TITAN130油氣雙燃料機組節能示范

楊光 徐學智 程東旭 代齊加

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤南作業公司）

中國海洋石油集團有限公司積極履行社會責任，面對新的挑戰，創新節能管理，踐行綠色低碳發展戰略，實現了企業目標責任和節能增效的雙贏[1]。TITAN130油氣雙燃料機組在海上采油平臺得到廣泛應用，其原因是機組可以將采油平臺生產的天然氣作為燃料使用（需要從陸地購買柴油，并把其運送至海上采油平臺）。TITAN130油氣雙燃料機組能夠使用天然氣作為燃料的前提條件是：天然氣壓力應超過2600kPa，燃料閥控制儀表氣壓力超過400 kPa，進氣球閥、一次關斷閥、二次關斷閥、燃料氣流量控制閥無卡滯和泄漏，軟件系統正常運行，所有檢測元器件合格。P1壓差是燃料氣流量控制閥前后壓差，壓差過高導致燃料氣流量控制閥無法正常開啟和調節，最終導致無法使用天然氣點火啟動和燃燒。王新年[2]通過對M701F機組的主燃料流量閥差壓高進行分析，提出更換故障元件的處理方法；王俊龍[3]通過對燃機故障診斷及運行維護技術進行系統分析，提出高溫部件損壞機理和如何維護；趙晶[4]通過對用于高速、高溫、高壓、高應力、高鹽度、高濕度的環境中燃氣輪機的各種故障進行分析，提出有效的診斷技術；郭海燕等[5]通過調整值班燃燒器燃料比的方式，提高了其燃燒穩定性，并通過優化工藝流程操作，減少了生產負荷調整對燃氣輪機的不利影響。魏昌淼等[6]總結了燃氣輪機啟動過程中的各種故障，并結合故障發生機理和實際案例，提出排查故障的方向和解決措施。由于工作機理、控制系統及雙燃料流程不同，以上人員對該故障進行分析和處理方法不適合于TITAN130油氣雙燃料機組。筆者從TITAN130油氣雙燃料機組燃料氣流程控制機理出發，針對燃料氣P1壓差高故障停機問題進行系統分析，提出六種解決方法，徹底解決了該故障，保證燃氣輪機穩定運行。

1 TITAN130燃氣輪機燃料氣流程控制機理

燃氣輪機燃料氣系統從機組使用天然氣作為燃料啟動至機組關停，一直投入使用，系統程序一直在控制和調整各個閥門的開度，同時也控制天然氣和空氣的計算及配比。燃料氣流程主要設備如下：燃料氣進口球閥、燃料氣濾器、燃料氣一次關斷閥、燃料氣二次關斷閥、燃料氣流量控制閥、燃料噴嘴。

儀表氣通過撬內的儀表氣濾器，提供給所有氣動閥門驅動和控制。燃料氣流程在正常使用前，需要通過自動檢測滲漏程序，所有程序滿足要求后，才能正常投入使用；而自動檢測滲漏系統就是通過讀取各關鍵位置安裝的壓力變送器檢測數值后，系統分析，得出燃料氣流程是否有閥門卡澀、管線滲漏等結論。燃料氣P1差壓高報警停機（機組報警具體信息：FN_Gas_Fuel_Vlv_P1_Diff_H）的根本原因在于，壓力變送器PT2121和壓力變送器PT2126之間壓力差值超過68.95kPa，并且延續時間超過0.5s。

2 故障分析及解決措施

2.1 壓力變送器故障

壓力變送器PT2121故障或者壓力變送器PT2126故障都能夠引起差壓高報警停機。該變送器使用一段時間后，經常出現零點漂移故障（檢測數值漂移，不準確）。采用以下解決方法：對壓力變送器泄壓和隔離后，使用由北京恒奧德儀器儀表有限公司生產的MC-YBS-WY型壓力變送器校驗儀對其進行標定；按照壓力變送器說明書調節壓力變送器阻尼值，降低變送器的靈敏度；更換新的壓力變送器。

2.2 控制一次關斷閥或二次關斷閥的儀表氣電磁閥故障

控制流程內的儀表氣通過一次關斷閥或二次關斷閥的電磁閥通斷控制儀表氣開關，電磁閥通電，儀表氣通過電磁閥到達關斷閥的驅動執行機構中，打開關斷閥；電磁閥斷電，執行機構中的儀表氣排放至大氣中，關斷閥關閉。電磁閥故障后，無法及時開啟和關閉一次關斷閥或二次關斷閥，最終導致報警發生。確定電磁閥故障后，對電磁閥進行檢修或者更換，即可排除故障。

2.3 一次關斷閥或二次關斷閥本體故障

一次關斷閥或二次關斷閥閥體故障（銹蝕、卡滯、損壞等）導致無法及時開關，最終導致報警出現。

在設備正常停機后，應該及時對一次關斷閥和二次關斷閥閥體進行拆檢和保養，拆檢和保養的頻率要充分考慮水分、雜質等在燃料氣中的含量，含量越高，拆檢和保養的頻率越高。如果燃料氣是清潔度較高的干氣，則可適當降低拆檢和保養頻率。

2.4 控制儀表氣含水或雜質

當控制儀表氣中含有水或者雜質時，大量水分或較大雜質能夠被濾器攔截，但少量水分或者較小顆粒的雜質會通過濾器到達關斷閥的執行機構中，導致執行機構故障或者儀表氣無法驅動關斷閥的執行機構，最終影響關斷閥的開關時間。

當發現儀表氣中含有水或者雜質時，首先對儀表氣來源進行分析，查找解決辦法；其次更換更加精密的儀表氣濾器，可適當增加分離器等輔助設備；第三在儀表氣管線中增加干燥和過濾裝置，保證儀表氣系統內水分和雜質降到最低，就可以解決故障。

2.5 控制儀表氣路壓力低

當儀表氣壓力供應不足時，無法及時驅動關斷閥執行機構，控制關斷閥開關，最終導致報警出現。供氣不足主要有以下原因：供應儀表氣裝置出現故障；儀表氣濾器堵塞；減壓閥PCV6410故障；壓力調節閥PSV6410故障。

首先檢查儀表氣供應裝置，發現故障應該及時處理。儀表氣濾器在每1000h維保時，必須進行更換，并且在機組停機時，需要進行檢查。對于減壓閥PCV6410和壓力調節閥PSV6410的故障，原解決方法是對閥門進行更換和調節壓力，經過對流程進行分析和研究，確定通過改造流程可以解決問題。對儀表氣濾器后端管線進行截斷安裝三通管件，對驅動一次關斷閥和二次關斷閥執行機構的儀表氣流程單獨安裝1個同型號的減壓閥。目的是將儀表氣分成2個單獨控制一次關斷閥和二次關斷閥，從根本上解決減壓閥故障或儀表氣不足的問題。

2.6 軟件系統問題

軟件系統中，2個壓力變送器差值比較時間為0.5s，對該時間進行逐步調整，每次調整時間增加0.3s，經多次試驗調整到2s。2個壓力變送器差值比較時間延長能夠彌補一次關斷閥或二次關斷閥開關動作慢、儀表氣壓力低的問題，使燃氣輪機正常運行。

3 實際應用

中國海洋石油天津分公司渤南作業公司某海上油田利用上述方法進行改造后，燃氣輪機連續運行超過8000h，未出現P1壓差高報警、燃燒柴油的現象，較未改造之前單臺機組年度消耗柴油量降低近200m3，節省約140萬元。該項工作在公司內部進行分享，目前有5個采油平臺（共計10臺燃氣輪機，5臺運行，5臺備用）按照要求對燃氣輪機進行重新設置和改造，2017年6月至2018年6月累計節省柴油約960m3。

4 結論

TITAN130油氣雙燃料機組自動化程度較高，判斷燃料氣系統故障必須從機組的工作機理出發，針對現場實際流程分析原因，通過改造流程的方式解決現場故障，也可以通過軟件系統更改控制數據實現故障處理；同時也可通過兩種方式相互結合，高質量、高效率地解決機組故障。

快速判斷和解決燃料氣系統故障，不僅節省柴油使用量，而且縮減檢修人員的工作時間，提高了工作效率。