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        恩平臺(tái)風(fēng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)特點(diǎn)及應(yīng)用

        2014-05-23 04:16:40石長(zhǎng)印馮曉偉許曉英
        中國(guó)修船 2014年3期
        關(guān)鍵詞:底架百葉窗停機(jī)

        石長(zhǎng)印,郭 寧,馮曉偉,許曉英

        (1.海洋石油工程股份有限公司,天津 300451;2.中海油田服務(wù)股份有限公司,河北 廊坊 101139;3.中海石油 (中國(guó))有限公司天津分公司,天津 300461)

        恩平臺(tái)風(fēng)發(fā)電機(jī)組采用康明斯柴油發(fā)電機(jī)組,適用于海洋采油平臺(tái)。此型發(fā)電機(jī)組能夠滿足高濕度、高鹽霧、高霉菌和惡劣臺(tái)風(fēng)環(huán)境下的工作需求,此發(fā)電機(jī)組在臺(tái)風(fēng)來(lái)襲,平臺(tái)工作人員撤離之后,發(fā)電機(jī)組為平臺(tái)導(dǎo)航燈、平臺(tái)通訊、除濕空調(diào)、食品冷庫(kù)等必要的負(fù)荷提供連續(xù)的電力供應(yīng),為海洋平臺(tái)系統(tǒng)提供電源保障。

        1 橇塊結(jié)構(gòu)及功能

        臺(tái)風(fēng)應(yīng)急機(jī)組及其輔助設(shè)備全部集成在1個(gè)橇塊內(nèi)部。橇塊通過(guò)結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì),滿足整體吊裝、通風(fēng)、進(jìn)排氣、耐腐蝕以及消防要求。整個(gè)橇塊設(shè)計(jì)壽命25年,橇塊外形尺寸為5.0m×2.5m×3.0m,質(zhì)量約為6.3 t。橇塊采取靜音設(shè)計(jì),保證整個(gè)集裝箱噪聲控制在85dB以?xún)?nèi) (1 m處)。

        1.1 橇塊結(jié)構(gòu)

        橇塊整體結(jié)構(gòu)分為2部分:底架與集裝箱,底架與集裝箱焊接。

        底架采用碳鋼結(jié)構(gòu),底架上設(shè)置吊耳、接地點(diǎn),并留有外部供油口、外部供電接口、冷卻水排放口、機(jī)油排放口、燃油箱溢流口、排污口、電纜輸出口以及地漏等接口。底架內(nèi)部設(shè)置1個(gè)容積為2500 L燃油箱,燃油箱內(nèi)外均做防腐處理,保證機(jī)組連續(xù)運(yùn)行72 h(機(jī)組燃油消耗:27.8 L/h)。底架上鋪設(shè)不銹鋼花紋板 (經(jīng)防銹處理),不銹鋼花紋板與底架之間采用鉚釘連接。發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備通過(guò)螺栓連接在底架上。

        集裝箱外壁采用316SS不銹鋼材料焊接而成,厚度3mm,噴涂白色防銹漆。艙內(nèi)鋪設(shè)50mm吸音棉,內(nèi)壁采用多孔鋁板鋪設(shè),集裝箱骨架采用不銹鋼材料,外壁與骨架焊接。集裝箱側(cè)壁設(shè)置發(fā)電機(jī)組檢修門(mén),集裝箱前端和左側(cè)分別設(shè)置排風(fēng)口和進(jìn)風(fēng)口,機(jī)組消音器設(shè)置在橇塊頂部,臥式安裝,排煙口延伸至集裝箱邊緣,集裝箱兩側(cè)各設(shè)置1個(gè)急停按鈕,保證系統(tǒng)安全。

        集裝箱內(nèi)照明分為普通照明和應(yīng)急照明[1]。

        1.2 橇塊通風(fēng)

        橇塊前、后端面安裝百葉窗,作為內(nèi)部通風(fēng),一方面帶走機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生的輻射熱量,另一方面提供發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒消耗的空氣。內(nèi)層百葉窗為氣動(dòng)式,與柴油機(jī)和消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。進(jìn)排風(fēng)口各設(shè)置2套百葉窗,內(nèi)層百葉窗為常閉百葉窗,外層為常開(kāi)固定式百葉窗,當(dāng)機(jī)組運(yùn)行時(shí),內(nèi)層百葉窗打開(kāi),當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí),內(nèi)層百葉窗關(guān)閉。發(fā)電機(jī)組散熱器通過(guò)軟連接、排風(fēng)導(dǎo)流罩與橇塊排風(fēng)口連接。橇塊前端設(shè)置排風(fēng)口、強(qiáng)制排風(fēng)扇、防火閥,后端設(shè)置進(jìn)風(fēng)口、防火閥,用90°彎頭與大氣相通,保證橇塊通風(fēng)。

        1.3 內(nèi)部布置

        橇塊內(nèi)布置1臺(tái)發(fā)電機(jī)組、1個(gè)燃油箱 (位于底架內(nèi))、2個(gè)七氟丙烷罐、2個(gè)氮?dú)夤蕖?個(gè)壓縮空氣罐、1面直流充電柜、1面控制柜。發(fā)電機(jī)組在橇塊內(nèi)居中布置,與底架結(jié)構(gòu)件連接。燃油油箱布置在橇塊底部。其中七氟丙烷罐、氮?dú)夤藓蛪嚎s空氣罐為中壓設(shè)備,在橇塊內(nèi)設(shè)置獨(dú)立區(qū)域。

        2 發(fā)電機(jī)組

        發(fā)電機(jī)組為整體橇塊式結(jié)構(gòu),柴油機(jī)曲軸通過(guò)柔性驅(qū)動(dòng)盤(pán)直接與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接,完善的阻尼器繞組減少了并聯(lián)時(shí)的振蕩。柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)通過(guò)各自的減震器彈性連接在鋼結(jié)構(gòu)底座上,減少了底座的振動(dòng)??刂破鳌⒗鋮s器、出口開(kāi)關(guān)等剛性安裝在底座結(jié)構(gòu)上。整套設(shè)備形成了一個(gè)完整的橇塊。

        發(fā)動(dòng)機(jī):配置康明斯6BTAA5.9-G2發(fā)動(dòng)機(jī),加固設(shè)計(jì)4沖程工業(yè)型柴油發(fā)動(dòng)機(jī),具有動(dòng)力穩(wěn)定、低排放、對(duì)負(fù)載變化響應(yīng)迅速等特點(diǎn)。

        交流發(fā)電機(jī):選用西門(mén)子TFC2284-4SB43發(fā)電機(jī),采用2/3節(jié)距低電抗繞組的發(fā)電機(jī),非線性負(fù)載波形畸變小,同時(shí)具備短路故障清除功能。

        控制系統(tǒng):標(biāo)準(zhǔn)配置PC1.1(PCC1302)電子控制系統(tǒng)??商峁┩暾陌l(fā)電機(jī)組系統(tǒng)集成功能,包括遠(yuǎn)程啟動(dòng)/停機(jī)、精準(zhǔn)的調(diào)頻/調(diào)壓、報(bào)警和狀態(tài)信息顯示、過(guò)電流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、輸出測(cè)量?jī)x表、自動(dòng)停機(jī)等。

        冷卻系統(tǒng):機(jī)組一體化安裝的標(biāo)準(zhǔn)散熱器系統(tǒng),按照額定環(huán)境溫度設(shè)計(jì)并進(jìn)行了相應(yīng)檢測(cè),簡(jiǎn)化了系統(tǒng)散熱設(shè)計(jì)要求。

        2.1 柴油機(jī)技術(shù)參數(shù)(見(jiàn)表1)

        表1 柴油機(jī)技術(shù)參數(shù)

        2.2 發(fā)電機(jī)技術(shù)參數(shù)(見(jiàn)表2)

        表2 發(fā)電機(jī)技術(shù)參數(shù)

        2.3 控制器技術(shù)參數(shù)(見(jiàn)表3)

        表3 控制器技術(shù)要求

        3 輔機(jī)系統(tǒng)

        3.1 燃油系統(tǒng)

        燃油系統(tǒng)要保證在無(wú)人值守條件下連續(xù)72 h可靠穩(wěn)定地對(duì)機(jī)組進(jìn)行持續(xù)供油。在整個(gè)橇塊底架內(nèi)設(shè)置1個(gè)2500 L的燃油箱,油箱配置液位開(kāi)關(guān),此液位開(kāi)關(guān)有液位低、液位低低及液位高、液位高高信號(hào)。出現(xiàn)液位低信號(hào)時(shí)燃油加注系統(tǒng)自動(dòng)供油,出現(xiàn)液位高信號(hào)時(shí)關(guān)閉自動(dòng)加油系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)進(jìn)、回油管路與燃油箱連接,發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)機(jī)帶燃油泵,將燃油輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)本體,再通過(guò)高壓油泵將燃油噴射至各個(gè)缸體內(nèi)燃燒做功。

        3.2 潤(rùn)滑系統(tǒng)

        潤(rùn)滑系統(tǒng)的功用是在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)連續(xù)不斷地把機(jī)油輸送到全部傳動(dòng)件的摩擦表面,并在摩擦表面之間形成油膜,實(shí)現(xiàn)液體摩擦。從而減小摩擦阻力、降低功率消耗、減輕機(jī)件磨損,以達(dá)到提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作可靠性和耐久性的目的。發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)主要由油底殼、機(jī)油泵、機(jī)油濾清器、主油道等組成,其中,發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼為系統(tǒng)的潤(rùn)滑油箱。

        3.3 進(jìn)氣系統(tǒng)

        進(jìn)氣系統(tǒng)為發(fā)動(dòng)機(jī)提供清潔、干燥、充足的空氣,系統(tǒng)中主要組件由空濾器、增壓器、冷卻器、管路等組成。

        3.4 排煙系統(tǒng)

        發(fā)動(dòng)機(jī)的排煙系統(tǒng)是將機(jī)組燃燒的廢氣排放至橇塊外,并使用廢氣驅(qū)動(dòng)增壓機(jī)提高機(jī)組進(jìn)氣量。排煙系統(tǒng)主要由增壓器、波紋管、彎頭、消音器、排煙管等組成。

        3.5 冷卻水系統(tǒng)

        發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水系統(tǒng)是將機(jī)組燃燒所產(chǎn)生的熱量帶走,以提高機(jī)組運(yùn)行效率,冷卻水系統(tǒng)主要由散熱器、水循環(huán)泵、節(jié)溫閥、管路等組成,冷卻水循環(huán)方式為閉式循環(huán),機(jī)帶離心泵為水系統(tǒng)循環(huán)提供動(dòng)力。散熱器為風(fēng)冷式散熱器,發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇,為空氣與冷卻水換熱提供動(dòng)力。散熱器上設(shè)置注水口、放水口、溢流口等,整個(gè)冷卻水系統(tǒng)均安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)本體上。

        4 消防系統(tǒng)

        4.1 自動(dòng)控制

        當(dāng)保護(hù)區(qū)發(fā)生火情,火災(zāi)探測(cè)器發(fā)出火災(zāi)信號(hào),報(bào)警滅火控制器即發(fā)出聲、光信號(hào),同時(shí)發(fā)出聯(lián)動(dòng)指令,關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)層百葉窗,經(jīng)過(guò)一段延時(shí)時(shí)間,發(fā)出滅火指令,打開(kāi)啟動(dòng)閥釋放啟動(dòng)氣體,啟動(dòng)氣體通過(guò)啟動(dòng)管道打開(kāi)相應(yīng)的選擇閥和容器閥 (瓶頭閥),釋放滅火劑,實(shí)施滅火。

        4.2 手動(dòng)控制

        當(dāng)保護(hù)區(qū)發(fā)生火情,可按下手動(dòng)控制盒或控制器上啟動(dòng)按鈕即可按規(guī)定程序啟動(dòng)滅火系統(tǒng)釋放滅火劑,實(shí)施滅火。在自動(dòng)控制狀態(tài),仍可實(shí)現(xiàn)電氣手動(dòng)控制。

        4.3 應(yīng)急手動(dòng)操作

        控制器不能發(fā)出滅火指令時(shí)應(yīng)通知有關(guān)人員撤離現(xiàn)場(chǎng),關(guān)閉聯(lián)動(dòng)設(shè)備,然后拔出相應(yīng)啟動(dòng)瓶組上啟動(dòng)閥的手動(dòng)保險(xiǎn)夾片,壓下手柄即可打開(kāi)啟動(dòng)閥,釋放啟動(dòng)氣體,實(shí)施滅火。

        4.4 發(fā)出火災(zāi)警報(bào)

        在延時(shí)時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)有異常情況,不需啟動(dòng)滅火系統(tǒng)進(jìn)行滅火時(shí),可按下手動(dòng)控制盒或火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警氣體滅火控制器上的緊急停止按鈕,即可阻止控制器滅火指令的發(fā)出。

        5 控制系統(tǒng)

        機(jī)組控制系統(tǒng)主要由主控制器、輔助控制器和人機(jī)界面觸摸屏組成,主控制器安裝在發(fā)電機(jī)組本體上,輔助控制器和觸摸屏安裝在控制箱內(nèi),主控制器和輔助控制器之間采用Modbus通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

        主控制器主要實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的調(diào)速、調(diào)壓、發(fā)電機(jī)組保護(hù)和參數(shù)采集功能。

        輔助控制器主要實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)之前的備車(chē)準(zhǔn)備工作,自動(dòng)聯(lián)鎖和自動(dòng)控制輔助設(shè)備功能。

        觸摸屏主要顯示發(fā)電機(jī)組和輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài),系統(tǒng)報(bào)警記錄,并且實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互[2]。

        控制系統(tǒng)運(yùn)行流程如下。

        5.1 啟動(dòng)

        1)分步啟動(dòng)??刂葡渖系男o打到分步指令位置,然后通過(guò)人機(jī)界面確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油液位,滑油液位、溫度,冷卻水液位、溫度,電池電壓,出口開(kāi)關(guān)狀態(tài)等參數(shù)是否正常;若參數(shù)正常,可通過(guò)控制箱上的旋鈕打開(kāi)進(jìn)出口百葉窗,百葉窗打開(kāi),打開(kāi)狀態(tài)反饋在觸摸屏上,且控制箱上的允許啟動(dòng)指示燈亮起,說(shuō)明啟動(dòng)前準(zhǔn)備工作結(jié)束。之后通過(guò)人為按下控制箱上的啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組。

        2)順序啟動(dòng)。順序啟動(dòng)為調(diào)試完成后,正常使用時(shí)一般采用的啟動(dòng)方式。控制箱上的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到順序指令位置,通過(guò)人為按下啟動(dòng)按鈕,輔助控制器通過(guò)程序自行判斷啟動(dòng)必須條件,并執(zhí)行啟動(dòng)之前的相關(guān)準(zhǔn)備動(dòng)作,最終完成啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組。

        5.2 停機(jī)

        1)分步停機(jī)??刂葡渖系拈_(kāi)關(guān)打到分步指令位置,首先,人為觸動(dòng)發(fā)電機(jī)組出口斷路器;然后,人為通過(guò)停機(jī)按鈕停止發(fā)電機(jī)組運(yùn)行,并通過(guò)人為手動(dòng)旋鈕關(guān)閉百葉窗和其它相關(guān)輔助系統(tǒng)。

        2)順序停機(jī)??刂葡渖系拈_(kāi)關(guān)打到順序指令位置,通過(guò)按下停止按鈕,控制器根據(jù)程序邏輯自動(dòng)停止發(fā)電機(jī)組運(yùn)行并關(guān)閉其它輔助設(shè)備。

        3)聯(lián)鎖停機(jī)。在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中,發(fā)電機(jī)組的電參數(shù)和熱工參數(shù)出現(xiàn)異常并達(dá)到停車(chē)值,控制器根據(jù)聯(lián)鎖邏輯自行停機(jī)并報(bào)警。

        在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中,收到滅火系統(tǒng)的聯(lián)鎖信號(hào)時(shí),控制器也根據(jù)邏輯自動(dòng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖停機(jī),并關(guān)閉百葉窗等相關(guān)輔助設(shè)備。

        4)緊急停機(jī)。出現(xiàn)重大故障或者火災(zāi)時(shí),可通過(guò)人為按下緊急停機(jī)按鈕,實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)組的迅速停止運(yùn)行。

        6 結(jié)束語(yǔ)

        4臺(tái)臺(tái)風(fēng)發(fā)電機(jī)是海油系統(tǒng)內(nèi)首次承攬?jiān)O(shè)計(jì)建造的項(xiàng)目,目前已經(jīng)設(shè)計(jì)建造完畢并成功交付使用,運(yùn)行狀態(tài)良好,當(dāng)然成橇設(shè)備在細(xì)節(jié)方面還會(huì)進(jìn)一步優(yōu)化,在今后項(xiàng)目會(huì)重點(diǎn)考慮并加以應(yīng)用。

        [1]中國(guó)船舶工業(yè)總公司.船舶設(shè)計(jì)使用手冊(cè) (輪機(jī)分冊(cè))[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1999.

        [2]陰憲惠.工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡(luò) [M].北京:清華大學(xué)出版社,2003.

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