海上油田新增發電機組試驗新技術應用

孫廣斌

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

關鍵詞：油田；發電機組；電網容量；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

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

新增發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電網的并網。如果按照傳統的試驗方案進行，則平臺需要先停產，試驗完成后恢復生產。雖然這種方案比較可靠，但經濟性較低，這是因為發電機組的試驗周期較長，油田停產會造成無法估量的經濟損失。因此，急需制訂在已投產平臺不斷電、不停產的條件下進行發電機組負載試驗的方案和防斷電應急預案。

1 透平發電機組的試驗方案

油田FPSO原有5臺原油發電機，采用德國MAN B&W公司的柴油原油雙燃料發動機，單臺發電機的容量為7 680 kW。新增透平發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透平發電機組需要與原有原油發電機進行并網試驗，在實驗過程中不能停產。如果停產，則會造成平臺原油生產設施故障。

綜上條件考慮，創新性地采用現有生產負荷進行了透平發電機負載試驗，并根據電站控制的特性，詳細設計了操作流程，主要試驗步驟如下：①檢查中壓系統主電網的負載情況，啟動透平發電機，核相。②手動并車。通過INCREASE Switch（YS0154）和DECREASE Switch（YS0155）調節透平機的轉速，使發電機頻率和母線的頻率保持在±0.1 Hz的范圍內；轉速穩定后，檢查發電機空載電壓，通過VOLTAGE INCREASE Switch（YS0152）和VOLTAGE DECREASE Switch（YS0153）調節發電機的電壓，使發電機電壓和母線電壓保持在±1.0%的范圍內；在UCP控制盤上通過INCREASE Switch（YS0154）和DECREASE Switch（YS0155）調節透平機原動機的轉速；調整發電機的轉速，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方向旋轉的速度；當Synchroscope旋轉到12點鐘的位置時，旋轉BRAKER CONTROL TRIP/CLOSE Switch（YS0106）到CLOSE位置，并對發電機斷路器合閘，CIRCUIT BREAKER CLOSED Light（YLI0165）和CIRCUIT BREAKER OPEN Light（YLI0164）變亮；手動分配負荷。③自動并車。在發電機顯示界面上點擊“Auto Sync button”，并在同步周期將發電機母線的頻率控制在±0.1 Hz的范圍內，將母線電壓控制在±1.0%的范圍內，將母線相位控制在±10°的范圍內，最后合閘。④手動分配負荷。

2 試驗期間防停產應急方案

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

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

結合設備的日常使用情況可知，以下設備可以在透平發電機解列時卸載：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為透平發電機解列時的卸載負荷情況。

根據現場測試的結果，以上PMS系統可很好地消除透平發電機突然解列甩負荷時對其他機組及配電系統造成的影響。

3 結束語

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

參考文獻

[1]趙軍凱.海洋石油112號FPSO建造、安裝和調試期間的項目管理[J].海洋石油，2007，27（02）.

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

〔編輯：張思楠〕