海上平台原油主机辅助系统优化改造研究

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　　摘  要：某海上平台主电站由2台原油主机和1台天然气机组成，在使用过程中陆续发现原油主机的冷却、润滑和启动等辅助系统存在不同程度的缺陷，导致原油主机出现过多次故障及意外关停，致使平台失电。通过对原油主机辅助系统的优化研究，对原油主机的冷却系统、润滑系统及启动系统进行了适应性改造升级，改造升级后原油主机的稳定性和安全性都得到了极大的提高。
　　关键词：原油主机;辅助系统;优化研究
　　中图分类号：TE34          文献标志码：A
　　0 引言
　　某海上平台主电站是由2台原油主机和1台天然气机组成的。在正常工况下，1台原油主机及1台天然气机供给平台所有负荷，另1台原油主机备用。原油主机是平台电站的主要供电设备，其稳定性和安全性直接关系到平台的正常生产和安全稳定。原油主机的辅助系统主要是由冷却系统、润滑系统、燃油供给系统、启动系统等组成的。
　　1 现有问题分析
　　在运行过程中陆续发现2台原油主机的冷却、润滑、启动辅助系统存在不同程度的缺陷，严重影响了原油主机的稳定运行，甚至导致原油主机出现故障及意外停机，严重影响油田正常生产。提高原油主机运行稳定性成为维护人员的重点研究方向，通过对原油主机现有各辅助系统进行分析，发现原油主机的冷却、润滑及启动辅助系统主要存在3个问题。1）冷却系统采用海水换热，管线耐海水腐蚀差，经常发生海水管线腐蚀泄露，严重影响原油主机正常运行;海水冷却系统为板式换热器，由于海水中杂质的聚集和海生物的繁殖，容易造成板式换热器堵塞，导致原油主机滑油高温关停。2）平台失电后，原油主机的轴承润滑油泵主电源断电，轴承的负荷端和非负荷端缺少滑油润滑易发生轴承抱死，导致发电机组故障损坏。3）原油主机的启动方式为空气起动，在使用过程中多次出现气动马达被锈渣堵塞，甚至故障损坏，导致原油主机无法正常起动。
　　2 优化研究及改造
　　该文针对原油主机辅助系统存在的问题和缺陷，进行了优化研究及改造，内容包括：海水管线防腐性能提升研究，海水冷却系统优化改造，发电机组增加轴承应急后润滑系统，主机起动空气管线改造等。
　　2.1 冷却系统优化研究及改造
　　2.1.1 海水管线防腐性能提升研究
　　平台主海水管线采用外加电流阴极防护技术，在近几年的腐蚀检测中管线壁厚均未发生明显变化，主海水管线达到了良好的防护效果。原油主机海水冷却系统管线为平台海水系统的分支，管线管径小，管线走向复杂，且管线上仪表和阀门等较多，不具备采用外加电流阴极防护技术的条件。原油主机海水管线原设计采用碳钢加镀层的方式防腐，在实际使用过程中耐腐蚀效果十分不理想，内腐蚀严重，多次出现腐蚀泄露，严重影响了原油主机的稳定运行。为了提高海水冷却系统的稳定运行，尝试将部分管线更换为不锈钢管线，使用一段时间后效果也不是很理想，多处出现点蚀穿孔现象。
　　经查阅资料、咨询厂家及可行性研究，创新采用了管路式牺牲阳极防护短节对原油主机海水管线进行防护，该管路式牺牲阳极防护短节按照使用2年的寿命进行设计，防护短节同时具有结构形式简单，安装更换方便等优点，在原油主机海水管线的进、回水管线均加装防护短节，应用后对原油主机海水管线起到了很好的防护效果，得到有效防护的管线未再发生腐蚀泄露。
　　2.1.2 海水冷却系统优化改造
　　原油主机海水冷却系统采用板式换热器冷却高低温水和滑油。主机在运行一段时间后，滑油温度就会持续升高。检查发现换热器的海水通道被海生物和杂质堵塞，造成海水流通性下降，进而影响中冷器换热效果，导致主机高低温水温度和滑油温度偏高，严重时还会造成主机滑油高温报警停机后平台失电。为了保证原油主机安全稳定的运行，定期清洗板式换热器成了日常工作中必不可少的一项。由于原油主机板式换热器的安装位置空间狭小，体积较大，导致拆卸、回装极不方便，而且清洗时必须停运主机。经过分析研究并结合现场实际情况，提出在海水管网出口处增加加药装置和在板式换热器前增加篮式滤器的综合解决方案。
　　2.1.2.1 海水管网出口增加加药装置
　　在海水管网出口增加加药装置，药剂选取安全环保型药剂，避免产生对海洋环境的污染。应用加药装置可以有效杀死海水管线中的海生物，避免因海生物繁殖在海水管线中滋生出大型壳体生物，堵塞海水管道以及各类换热器。而小型的海生物被杀死后，可以被新安装的原油主机板式换热器前的篮式滤器提前过滤掉，保证了原油主机中冷器的换热效果。
　　2.1.2.2 原油主机板式换热器前增加篮式滤器
　　在板式换热器前增加篮式滤器，可以提前过滤掉海水中的杂质及海生物，提高板式换热器的换热效率。
　　改造完成后，维护人员只需要清洗篮式滤器，清洗作业时间从以前的3 h减少到了30 min，大大降低了维护人员的工作量，而且可以在线清洗，不影响原油主机的正常运转，极大地改善了电站的稳定运行状况，保证了平台安全稳定生产。
　　2.2 润滑系统优化研究及改造
　　润滑油泵的三相220 V电源接在应急照明盘，一旦平台失电，轴承润滑油泵的电机主电源断电，发电机的负荷端和非负荷端轴承的润滑系统就会失效，起不到润滑、冷却的效果。此时发电机组主轴和负荷端轴承处于高温状态，润滑油停止循环，易发生轴承抱死，不仅影响整个轴承的使用寿命，甚至会导致发电机组故障，甚至造成更大的损失。
　　由于平台失电后，绝大部分的主电源都处于断电状态。采用UPS系统给轴承润滑系統供电，又会加大UPS系统的负担，造成中控、通信等关键设备的供电时间不足。经研究论证提出采用平台仪表气/供用气系统的压缩空气作为动力源，为发电机两端轴承分别增加了一套轴承应急后润滑系统。
　　2.3 启动系统优化研究及改造
　　原油主机的起动方式为空气起动，正常起动时，储备在压缩空气气瓶的空气通过空气管线到气动马达，压缩空气驱动气动马达带动原动机旋转，达到一定转速时原油主机起动。在使用过程中，多次出现气动马达故障导致原油主机无法起动的问题。拆检气动马达，发现气动马达内部存在大量锈渣，导致气动马达被锈渣堵塞，无法正常起动原油主机。
　　由于空气气瓶至气动马达的管线为普通材质管线，管线内部容易发生锈蚀，产生的锈渣被压缩空气带至气动马达，导致气动马达堵塞。为了解决这个问题，将易锈蚀的空气管线更换为更适合海洋环境的不锈钢材质管线。改造完成后，主机的气动马达再未出现过卡死的故障，起动效果良好。
　　3 结语
　　通过对原油主机辅助系统的问题分析，找出原油主机辅助系统存在的问题，对存在问题的辅助系统进行优化研究，对冷却系统、润滑系统及启动系统进行了适应性升级改造。改造实施后，原油主机的稳定性和安全性得到了极大的提高。优化研究过程中创新采用了管路式牺牲阳极防护短节防腐技术，该项应用对无法使用外加电流阴极保护法保护的管路、阀门、设备及小管径海水管路等的防腐都有很好的借鉴意义。
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