王鳳輝，鄭曉娟，王 屹，張瑞康

● （海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

海上石油平臺(tái)主電站原油系統(tǒng)工藝流程圖設(shè)計(jì)

王鳳輝，鄭曉娟，王 屹，張瑞康

● （海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

海上石油平臺(tái)主電站原油發(fā)動(dòng)機(jī)組由于其原油預(yù)處理系統(tǒng)復(fù)雜，故其工藝流程圖的設(shè)計(jì)是整個(gè)平臺(tái)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。本文以秦皇島32-6油田綜合調(diào)整項(xiàng)目為例，介紹了主電站原油系統(tǒng)工藝流程圖的設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)過程中的注意事項(xiàng)，旨在為類似工程設(shè)計(jì)人員提供必要的參考和借鑒。

主電站；原油；工藝流程；設(shè)計(jì)

0 前言

隨著海上油田的深入開發(fā)，原油發(fā)動(dòng)機(jī)已廣泛應(yīng)用于伴生氣產(chǎn)量低油田的主電站[1]。原油發(fā)動(dòng)機(jī)是在燒重質(zhì)燃料油發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的機(jī)型，它的母型仍是柴油機(jī)，與柴油機(jī)不同之處主要是原油預(yù)處理系統(tǒng)以及供油、噴油等設(shè)施[2]。由于其原油預(yù)處理系統(tǒng)復(fù)雜，故原油發(fā)動(dòng)機(jī)組工藝流程圖的設(shè)計(jì)在整個(gè)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段占有異常重要的地位，其設(shè)計(jì)的優(yōu)劣不僅直接關(guān)系到投產(chǎn)以后機(jī)組的運(yùn)行狀況及其性能的實(shí)現(xiàn)，對(duì)后續(xù)機(jī)組的操作維修也有著重要的意義。本文根據(jù)秦皇島32-6油田綜合調(diào)整項(xiàng)目工程實(shí)踐，總結(jié)了主電站原油系統(tǒng)工藝流程圖的設(shè)計(jì)方法及注意事項(xiàng)，以期為類似項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)人員提供參考和借鑒。

1 工程概況

秦皇島 32-6油田綜合調(diào)整項(xiàng)目新建 2個(gè)綜合平臺(tái)CEPI和CEPJ，兩個(gè)井口平臺(tái)WHPG和WHPH。原秦皇島“渤海世紀(jì)”號(hào)FPSO因輸電變壓器、單點(diǎn)電滑環(huán)剩余輸電能力等限制因素制約，在考慮本項(xiàng)目老平臺(tái)調(diào)整用電后，無法滿足新建平臺(tái)用電要求，需要在新建平臺(tái)上獨(dú)立設(shè)置主電站，與原電力系統(tǒng)不進(jìn)行電力組網(wǎng)，互相獨(dú)立運(yùn)行。由于本油田伴生氣量小，參考之前在FPSO上的主電站設(shè)置，擬推薦繼續(xù)采用原油發(fā)動(dòng)機(jī)組作為主電站[3]，即機(jī)組以原油作為主燃料，柴油作為輔助燃料。

本項(xiàng)目4個(gè)新建平臺(tái)總的最大常用電負(fù)荷約44兆瓦，因用電負(fù)荷較大，綜合考慮費(fèi)用、占地面積、安裝重量等因素，經(jīng)過比選確定選用8臺(tái)7600kW Caterpiller原油發(fā)動(dòng)機(jī)組，CEPI、CEPJ各布置4臺(tái)機(jī)組，通過海底電纜組網(wǎng)運(yùn)行，共享備用機(jī)組。

主電站機(jī)房設(shè)置于中心平臺(tái)的 15.3米甲板，由于平臺(tái)空間有限，機(jī)房的布置要緊湊合理，便于操作維修。

2 原油系統(tǒng)工藝流程圖設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)組成

原油發(fā)動(dòng)機(jī)組整個(gè)系統(tǒng)主要包括燃油處理系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、啟動(dòng)氣系統(tǒng)[4]。其中燃油處理系統(tǒng)包括原油分油機(jī)、原油日用罐、原油增壓橇、柴油日用罐、柴油增壓橇、燃油循環(huán)橇、燃油濾器等；滑油系統(tǒng)包括滑油分油機(jī)、滑油冷卻橇、滑油補(bǔ)充橇等；冷卻水系統(tǒng)包括中冷器和膨脹水箱等；啟動(dòng)氣系統(tǒng)包括啟動(dòng)氣瓶和空氣壓縮機(jī)。

2.2 工藝流程圖設(shè)計(jì)

首先根據(jù)原油系統(tǒng)組成繪制工藝流程圖即PFD，原油系統(tǒng)的PFD由燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、啟動(dòng)氣系統(tǒng)四個(gè)部分組成，圖1是本項(xiàng)目燃油系統(tǒng)PFD，從圖中看出主燃料原油從平臺(tái)的原油儲(chǔ)罐經(jīng)原油分油機(jī)凈化進(jìn)入原油日用罐儲(chǔ)存，然后經(jīng)過原油增壓橇增壓進(jìn)入燃油循環(huán)橇，最后經(jīng)過燃油濾器過濾之后供原油發(fā)動(dòng)機(jī)消耗。輔助燃料柴油由柴油日用罐進(jìn)入柴油增壓橇，增壓之后進(jìn)入燃油循環(huán)橇，最后經(jīng)燃油過濾器過濾供原油發(fā)動(dòng)機(jī)消耗。

PFD中設(shè)備橇塊由虛線框表示，介質(zhì)的走向由實(shí)線表示，為了分清主次表達(dá)更清晰主流程線如原油要加粗顯示，線條之間盡量避免交叉，交叉的線條要打斷表示，但是主流程線不能打斷。管路流程中的重要管件如關(guān)斷閥、安全閥要表示出來，其它如球閥，蝶閥及變徑接頭等小部件可以省略，由于一個(gè)系統(tǒng)通常用一張PFD來表達(dá)，設(shè)備的具體參數(shù)信息在PFD上通?？床坏健FD簡(jiǎn)明而又清晰的表達(dá)了系統(tǒng)的流程，目的是讓讀者對(duì)原油系統(tǒng)所包含的設(shè)備及關(guān)鍵部件一目了然。

為了更詳盡的表達(dá)系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的詳細(xì)信息，在平臺(tái)建造階段指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，PFD并不能滿足要求，需要將PFD中系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備分解出來繪制PID，即管線儀表流程圖，如圖2所示為原油分油機(jī)PID，從圖中可以看出，原油分油機(jī)共有兩臺(tái)，布置在一個(gè)橇底座上，原油由201入口進(jìn)入原油分油機(jī)橇內(nèi)濾器，過濾之后進(jìn)入喂給泵增壓，然后由電加熱器加熱到所需溫度后進(jìn)入分油機(jī)凈化，清潔油經(jīng)220出口進(jìn)入原油日用罐儲(chǔ)存。此外，輔助線路如分油機(jī)工作所需的氮?dú)?、儀表氣、軟化水、開排、閉排等管線的信息也在PID中有詳細(xì)體現(xiàn)。PID中虛線方框表示機(jī)組供貨方和買方的界面，方框內(nèi)所有設(shè)備及管線儀表由供應(yīng)商成橇提供，方框外所有設(shè)備及管線儀表由買方提供。原油系統(tǒng)其它設(shè)備的PID以此類推。

PID表達(dá)了設(shè)備的詳細(xì)信息，設(shè)備所包含的管線、閥門、儀表、接口等信息都一覽無遺，一張PID往往只包涵一臺(tái)設(shè)備，是對(duì)PFD的進(jìn)一步細(xì)化，無論是PFD還是PID都要遵循清晰美觀的原則。工藝流程圖是將來項(xiàng)目加工設(shè)計(jì)階段的依據(jù)文件，成功的設(shè)計(jì)能夠正確指導(dǎo)加工設(shè)計(jì)人員，使他們能更快的找到所需的信息，避免不必要的時(shí)間投入，提高工作效率。

3 流程圖設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

目前海上平臺(tái)主電站原油系統(tǒng)所有設(shè)備都由發(fā)動(dòng)機(jī)廠家統(tǒng)一供貨，而發(fā)動(dòng)機(jī)廠家并不生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備，將其分包給相應(yīng)的合作伙伴，本項(xiàng)目也不例外[5]，由于合作廠商較多，流程圖設(shè)計(jì)過程中常會(huì)遇到很多問題，比如供應(yīng)商的供貨界面，橇內(nèi)設(shè)備管線接口尺寸及數(shù)量，另外，橇外管線尺寸規(guī)格、材質(zhì)及壓力等級(jí)，甚至管線的編號(hào)規(guī)則等等，都會(huì)困擾設(shè)計(jì)人員，以下列舉幾項(xiàng)常見的問題。

3.1 供應(yīng)商與買方界面劃分

設(shè)計(jì)過程中一定要明確供應(yīng)商與買方的供貨界面，通常橇內(nèi)設(shè)備管線及儀表都由供應(yīng)商提供，而一些相對(duì)微小的部件諸如管線接口的變徑接頭或閥門等往往容易被漏掉。

3.2 管線規(guī)格常規(guī)化

橇外管線的尺寸規(guī)格要遵從常規(guī)。例如本項(xiàng)目原油增壓橇的氮?dú)夤芫€接口為1/4寸，但實(shí)際中1/4寸的管線很難采辦，因此只能選擇規(guī)格相近的，容易采辦的1/2寸管線。

3.3 各專業(yè)保持溝通

原油系統(tǒng)工藝流程圖的設(shè)計(jì)是由機(jī)械、工藝、配管、儀表四個(gè)專業(yè)共同完成的，各專業(yè)之間要保持及時(shí)溝通，發(fā)現(xiàn)不一致的地方要及時(shí)改正，將錯(cuò)誤控制在紙面上，保證后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)施工的順利進(jìn)行。

3.4 和供應(yīng)商保持溝通

設(shè)計(jì)過程中一定要和供應(yīng)商保持溝通，對(duì)橇內(nèi)設(shè)備的信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，確保設(shè)計(jì)圖紙的準(zhǔn)確性。

圖1 燃油系統(tǒng)PFD

圖2 原油分油機(jī)PID

4 結(jié)束語

本文以秦皇島32-6油田綜合調(diào)整項(xiàng)目為例，介紹了主電站原油系統(tǒng)工藝流程圖的設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)過程中的注意事項(xiàng)，旨在為類似工程設(shè)計(jì)人員提供必要的參考和借鑒。原油系統(tǒng)工藝流程圖的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)細(xì)致、嚴(yán)肅的工作，容不得設(shè)計(jì)人員有一絲馬虎，任何一個(gè)細(xì)小的錯(cuò)誤都將成為后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)施工的隱患。

[1]姬曉東,楊炳發(fā),何利,韓雁凌.海上油田主電站原油發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)試用燃油選擇方法[J].中國(guó)海上油氣,2008,20(4):1.

[2]《海洋石油工程設(shè)計(jì)指南》編委會(huì).海洋石油工程機(jī)械與設(shè)備設(shè)計(jì)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2007.

[3]陳華平.主電站設(shè)計(jì)及原動(dòng)機(jī)選型探討[J].中國(guó)海上油氣（工程）,2000,12(6):2.

[4]陳海,王文祥,單彤文.原油發(fā)動(dòng)機(jī)在海洋工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國(guó)海上油氣（工程）,2002,14(5):3-5.

[5]武震華,張慧芳.海上平臺(tái)原油發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)[C].第十五屆中國(guó)海洋（岸）工程學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集（下）,2011:5.

Design of Crude Oil Engine Generator Sets Piping & Instrument Diagram in Offshore Oil Platform

WANG Feng-hui,ZHENG Xiao-juan,WANG Yi,ZHANG Rui-kang
(Offshore Oil Engineering CO.,LTD.,Tianjin 300451,China)

The design of piping & instrument diagram of crude oil engine generator sets on offshore oil platform is important in the design of whole oil platform owing to its complex system.Taking QHD32-6 for example,this paper introduces the design method of piping & instrument diagram and the matters needing attention in the design process with the purpose of providing essential reference to other engineers.

generator set; crude oil; PID; design

TE5

A

王鳳輝（1981-），女，工程師。主要從事海洋石油工程機(jī)械設(shè)計(jì)工作。