賀啟昌，杜圣道

（中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東深圳 518000）

1 T130型燃?xì)廨啓C發(fā)電機工作原理及特點

燃?xì)廨啓C發(fā)電機是海上設(shè)施的心臟，為整個設(shè)施提供電能，是平臺的關(guān)鍵設(shè)備之一，是海上設(shè)施正常運轉(zhuǎn)的保障！燃?xì)廨啓C發(fā)電機的主體結(jié)構(gòu)一般可分為：燃?xì)廨啓C機組、減速齒輪箱、聯(lián)軸器和發(fā)電機四個部分，如圖1所示。

圖1 為某設(shè)施燃?xì)廨啓C發(fā)電機組成圖

與傳統(tǒng)柴油機的奧拓循環(huán)相比，燃?xì)廨啓C機組采用布雷頓循環(huán)，具體分為壓縮、燃燒、膨脹、排氣四個過程，如圖2所示。布雷頓循環(huán)的四個過程在燃?xì)廨啓C機組內(nèi)同時發(fā)生，比普通柴油機效率高，具有相同體積情況下輸出功率更大等優(yōu)點。

圖2 為燃?xì)廨啓C機組采用的布雷頓循環(huán)與柴油機的奧拓循環(huán)

2 燃?xì)廨啓C發(fā)電機逆功率現(xiàn)象

2020年12月某設(shè)施現(xiàn)場兩臺燃?xì)廨啓C并網(wǎng)帶載，總負(fù)載為6100KW左右，燃?xì)廨啓CA 機正常帶載運行，有功功率為 3082KW，所有參數(shù)正常。在19時43分燃?xì)廨啓CA 機出現(xiàn)逆功率現(xiàn)象，現(xiàn)場人員立即嘗試手動調(diào)節(jié)機組有功功率，但其有功功率沒有任何變化，隨后手動斷開 A 機發(fā)電機斷路器，一段時間后燃?xì)廨啓C自動停機。

眾所周知，正常情況下發(fā)電機的功率方向應(yīng)該由發(fā)電機流向系統(tǒng)方向。但在某種情況下，如燃?xì)廨啓C失去原動力，而發(fā)電機的開關(guān)斷路器又未能及時跳閘，發(fā)電機將向系統(tǒng)吸收有功功率，即發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C運行，稱為逆功率。而發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C帶動燃?xì)廨啓C旋轉(zhuǎn)，燃?xì)廨啓C葉片在無動力源情況下高速旋轉(zhuǎn)會引起葉片震動，導(dǎo)致燃?xì)廨啓C的損壞事故，所以要盡可能避免燃?xì)廨啓C出現(xiàn)逆功率故障和機組逆功率運行時長。

3 燃?xì)廨啓C發(fā)電機逆功率故障分析

故障出現(xiàn)后，維修人員第一時間現(xiàn)場檢測燃?xì)廨啓C機組狀況，經(jīng)初步檢查發(fā)現(xiàn)燃?xì)廨啓C機組本體無明顯異常，燃?xì)廨啓C后潤滑正常，控制系統(tǒng)提示低頻報警，經(jīng)查驗程序發(fā)現(xiàn)當(dāng)發(fā)電機保護裝置檢測到頻率低于48HZ時，將觸發(fā)20秒倒計時的低頻率停機信號。維修人員綜合分析燃?xì)廨啓C停機數(shù)據(jù)和現(xiàn)象后（如圖3所示），認(rèn)為燃?xì)廨啓C發(fā)電機出現(xiàn)逆功率的原因可能有：1、燃?xì)廨啓C機聯(lián)軸器故障；2、燃?xì)廨啓C機組故障或其他原因?qū)е略瓌恿Σ蛔慊虺伲?、發(fā)電機有功功率負(fù)荷分配回路故障；4、電力系統(tǒng)異常波動；5、發(fā)電機故障；

圖3 為燃?xì)廨啓C機組逆功率時系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)

3.1 燃?xì)廨啓C機聯(lián)軸器故障

維修人員拆除燃?xì)廨啓C聯(lián)軸器護罩后，發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器的剪切螺栓已全部斷裂，部分螺栓根部和部分墊片有明顯的磨損痕跡，每個螺栓的斷裂面都非常不規(guī)則。初步判斷是因為燃?xì)廨啓C剪切螺栓斷裂，導(dǎo)致發(fā)電機逆功率，但仍要排查其他原因并查找剪切螺栓斷裂的根本原因。

3.2 燃?xì)廨啓C機組故障或其他原因?qū)е略瓌恿Σ蛔慊虺?/h3>

現(xiàn)場對燃?xì)廨啓C本體進(jìn)行全面檢查，同時對燃?xì)庀到y(tǒng)的一二次燃?xì)忾y進(jìn)行模擬測試和試壓測試，均未見異常。結(jié)合燃?xì)廨啓C逆功率記錄的數(shù)據(jù)可以看出（如圖3所示），發(fā)電機發(fā)生逆功率時燃?xì)廨啓C轉(zhuǎn)速略有增加，經(jīng)核實燃料氣化驗數(shù)據(jù)得知燃?xì)廨啓C燃料氣各項組分均比較穩(wěn)定：C1和C2占比68%左右，C3和C4占比12%左右，燃料氣加熱溫度也維持在64℃，均未見異常，如圖4所示。所以可以排除燃?xì)廨啓C動力不足的因素。

圖4 為燃?xì)廨啓C燃料氣化驗數(shù)據(jù)

若機組因為超速而導(dǎo)致聯(lián)軸器螺栓斷裂，在超速的同時有功功率應(yīng)該會增加。然而從燃?xì)廨啓C系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)：燃?xì)廨啓C轉(zhuǎn)速增加的同時有功功率突變?yōu)樨?fù)值，且斷開發(fā)電機斷路器后燃?xì)廨啓C轉(zhuǎn)速仍維持在100%轉(zhuǎn)速，所以可以排除燃?xì)廨啓C超速的因素。

3.3 發(fā)電機功率分配模塊故障

由于故障時兩臺機組并網(wǎng)運行，若發(fā)電機功率分配模塊故障，也可能導(dǎo)致逆功率現(xiàn)象。經(jīng)檢查現(xiàn)場未發(fā)現(xiàn)功率分配模塊接線異常，同時從燃?xì)廨啓C內(nèi)部記錄的數(shù)據(jù)可以看出：在剪切螺栓斷裂后有功功率立即轉(zhuǎn)為負(fù)值，無功功率增加，說明發(fā)電機功率分配模塊無異常。另外將該數(shù)據(jù)發(fā)給廠家工程師后，廠家工程師認(rèn)為功率分配模塊無異常。所以可以排除發(fā)電機功率分配模塊故障的因素。

3.4 電力系統(tǒng)異常波動

經(jīng)核對現(xiàn)場電力管理系統(tǒng)，當(dāng)時沒有設(shè)備啟動，整個電力系統(tǒng)負(fù)荷維持在6200KW左右。同時經(jīng)查閱燃?xì)廨啓C開關(guān)柜綜合保護裝置數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)：綜合保護裝置記錄的數(shù)據(jù)中查到了三次逆功率保護觸發(fā)計時的記錄，持續(xù)時間分別為170mS、135 mS和60 mS（與燃?xì)廨啓C內(nèi)部數(shù)據(jù)時間一致），但未達(dá)到綜合保護裝置計時器的1500ms。綜合以上情況可以排除電力系統(tǒng)異常波動的因素。

3.5 發(fā)電機故障

通過燃?xì)廨啓C的數(shù)據(jù)可以看出（如圖3所示），發(fā)電機的勵磁電流和勵磁電壓在發(fā)電機轉(zhuǎn)速維持相對穩(wěn)定情況下均無異常，且在剪切螺栓斷裂后勵磁電壓隨發(fā)電機功率變化出現(xiàn)波動，說明發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)無異常。另外測量后發(fā)現(xiàn)發(fā)電機定子線圈阻值基本相等，說明發(fā)電機處于正常狀態(tài)。

4 剪切螺栓斷裂原因核實

經(jīng)重新對中檢查，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機和燃?xì)廨啓C對中值均滿足廠家要求，但發(fā)現(xiàn)齒輪箱與發(fā)電機聯(lián)軸器的軸間距為 814.85mm，而廠家提供的機械安裝圖紙要求其間距為 810.77±0.38mm，兩者相差4mm，至此基本鎖定燃?xì)廨啓C發(fā)電機逆功率的原因：齒輪箱與發(fā)電機聯(lián)軸器的軸間距偏大，剪切螺栓承受額外應(yīng)力導(dǎo)致其無法承受預(yù)定扭矩而斷裂，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)電機失去動力而產(chǎn)生逆功率。隨后維修人員按照廠家安裝圖紙調(diào)整齒輪箱與發(fā)電機聯(lián)軸器的軸間距，并對機組重新檢查確認(rèn)后測試未發(fā)現(xiàn)異常，且機組運行一年來均未出現(xiàn)此故障。另外現(xiàn)場人員結(jié)合實際情況總結(jié)了后續(xù)如何避免此類故障：1、設(shè)施拖航前或其他類似大型作業(yè)時應(yīng)考慮脫開大型機組聯(lián)軸器，防止因拖航過程中搖擺或結(jié)構(gòu)受力而導(dǎo)致機組位移；2、建議設(shè)施工藝流程變化后重新檢查大型機組對中情況；3、大型機組應(yīng)定期檢查機組位移情況。

5 結(jié)論

現(xiàn)場人員通過系統(tǒng)分析自主解決了燃?xì)廨啓C發(fā)電機逆功率故障，并經(jīng)過1年多的運行測試，故障現(xiàn)象完全消除，本次故障排除和總結(jié)提高了員工思考問題、解決問題的能力，提升 了現(xiàn)場關(guān)鍵設(shè)備可靠性，增強了員工的工作信心和責(zé)任心，為解決其他燃?xì)廨啓C故障問題提供了參考。