壓縮機(jī)自動聯(lián)鎖透平切油功能的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

傅華軍

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300459）

0 引言

海上某油田有兩臺燃?xì)鈮嚎s機(jī)、三臺透平，正常情況下運(yùn)行一臺壓縮機(jī)、兩臺透平。油田長遠(yuǎn)規(guī)劃中，將停運(yùn)外部供氣海管，在供氣海管無法使用的情況下，一旦燃?xì)鈮嚎s機(jī)故障停機(jī)，則透平供氣量立即受到影響，透平必須切換到燃油模式運(yùn)行，以便保障整個(gè)油田的供電量?，F(xiàn)有運(yùn)行模式是透平入口壓力降低至3.2 MPa 時(shí)觸發(fā)切換條件，在透平油氣切換過程中將繼續(xù)消耗燃?xì)?，因此切換過程中容易造成燃?xì)鈮毫Φ蛯?dǎo)致透平切油失敗停機(jī)進(jìn)而引起油田群的失電。燃?xì)鈮嚎s機(jī)及透平流程如圖1 所示。

圖1 燃?xì)鈮嚎s機(jī)及透平流程

在不使用氣海管外部供氣的情況下，燃?xì)鈮嚎s機(jī)一旦故障停機(jī)必然引起透平的切油，通過項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)燃?xì)鈮嚎s機(jī)停機(jī)后能立即自動連鎖透平進(jìn)行油氣切換并且自動選擇運(yùn)行的透平進(jìn)行切換，給操作人員更多應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間。

1 自動聯(lián)鎖透平切油思路及方案分析

1.1 方案思路

透平與壓縮機(jī)為兩套獨(dú)立的PLC 控制系統(tǒng)，通過將壓縮機(jī)停機(jī)的開關(guān)量信號引入三臺透平控制器并設(shè)置實(shí)施該切換條件的選擇開關(guān)，根據(jù)現(xiàn)有啟、停狀態(tài)及優(yōu)先級實(shí)現(xiàn)自動的燃油模式切換。在不影響現(xiàn)有控制、運(yùn)行模式前提下，實(shí)現(xiàn)緊急情況下壓縮機(jī)停機(jī)聯(lián)鎖透平切油的目的。

1.2 方案設(shè)計(jì)

壓縮機(jī)正常運(yùn)行時(shí)運(yùn)行狀態(tài)繼電器得電吸合，停機(jī)時(shí)該繼電器失電斷開，考慮到控制盤掉電、卡件故障等情況，該繼電器為失電狀態(tài)，取該繼電器停機(jī)狀態(tài)下閉點(diǎn)給控制接線箱。由于兩臺壓縮機(jī)、三臺透平均為隨機(jī)運(yùn)行，為了確保透平切油邏輯的完整性，將兩臺壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)繼電器KA1、KB1 傳輸至接線箱串聯(lián)在同一回路，控制切換繼電器K0，同時(shí)設(shè)計(jì)投用總開關(guān)S0，便于手動狀態(tài)下的投用。

兩臺壓縮機(jī)無論哪臺運(yùn)行、哪臺備用，運(yùn)行的壓縮機(jī)運(yùn)行繼電器輸出點(diǎn)處于斷開狀態(tài)、備用的壓縮機(jī)運(yùn)行繼電器輸出點(diǎn)處于閉合狀態(tài)。一旦運(yùn)行的壓縮機(jī)停機(jī)，運(yùn)行繼電器輸出點(diǎn)會變?yōu)殚]合狀態(tài)，在手動投用情況下，當(dāng)整個(gè)回路一處于閉合狀態(tài)，K0得電將信號輸出。設(shè)計(jì)的聯(lián)鎖透平切油原理如圖2 所示。

圖2 設(shè)計(jì)的聯(lián)鎖透平切油原理

由于透平隨機(jī)運(yùn)行，因此設(shè)計(jì)手動投用選擇開關(guān)S1、S2、S3，根據(jù)透平實(shí)際運(yùn)行情況選擇需要切換的透平機(jī)組。在壓縮機(jī)停機(jī)后，繼電器K0 得電，選擇開關(guān)S1、S2、S3 根據(jù)實(shí)際情況處于閉合狀態(tài)，繼電器K1、K2、K3 根據(jù)情況處于得電狀態(tài)，將相應(yīng)的切油信號傳輸至運(yùn)行的透平，最終實(shí)現(xiàn)兩臺壓縮機(jī)停機(jī)狀態(tài)下的透平切油工作。

為了實(shí)現(xiàn)功能的可視化，設(shè)計(jì)透平切油選擇指示燈L1、L2、L3。在透平切油信號輸出的同時(shí)，相應(yīng)的指示燈亮，使操作人員能第一時(shí)間確定透平切油功能是否投用、投用的透平機(jī)組。

1.3 方案的實(shí)施

按照設(shè)計(jì)圖紙對接線箱進(jìn)行接線，包括總投用開關(guān)S0、選擇開關(guān)S1、S2、S3，選擇指示燈L1、L2、L3 以及各個(gè)回路的保險(xiǎn)、繼電器。接線箱切換電路接線完成后送電進(jìn)行功能模擬試驗(yàn)。在壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)能將信號第一時(shí)間傳輸至透平并指示。接線箱功能模擬試驗(yàn)完成后在MCC 選擇合適位置將接線箱進(jìn)行固定，鋪設(shè)壓縮機(jī)至接線箱、接線箱至三臺透平電纜并進(jìn)行校線，確認(rèn)線纜的正確性、完好性。

選取壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)繼電器常閉點(diǎn)，用萬用表檢測無誤后將線纜接入。燃?xì)鈮嚎s機(jī)點(diǎn)位輸出如圖3 所示，燃?xì)鈮嚎s機(jī)及透平點(diǎn)位[1]如圖4 所示。確定透平切油接入點(diǎn)位AF0053/11 通道，用萬用表檢測無誤后將線纜接入。由于是繼電器干點(diǎn)接入，不會對原系統(tǒng)產(chǎn)生額外的影響。透平點(diǎn)位接入示意[2]如圖5 所示。

圖3 燃?xì)鈮嚎s機(jī)點(diǎn)位輸出圖

圖4 燃?xì)鈮嚎s機(jī)及透平點(diǎn)位圖

圖5 透平點(diǎn)位接入示意

2 自動聯(lián)鎖透平切油功能的實(shí)施應(yīng)用

檢查無誤后，對接線箱進(jìn)行送電（平臺UPS 電源），為了確保電站的穩(wěn)定，選取備用的機(jī)組進(jìn)行功能測試，正常情況下只要控制盤GAS/LIQUID 指示燈切換到相應(yīng)的指示則表示切換成功，在模擬運(yùn)行的壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)，選取需要切換的機(jī)組能正常切換到燃油模式。透平GAS/LIQUID 切換指示如圖6所示。經(jīng)過反復(fù)測試，在任何一臺運(yùn)行的壓縮機(jī)停機(jī)后，提前選定的透平均能成功進(jìn)行油氣切換。測試完畢后對接線箱標(biāo)識進(jìn)行整理，以便操作。接線箱如圖7 所示。

圖6 透平GAS/LIQUID 切換指示

圖7 接線箱

3 結(jié)束語

透平和壓縮機(jī)均是平臺的核心設(shè)備，對其進(jìn)行改造不能影響壓縮機(jī)、透平機(jī)組現(xiàn)有運(yùn)行模式、正常運(yùn)行邏輯，并且不能產(chǎn)生額外的次生影響，同時(shí)要確保切換過程的可靠性，需要重新設(shè)計(jì)切換電路。正常情況下壓縮機(jī)、透平均是隨機(jī)運(yùn)行，為了確保整個(gè)切油邏輯的完整性，需要確保壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中突然停機(jī)均能實(shí)現(xiàn)切油信號的發(fā)出，同時(shí)考慮需要透平切油的機(jī)組。通過討論，最終選取壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)繼電器閉合點(diǎn)位串聯(lián)的方式控制總的繼電器，再去選擇控制需要切油的透平機(jī)組，實(shí)現(xiàn)整個(gè)切油邏輯的完整性。

透平發(fā)電機(jī)組是海上平臺主要動力設(shè)備，為平臺生產(chǎn)和生活提供電力。一旦燃?xì)鈮嚎s機(jī)發(fā)生故障使透平不能有效進(jìn)行切油操作，將導(dǎo)致整個(gè)油田群的失電，影響面廣而大。因此作為海管無法使用情況下的技術(shù)儲備方案，該項(xiàng)目能給操作人員更多的應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間。通過該項(xiàng)目的自主創(chuàng)新最終確保油田群透平以及電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了降本增效。