：潤(rùn)滑油壓力;潤(rùn)滑油溫度和各回油溫度;濾油器壓差;機(jī)組潤(rùn)滑油泄露情況;主油泵工作情況;燃?xì)廨啓C(jī)、離心壓縮機(jī)軸承振動(dòng)、軸承溫度、軸位移、軸轉(zhuǎn)速;燃?xì)廨啓C(jī)增壓機(jī)轉(zhuǎn)速;離心壓縮機(jī)進(jìn)、出口溫度、壓力、流量;燃?xì)廨啓C(jī)燃料壓力、流量、溫度;燃?xì)廨啓C(jī)入口空氣的壓力、壓力差;燃?xì)廨啓C(jī)入口過(guò)濾器自清掃運(yùn)行情況燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)罩內(nèi)壓力及通風(fēng)情況;燃?xì)廨啓C(jī)凝氣分離器運(yùn)行情況、干氣密封工作壓力;監(jiān)測(cè)各閥工作閥位是否符合要求。

4.1.2注意事項(xiàng)

（1）透平發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降至15%后稍停片刻再重啟，在發(fā)動(dòng)機(jī)未完全停下來(lái)前不要重啟;在故障停機(jī)的情況下，在停機(jī)原因未查明且故障未消除前，不要進(jìn)行另一次啟動(dòng);接連三次啟動(dòng)嘗試未成功時(shí)，必須進(jìn)行故障處理;

（2）排氣系統(tǒng)清吹過(guò)程中，如果未燃燒的燃料氣或其它材料進(jìn)入透平排氣系統(tǒng)，則燃料氣可能在啟動(dòng)前或發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后或點(diǎn)火故障后積聚在排氣系統(tǒng)，應(yīng)注意如下事項(xiàng)：①可能會(huì)引起燃燒;②可能會(huì)導(dǎo)致排氣系統(tǒng)的損壞，并引起人身傷害或財(cái)產(chǎn)損失;③開(kāi)始啟動(dòng)前或熄火或點(diǎn)火故障后，重啟排氣系統(tǒng)的清吹過(guò)程如下：確定排氣路徑的內(nèi)部自由空間被清吹;清吹期間達(dá)到正常的燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)速（最小轉(zhuǎn)速15%），建議轉(zhuǎn)速為20%-30%;清吹時(shí)間及次數(shù)應(yīng)符合廠商的有關(guān)規(guī)定;如果清吹時(shí)間受機(jī)組或有效容積所限制，排氣系統(tǒng)的爆炸下限值可測(cè)量，確保啟機(jī)前該值不大于20%，測(cè)量應(yīng)在排氣系統(tǒng)內(nèi)可能積聚足夠可燃?xì)怏w濃度的所有空間內(nèi)進(jìn)行;④如果熄火或點(diǎn)火失敗，重啟前在采取正確的維護(hù)措施：廠家建議的適當(dāng)?shù)木S護(hù)和調(diào)整燃?xì)馔钙?、控制與排氣系統(tǒng);確保所有的排氣閥與節(jié)氣閥安裝正確，操作適當(dāng);確保燃?xì)馔钙?、廢氣收集器與排氣系統(tǒng)的液體排污閥打開(kāi)，保持燃料質(zhì)量;

（3）機(jī)組試運(yùn)行過(guò)程中，必須按照廠商提供的機(jī)組運(yùn)行曲線，進(jìn)行機(jī)組的性能測(cè)試。性能測(cè)試完畢后，如果一切正常，機(jī)組將進(jìn)入72小時(shí)連續(xù)試運(yùn)轉(zhuǎn)，試運(yùn)轉(zhuǎn)合格后，辦理機(jī)組的中交手續(xù)。

5 結(jié)論壓縮機(jī)利舊方案總體評(píng)估為技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)性好。實(shí)施階段由建設(shè)單位統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮，明確各方的責(zé)任，充分調(diào)動(dòng)各方的資源，保質(zhì)保量的完成利舊改造工作。公司之間的大型壓縮機(jī)利舊工作尚屬首次，本著遇到問(wèn)題實(shí)事求是、群策群力、共同解決，實(shí)現(xiàn)了大型設(shè)備成功利舊，為以后類(lèi)似設(shè)備的利舊提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

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