曲 磊

（深圳中海油服深水技術(shù)有限公司，廣東深圳 518000）

0 引言

渤海油田某采油平臺(tái)有德國(guó)MAN&BMW 公司的柴油/原油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，5 臺(tái)主發(fā)電機(jī)，機(jī)組單臺(tái)功率10 444 馬力（7681.549 kW），機(jī)組轉(zhuǎn)速720 r/min，型號(hào)V-32/40，16 缸，四沖程。其中1 臺(tái)備用。按設(shè)計(jì)要求，4 臺(tái)機(jī)組將提供28 MW 的電量，主發(fā)電機(jī)5 臺(tái)主發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)3000 h 后，即出現(xiàn)啟動(dòng)困難，高壓供油泵的柱塞磨損異常，各缸排氣溫度差距較大、缸壓偏低、燃料油出現(xiàn)泄漏，燃料油過(guò)濾器出現(xiàn)破損，燃油壓力波動(dòng)較大。機(jī)組運(yùn)行1 年后，機(jī)組所有的高壓油泵柱塞，高壓泵進(jìn)出口油管，需要更換燃料油過(guò)濾器。在正常操作運(yùn)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)使用處理過(guò)的原油，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)或原油系統(tǒng)出現(xiàn)故障則使用柴油。

5 臺(tái)機(jī)組改用柴油后，日消耗柴油100 m3左右，年消耗柴油3 萬(wàn)多立方米，費(fèi)用1.8 億元，如果便用原油做燃料油，費(fèi)用不到0.7 億元，還不包括柴油的運(yùn)輸、儲(chǔ)存等成本。

1 主發(fā)電機(jī)高壓油泵存在的問(wèn)題分析

高壓油泵是柴油機(jī)的“心臟“。高壓油泵工作是否正常，決定了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和使用壽命。燃油壓力的大小主要是由柱塞偶件間隙的大小決定。隨著柱塞和柱塞套筒的磨損，間隙逐漸增大，燃油高壓也隨之降低。當(dāng)燃油高壓接近噴油器的噴油壓力時(shí)，柱塞偶件就不能使用了。

1.1 高壓油泵柱塞偶件磨損

主發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)超過(guò)3000 h 后，高壓油泵柱塞出現(xiàn)磨損，普遍出現(xiàn)啟動(dòng)困難，自動(dòng)啟動(dòng)功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

柱塞配合件是高壓油泵的主要部件，柱塞配合精度較高，配合間隙小，油泵為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料油提供達(dá)到要求的壓力，柱塞配合件的異常磨損導(dǎo)致高壓油泵供油壓力偏低，燃料油霧化效果變差，油量供應(yīng)波動(dòng)較大，發(fā)動(dòng)機(jī)各缸工作不平穩(wěn)，導(dǎo)致燃料油燃燒不完全，機(jī)組運(yùn)行期間的振動(dòng)與噪聲明顯加大，發(fā)動(dòng)機(jī)做功效率下降。

1.2 高壓油泵燃油管線破裂

機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中高壓油泵燃油管線破裂（圖1），由于高壓油泵的進(jìn)回油管線彎管處是焊接的。引起高壓油泵進(jìn)回油管破裂的主要原因有：主發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的的振動(dòng)較大，長(zhǎng)時(shí)間的高強(qiáng)度振動(dòng)動(dòng)引起的疲勞損壞。

腐蝕造成的損壞。高壓油泵回油時(shí)對(duì)回油管線的沖擊，引起的應(yīng)力損壞。

1.3 燃油含水量超標(biāo)對(duì)高壓油泵的影響

機(jī)組所用的燃料油為平臺(tái)自產(chǎn)的原油，原油本身含水量較高，需要凈油機(jī)對(duì)水分進(jìn)行分離處理，保證燃油含水量符合要求，燃油含水率小于0.8%。

水分本身不會(huì)引起高壓油泵的磨損或故障，高壓油泵工作運(yùn)行時(shí)，油泵內(nèi)部燃油溫度在125 ℃左右，水分蒸發(fā)后粘附在油泵柱塞配合面，機(jī)組運(yùn)行期間沒(méi)有影響，機(jī)組停機(jī)，這些水汽會(huì)腐蝕柱塞部件，形成剝落雜質(zhì)顆?；旌先加椭校鹬漠惓Ｄp或卡死柱塞。機(jī)組停機(jī)時(shí)間越長(zhǎng)，柱塞部件腐蝕就會(huì)越大。

1.4 燃油中雜質(zhì)顆粒對(duì)高壓油泵的影響

原油中的雜質(zhì)顆粒經(jīng)過(guò)分油機(jī)處理不干凈時(shí)，部分雜質(zhì)顆粒就會(huì)進(jìn)入到柱塞配合表面，部分雜質(zhì)顆粒的硬度較大（如沙子），硬質(zhì)顆粒就像刀具一樣，在柱塞表面來(lái)回反復(fù)運(yùn)動(dòng)，造成柱塞偶件的嚴(yán)重磨損，配合間隙隨著磨損量的增加而增大，燃油的滲透阻力開始下降，泄漏量開始增加。柱塞偶件磨痕達(dá)到柱塞端部后，高壓油泵基本不供油，機(jī)組啟動(dòng)困難或無(wú)法啟動(dòng)。

主發(fā)電機(jī)所用的燃料油，是原油分油機(jī)處理后的原油，由于原油本身的組成復(fù)雜，有原油、水分、雜質(zhì)顆粒、各種化學(xué)藥劑等，如原油凈化不合格，燃料油濾器容易被堵塞或破損，原油中的各種雜質(zhì)顆粒（如細(xì)沙子），隨著原油一起入高壓油泵柱塞偶件和噴油器中，引起柱塞偶件的過(guò)度磨損，部分原油經(jīng)柱塞配合面泄漏到燃油排放管，引起噴油器噴頭堵塞，燃油霧化效果變差。發(fā)動(dòng)機(jī)各缸的油泵磨損情況不一樣，最后表現(xiàn)為各缸爆發(fā)壓力差距較大，機(jī)組工況變差，做功效率下降。

圖1 破裂的燃油管線

2 針對(duì)高壓油泵磨損改進(jìn)措施

針對(duì)高壓油泵在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的異常磨損現(xiàn)象，分析認(rèn)為主要原因是機(jī)組所用燃油的品質(zhì)引起，對(duì)燃油進(jìn)行凈化處理，提高燃油質(zhì)量，從根本上解決油泵的問(wèn)題。

2.1 改進(jìn)原油分離流程

原有的原油分離流程是原油從原油艙通過(guò)原油供給泵送到原油分油機(jī)，原油在分油機(jī)處除水、除雜質(zhì)后進(jìn)到原油日用罐，主發(fā)電機(jī)所用的燃料油就來(lái)自原油日用罐。原油只經(jīng)過(guò)一次分離處理，凈化處理后的原油中仍含有水分與雜質(zhì)顆粒。按設(shè)計(jì)的要求，分油機(jī)應(yīng)該24 h 連續(xù)運(yùn)行，對(duì)原油日用罐的原油進(jìn)行循環(huán)處理。但是原油分油機(jī)每天只需運(yùn)行4～5 h，原油日用罐就已經(jīng)滿了。這樣原油分油機(jī)長(zhǎng)期總是頻繁啟動(dòng)，造成其與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)間的摩擦片磨損加劇，需要經(jīng)常更換。

針對(duì)一次處理不能滿足需求的現(xiàn)狀，對(duì)現(xiàn)有的處理流程進(jìn)行改進(jìn)：在原油日用罐底部排放閥增加一條2 英寸（50.8 mm）的循環(huán)管線與一個(gè)單向閥（圖2 虛線部分），當(dāng)原油供給泵正常運(yùn)行時(shí)，油從原油艙通過(guò)供給泵進(jìn)入到分油機(jī)凈化處理。儲(chǔ)存到原油日用罐。當(dāng)原油供給泵停止時(shí)，油從原油日用罐排放閥經(jīng)2英寸循環(huán)管線回到原油分油機(jī)入口，再次進(jìn)行分離凈化后到原油日用罐，發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的燃料油經(jīng)過(guò)分油機(jī)循環(huán)凈化處理，最大限度降低原油的含水量與雜質(zhì)顆粒，保證進(jìn)入主發(fā)電機(jī)的原油是合格的。

圖2 改進(jìn)后的原油分離流程

2.2 加裝燃油閃蒸設(shè)備

按照ISO 8217—RMA、RMB 類型標(biāo)準(zhǔn)，MAN 主機(jī)對(duì)燃油的閃點(diǎn)要求高于60 ℃，含硫量5%以下，機(jī)組所用的原油來(lái)此本平臺(tái)的井口原油，原油的閃點(diǎn)變化較大，當(dāng)閃點(diǎn)低于60 ℃時(shí)，處理后的原油進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，引起機(jī)組劇烈振動(dòng)（圖3）。

2.3 高壓油泵進(jìn)回油管線加裝保護(hù)裝置

進(jìn)回油管漏油時(shí)容易發(fā)生火災(zāi)，因油管的壓力比較大，管線破裂時(shí)，噴出的油容易霧化，噴得比較高，很容易噴到排煙管附近，排煙管的溫度比較高，原油自燃點(diǎn)一般在350 ℃左右。所以當(dāng)燃油噴到排煙管附近時(shí)很容易著火、發(fā)生火災(zāi)。高壓油泵進(jìn)回油管加裝護(hù)罩是防止燃油泄漏后著火的一種方法，現(xiàn)在加的保護(hù)裝置，可以有效防止進(jìn)回油管破裂時(shí)燃油的飛濺，從而降低火災(zāi)發(fā)生的概率。另外，在日常工作中，應(yīng)加強(qiáng)巡檢力度，定期維護(hù)保養(yǎng)設(shè)備（圖4）。

圖3 加裝的閃蒸設(shè)備

圖4 油泵管線加裝防護(hù)罩

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)主發(fā)電機(jī)的原油系統(tǒng)有針對(duì)性地改造，使主發(fā)電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性得到極大提高，從而為整個(gè)油田的安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)提供了保障，間接地增加了效益。這些改造措施，成本比較經(jīng)濟(jì)，換來(lái)的卻是主發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)，不僅節(jié)約了維修成本，降低主發(fā)電機(jī)的事故率，也保障了油田電力的安全穩(wěn)定供應(yīng)。從某種意義上講，這將使油田的動(dòng)力安全控制提高到了一個(gè)新的級(jí)別。