孫廣斌

摘 要：結(jié)合海上投產(chǎn)平臺新增發(fā)電機組試驗的特點，詳細闡述了在平臺不斷電、不停產(chǎn)的條件下完成負載和并車試驗的新技術(shù)方案，并介紹了行之有效的防斷電解列應(yīng)急方案，保證了平臺生產(chǎn)和發(fā)電機組試驗的順利進行。

關(guān)鍵詞：油田；發(fā)電機組；電網(wǎng)容量；運行試驗

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.147

國內(nèi)某海上油田為積極響應(yīng)政府節(jié)能減排的要求，充分利用了油田伴生氣，增加了電網(wǎng)容量，在油田FPSO（浮式生產(chǎn)儲油卸油船）上增加了1套燃氣透平發(fā)電機組。

新增發(fā)電機組正常投用前需進行運行試驗，包括單機負載試驗和與原生產(chǎn)電網(wǎng)的并網(wǎng)。如果按照傳統(tǒng)的試驗方案進行，則平臺需要先停產(chǎn)，試驗完成后恢復(fù)生產(chǎn)。雖然這種方案比較可靠，但經(jīng)濟性較低，這是因為發(fā)電機組的試驗周期較長，油田停產(chǎn)會造成無法估量的經(jīng)濟損失。因此，急需制訂在已投產(chǎn)平臺不斷電、不停產(chǎn)的條件下進行發(fā)電機組負載試驗的方案和防斷電應(yīng)急預(yù)案。

1 透平發(fā)電機組的試驗方案

油田FPSO原有5臺原油發(fā)電機，采用德國MAN B&W公司的柴油原油雙燃料發(fā)動機，單臺發(fā)電機的容量為7 680 kW。新增透平發(fā)電機組的海上運行試驗會受以下2點因素的影響：①船上不具備放置試驗用負荷裝置的條件。②透平發(fā)電機組需要與原有原油發(fā)電機進行并網(wǎng)試驗，在實驗過程中不能停產(chǎn)。如果停產(chǎn)，則會造成平臺原油生產(chǎn)設(shè)施故障。

綜上條件考慮，創(chuàng)新性地采用現(xiàn)有生產(chǎn)負荷進行了透平發(fā)電機負載試驗，并根據(jù)電站控制的特性，詳細設(shè)計了操作流程，主要試驗步驟如下：①檢查中壓系統(tǒng)主電網(wǎng)的負載情況，啟動透平發(fā)電機，核相。②手動并車。通過INCREASE Switch（YS0154）和DECREASE Switch（YS0155）調(diào)節(jié)透平機的轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機頻率和母線的頻率保持在±0.1 Hz的范圍內(nèi)；轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，檢查發(fā)電機空載電壓，通過VOLTAGE INCREASE Switch（YS0152）和VOLTAGE DECREASE Switch（YS0153）調(diào)節(jié)發(fā)電機的電壓，使發(fā)電機電壓和母線電壓保持在±1.0%的范圍內(nèi)；在UCP控制盤上通過INCREASE Switch（YS0154）和DECREASE Switch（YS0155）調(diào)節(jié)透平機原動機的轉(zhuǎn)速；調(diào)整發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，直至Synchroscope light以每4 s一個周期的速率從明到暗閃爍，或減緩Synchroscope在FAST方向旋轉(zhuǎn)的速度；當Synchroscope旋轉(zhuǎn)到12點鐘的位置時，旋轉(zhuǎn)BRAKER CONTROL TRIP/CLOSE Switch（YS0106）到CLOSE位置，并對發(fā)電機斷路器合閘，CIRCUIT BREAKER CLOSED Light（YLI0165）和CIRCUIT BREAKER OPEN Light（YLI0164）變亮；手動分配負荷。③自動并車。在發(fā)電機顯示界面上點擊“Auto Sync button”，并在同步周期將發(fā)電機母線的頻率控制在±0.1 Hz的范圍內(nèi)，將母線電壓控制在±1.0%的范圍內(nèi)，將母線相位控制在±10°的范圍內(nèi)，最后合閘。④手動分配負荷。

2 試驗期間防停產(chǎn)應(yīng)急方案

綜上所述，從理論上看，在透平發(fā)電機負載試驗過程中不可停產(chǎn)。然而，在具體實驗中，當透平發(fā)電機因故障突然停機或透平發(fā)電機斷路器因某種原因突然跳閘時，透平發(fā)電機會瞬間甩掉所帶負荷。此時，這些負荷會轉(zhuǎn)移至其他發(fā)電機，進而導(dǎo)致其他發(fā)電機因受到的沖擊過大而停機，最終造成整個平臺停產(chǎn)。因此，改進PMS（Power Management System）系統(tǒng)勢在必行。采用PMS系統(tǒng)可檢測在線發(fā)電機的負荷情況，并能實現(xiàn)以下負荷管理功能：①當啟動大功率設(shè)備時，如果在線發(fā)電機的剩余負荷容量（由設(shè)定值決定）低于設(shè)備功率，則PMS系統(tǒng)會禁止啟動該設(shè)備。此時，可先啟動其他發(fā)電機，從而啟動該設(shè)備。②當某一臺發(fā)電機突然甩掉負荷時，PMS系統(tǒng)會計算此時在線發(fā)電機的承受容量。如果發(fā)電機甩掉的負荷大于在線發(fā)電機的承受容量，則PMS系統(tǒng)會及時計算，并根據(jù)設(shè)定的優(yōu)先級順序依次停掉相應(yīng)的大負荷設(shè)備，以保證其他機組的正常運行。

無論發(fā)電機組因何種原因解列，PMS系統(tǒng)都會按發(fā)電機可用容量以及負荷要求卸載。試驗期間防停產(chǎn)應(yīng)急方案和PMS系統(tǒng)的改進方案如下：透平發(fā)電機組解列時，可優(yōu)先卸載FPSO非關(guān)鍵設(shè)備燃氣壓縮機系統(tǒng)中的燃氣壓縮機（630 kW）和燃氣加熱器（135 kW），以滿足機組的卸載負荷要求。

結(jié)合設(shè)備的日常使用情況可知，以下設(shè)備可以在透平發(fā)電機解列時卸載：燃氣壓縮機1臺，0.63 kW；燃氣加熱器1臺，0.135 kW；注水泵4臺，2.15 MW；HPU大排量泵2臺，0.73 kW；注水增壓泵6臺，0.315 MW。以此計算可知，總可卸載容量為11.67 MW。表1為透平發(fā)電機解列時的卸載負荷情況。

根據(jù)現(xiàn)場測試的結(jié)果，以上PMS系統(tǒng)可很好地消除透平發(fā)電機突然解列甩負荷時對其他機組及配電系統(tǒng)造成的影響。

3 結(jié)束語

研究發(fā)現(xiàn)，上述方案切實可行，試驗期間未出現(xiàn)平臺因電網(wǎng)波動而失電停產(chǎn)等情況，實現(xiàn)了在不斷電、不停產(chǎn)的條件下進行主發(fā)電機并網(wǎng)及負載試驗，取得了較好的應(yīng)用效果?，F(xiàn)階段，海上油田平臺、FPSO等采油裝備發(fā)電機組的數(shù)量和改造項目日益增多，該技術(shù)成果的可移植性強，可推廣至其他類似投產(chǎn)平臺發(fā)電機組的試驗中，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻

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[2]彭湘桂.海洋石油112號FPSO主電站燃油系統(tǒng)存在的問題和改進措施[J].內(nèi)燃機，2008（06）.

〔編輯：張思楠〕