海上平臺原油主機輔助系統優化改造研究

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，在使用過程中陸續發現原油主機的冷卻、潤滑和啟動等輔助系統存在不同程度的缺陷，導致原油主機出現過多次故障及意外關停，致使平臺失電。通過對原油主機輔助系統的優化研究，對原油主機的冷卻系統、潤滑系統及啟動系統進行了適應性改造升級，改造升級后原油主機的穩定性和安全性都得到了極大的提高。

關鍵詞：原油主機;輔助系統;優化研究

中圖分類號：TE34? ? ? ? ? 文獻標志碼：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備，其穩定性和安全性直接關系到平臺的正常生產和安全穩定。原油主機的輔助系統主要是由冷卻系統、潤滑系統、燃油供給系統、啟動系統等組成的。

1 現有問題分析

在運行過程中陸續發現2臺原油主機的冷卻、潤滑、啟動輔助系統存在不同程度的缺陷，嚴重影響了原油主機的穩定運行，甚至導致原油主機出現故障及意外停機，嚴重影響油田正常生產。提高原油主機運行穩定性成為維護人員的重點研究方向，通過對原油主機現有各輔助系統進行分析，發現原油主機的冷卻、潤滑及啟動輔助系統主要存在3個問題。1）冷卻系統采用海水換熱，管線耐海水腐蝕差，經常發生海水管線腐蝕泄露，嚴重影響原油主機正常運行;海水冷卻系統為板式換熱器，由于海水中雜質的聚集和海生物的繁殖，容易造成板式換熱器堵塞，導致原油主機滑油高溫關停。2）平臺失電后，原油主機的軸承潤滑油泵主電源斷電，軸承的負荷端和非負荷端缺少滑油潤滑易發生軸承抱死，導致發電機組故障損壞。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氣動馬達被銹渣堵塞，甚至故障損壞，導致原油主機無法正常起動。

2 優化研究及改造

該文針對原油主機輔助系統存在的問題和缺陷，進行了優化研究及改造，內容包括：海水管線防腐性能提升研究，海水冷卻系統優化改造，發電機組增加軸承應急后潤滑系統，主機起動空氣管線改造等。

2.1 冷卻系統優化研究及改造

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技術，在近幾年的腐蝕檢測中管線壁厚均未發生明顯變化，主海水管線達到了良好的防護效果。原油主機海水冷卻系統管線為平臺海水系統的分支，管線管徑小，管線走向復雜，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技術的條件。原油主機海水管線原設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，內腐蝕嚴重，多次出現腐蝕泄露，嚴重影響了原油主機的穩定運行。為了提高海水冷卻系統的穩定運行，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，多處出現點蝕穿孔現象。

經查閱資料、咨詢廠家及可行性研究，創新采用了管路式犧牲陽極防護短節對原油主機海水管線進行防護，該管路式犧牲陽極防護短節按照使用2年的壽命進行設計，防護短節同時具有結構形式簡單，安裝更換方便等優點，在原油主機海水管線的進、回水管線均加裝防護短節，應用后對原油主機海水管線起到了很好的防護效果，得到有效防護的管線未再發生腐蝕泄露。

2.1.2 海水冷卻系統優化改造

原油主機海水冷卻系統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，滑油溫度就會持續升高。檢查發現換熱器的海水通道被海生物和雜質堵塞，造成海水流通性下降，進而影響中冷器換熱效果，導致主機高低溫水溫度和滑油溫度偏高，嚴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，導致拆卸、回裝極不方便，而且清洗時必須停運主機。經過分析研究并結合現場實際情況，提出在海水管網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 海水管網出口增加加藥裝置

在海水管網出口增加加藥裝置，藥劑選取安全環保型藥劑，避免產生對海洋環境的污染。應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及海生物，提高板式換熱器的換熱效率。

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

2.2 潤滑系統優化研究及改造

潤滑油泵的三相220 V電源接在應急照明盤，一旦平臺失電，軸承潤滑油泵的電機主電源斷電，發電機的負荷端和非負荷端軸承的潤滑系統就會失效，起不到潤滑、冷卻的效果。此時發電機組主軸和負荷端軸承處于高溫狀態，潤滑油停止循環，易發生軸承抱死，不僅影響整個軸承的使用壽命，甚至會導致發電機組故障，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。采用UPS系統給軸承潤滑系統供電，又會加大UPS系統的負擔，造成中控、通信等關鍵設備的供電時間不足。經研究論證提出采用平臺儀表氣/供用氣系統的壓縮空氣作為動力源，為發電機兩端軸承分別增加了一套軸承應急后潤滑系統。

2.3 啟動系統優化研究及改造

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，壓縮空氣驅動氣動馬達帶動原動機旋轉，達到一定轉速時原油主機起動。在使用過程中，多次出現氣動馬達故障導致原油主機無法起動的問題。拆檢氣動馬達，發現氣動馬達內部存在大量銹渣，導致氣動馬達被銹渣堵塞，無法正常起動原油主機。

由于空氣氣瓶至氣動馬達的管線為普通材質管線，管線內部容易發生銹蝕，產生的銹渣被壓縮空氣帶至氣動馬達，導致氣動馬達堵塞。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境的不銹鋼材質管線。改造完成后，主機的氣動馬達再未出現過卡死的故障，起動效果良好。

3 結語

通過對原油主機輔助系統的問題分析，找出原油主機輔助系統存在的問題，對存在問題的輔助系統進行優化研究，對冷卻系統、潤滑系統及啟動系統進行了適應性升級改造。改造實施后，原油主機的穩定性和安全性得到了極大的提高。優化研究過程中創新采用了管路式犧牲陽極防護短節防腐技術，該項應用對無法使用外加電流陰極保護法保護的管路、閥門、設備及小管徑海水管路等的防腐都有很好的借鑒意義。

參考文獻

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