海洋石油平臺天然氣機增壓器潤滑系統(tǒng)優(yōu)化

孟慶鵬

摘? 要：海洋石油平臺是海洋油氣資源開采的重要平臺，我國具有漫長的海岸線且海洋油氣資源豐富，借助于海洋石油平臺能夠?qū)崿F(xiàn)對于海洋油氣資源的開發(fā)。海洋石油平臺是綜合性的開采平臺，做好海洋石油平臺的維護(hù)與優(yōu)化是提高油氣開采效率的重要舉措。海洋石油平臺天然氣機組所使用的2臺渦輪增壓器由于潤滑系統(tǒng)缺陷導(dǎo)致天然氣增壓器磨損速度明顯高于預(yù)期，為了提高增壓器的使用效率，需要對增壓器潤滑系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：天然氣機增壓器;潤滑系統(tǒng) ;冷卻系統(tǒng);改進(jìn)優(yōu)化

中圖分類號：TE95? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

海洋石油平臺天然氣機是海洋平臺中的重要設(shè)備， 海洋石油平臺天然氣機所使用的渦輪增壓器在海上平臺的內(nèi)燃機上已經(jīng)廣泛應(yīng)用且技術(shù)成熟，能夠提高發(fā)動機功率和減少廢氣排放。

某海洋石油平臺天然氣機上的天然氣機增壓器在使用過程中頻繁出現(xiàn)磨損超預(yù)期的問題，所更換的易損件在遠(yuǎn)低于預(yù)期的情況下頻繁磨損，不僅影響了海洋石油平臺天然氣機的正常使用，同時增加了海洋石油平臺天然氣機的維護(hù)難度和安全隱患，為保障海洋石油平臺天然氣機的安全運行，提高海洋石油平臺天然氣機的使用效率，需要對海洋石油平臺天然氣機增壓器的進(jìn)行優(yōu)化。該文在分析海洋石油平臺天然氣機增壓器問題的基礎(chǔ)上對如何做好海洋石油平臺天然氣機增壓器潤滑系統(tǒng)的改進(jìn)優(yōu)化進(jìn)行了分析介紹。

1 海洋石油平臺天然氣機增壓器潤滑系統(tǒng)所出現(xiàn)的問題分析

某海洋石油平臺天然氣機配有2臺ABB TPS48-F31廢氣渦輪增壓器，該型渦輪增壓器在海上平臺的內(nèi)燃機上已經(jīng)廣泛應(yīng)用，該型增壓器技術(shù)成熟，能夠有效提高發(fā)動機功率和減少廢氣排放。渦輪增壓器常規(guī)保養(yǎng)周期為8 000 h～12 000 h，常規(guī)保養(yǎng)期間只需更換相應(yīng)損耗件即可。而某平臺天然氣機所使用的天然氣機增壓器自2016年起連續(xù)出現(xiàn)增壓器零部件異常磨損現(xiàn)象，每次增壓器中的易損件運行都達(dá)不到正常保養(yǎng)周期就出現(xiàn)漏油故障，在對增壓器每次檢修時都需要更換轉(zhuǎn)子軸、軸承和殼體等部件，不僅維修難度大，耗時時間長，也進(jìn)一步增加了維修成本，并容易在鉆井平臺上造成安全隱患。

針對這一問題， 通過與ABB和天然氣機廠家技術(shù)人員對故障分析判斷，確定造成該故障的原因是由于海洋石油平臺天然氣機增壓器潤滑系統(tǒng)所造成的。為提高增壓器的使用效率可以通過對增壓器進(jìn)行改進(jìn)，為改進(jìn)這一問題需要對海洋石油平臺天然氣機增壓器潤滑系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。

2 某海洋石油平臺天然氣機增壓器潤滑系統(tǒng)改進(jìn)優(yōu)化策略與技術(shù)方案

2.1 某海洋石油平臺天然氣機增壓器潤滑系統(tǒng)改進(jìn)所采用的策略

針對某海洋石油平臺天然氣機增壓器潤滑系統(tǒng)的改進(jìn)優(yōu)化將采用與有經(jīng)驗的企業(yè)進(jìn)行技術(shù)合作的方式，通過借助于相關(guān)企業(yè)的成熟經(jīng)驗完成對于天然氣機增壓器改進(jìn)后的具體的安裝、調(diào)試，并重點通過對天然氣機潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及增壓器進(jìn)行改造解決以上問題，保障天然氣機組的安全運行。國內(nèi)許多相關(guān)企業(yè)在渦輪增壓器系統(tǒng)的研究、應(yīng)用領(lǐng)域都具有一定的技術(shù)實力，能夠針對當(dāng)前平臺渦輪增壓器存在的問題提出合理的解決方案并實施。

通過ABB和天然氣機廠家技術(shù)人員對故障現(xiàn)象分析判斷并結(jié)合增壓器的結(jié)構(gòu)原理找到了故障原因，初步制定解決方案，而后結(jié)合改進(jìn)目標(biāo)進(jìn)行研究，通過目標(biāo)明確，路線清晰，針對性強確保改進(jìn)工作取得良好的效果。改進(jìn)項目人員通過熟悉系統(tǒng)工作原理，并借助豐富的實際操作經(jīng)驗和能力完成改進(jìn)工作。

另外該項目通過進(jìn)行了大量的前期調(diào)研工作，對海洋石油平臺天然氣機組的結(jié)構(gòu)、工作特點、使用與維護(hù)和相關(guān)的維修要求等方面有了充分的認(rèn)識，并初步對天然氣機增壓器潤滑油泄漏故障進(jìn)行了可行性改造方案及研究，對海上平臺機組的運行制定了合理的優(yōu)化，并結(jié)合平臺及陸地相關(guān)專業(yè)人員的維修維護(hù)技術(shù)能力，具備實施基礎(chǔ)。

2.2 某海洋石油平臺天然氣機增壓器潤滑系統(tǒng)所存在的問題

某海洋石油平臺天然氣機增壓器故障頻發(fā)，不僅維修難度大、維修成本高，同時也影響了海洋石油平臺的正常運行，通過對增壓器故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，并綜合相關(guān)專家確定了某海洋石油平臺天然氣機增壓器潤滑、冷卻系統(tǒng)的工作缺陷。某海洋石油平臺天然氣機增壓器潤滑、冷卻系統(tǒng)所存在的問題主要有4種。1）天然氣機增壓器正常運行時軸承腔室內(nèi)的滑油液面過高問題，導(dǎo)致的潤滑油泄漏故障。2）滑油回流壓力過高問題。天然氣機曲軸箱排放管線過長，容易產(chǎn)生冷凝水聚集與滑油蒸汽混合發(fā)生乳化現(xiàn)象，導(dǎo)致曲軸箱背壓過高，增壓器潤滑油回流受阻。3）燃?xì)鈾C正常停機或故障停機后，增壓器潤滑不足的問題。滑油系統(tǒng)停止向發(fā)動機的各個部件供應(yīng)潤滑油，此時增壓器還未完全停止運轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)部件得不到有效潤滑，加速渦輪增壓器的磨損。4）天然氣機正常停機或故障停機后，增壓器冷卻不足的問題。增壓器依靠冷卻水進(jìn)行冷卻并帶走機組產(chǎn)生的熱量，機組未設(shè)置強制冷卻水泵，機組停機后增壓器高溫部件生產(chǎn)的熱量無法得到有效冷卻，增壓器渦端燃?xì)獾臏囟韧ǔＤ苓_(dá)到600℃，滑油在高溫烘烤的作用下容易結(jié)焦，造成渦輪軸和軸承殼體異常磨損。

2.3 某海洋石油平臺天然氣機增壓器潤滑系統(tǒng)改進(jìn)優(yōu)化的可行性與方向

通過對某海洋石油平臺天然氣機增壓器潤滑系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行分析，確定需要對某海洋石油平臺天然氣機增壓器潤滑系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，提高某海洋石油平臺天然氣機增壓器潤滑系統(tǒng)運行的可靠性與穩(wěn)定性，從而使得海洋石油平臺天然氣機潤滑系統(tǒng)能夠發(fā)揮出其應(yīng)有的作用，保障某海洋石油平臺天然氣機增壓器安全、高效的運行。由于國內(nèi)相關(guān)企業(yè)在天然氣發(fā)電機和渦輪增壓器方面的技術(shù)基礎(chǔ)雄厚，有增壓器系統(tǒng)的研發(fā)、設(shè)計、制造的能力，做過類似項目;因此完成對于天然氣機增壓器潤滑系統(tǒng)的改進(jìn)、優(yōu)化有技術(shù)經(jīng)驗可供借鑒。

此外，根據(jù)增壓器拆檢數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，結(jié)合平臺現(xiàn)狀天然氣機增壓器出現(xiàn)的問題進(jìn)行充分的論證，可以準(zhǔn)確地確定故障發(fā)生的原因;由于國內(nèi)具有許多相關(guān)企業(yè)在渦輪增壓器系統(tǒng)的研究，關(guān)于渦輪增壓器系統(tǒng)的資料較為充分，結(jié)合渦輪增壓器系統(tǒng)所產(chǎn)生的故障以及前期拆卸時所出現(xiàn)的故障點，可以對造成渦輪增壓器系統(tǒng)故障頻發(fā)的原因及故障點進(jìn)行確定。通過研究制定出明確的改進(jìn)思路與改進(jìn)路線，增強改進(jìn)的可靠性。某海洋石油平臺天然氣機增壓器潤滑系統(tǒng)改進(jìn)優(yōu)化項目人員熟悉潤滑系統(tǒng)工作原理，且具有豐富的實際操維經(jīng)驗和能力，從而為完成某海洋石油平臺天然氣機增壓器潤滑系統(tǒng)改進(jìn)優(yōu)化打下了良好的基礎(chǔ)。

需要注意的是此次增壓器改進(jìn)項目仍有一定的技術(shù)風(fēng)險：由于該型號的天然氣機組在海洋石油平臺中應(yīng)用較少，其所具有的產(chǎn)品相應(yīng)的技術(shù)設(shè)計與海洋平臺實際應(yīng)用中的天然氣機增壓器在尺寸、結(jié)構(gòu)方面存在一定的偏差，借助機組廠家的技術(shù)資料對故障進(jìn)行分析并制定相應(yīng)的改進(jìn)方面將會存在一定的不確定性，這是該項目主要的技術(shù)風(fēng)險，也是制定改進(jìn)方案時需要注意的問題。

盡管存在著一定的技術(shù)風(fēng)險，但是經(jīng)過對天然氣機潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及增壓器本體進(jìn)行改造將能夠有效解決增壓器所存在的問題，從而使得增壓器能夠滿足平臺使用需求，因此冒著一定的技術(shù)風(fēng)險完成改造是十分重要且必要的。由于存在一定的技術(shù)風(fēng)險，因此在制定增壓器改進(jìn)方案與技術(shù)路線時需要更加謹(jǐn)慎和細(xì)致，在工作中保持積極的工作作風(fēng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯繎B(tài)度以及精細(xì)化管理，將技術(shù)風(fēng)險降至最低，使其始終保持在可控狀態(tài)，確保海洋石油平臺天然氣機增壓器潤滑系統(tǒng)改進(jìn)能夠順利進(jìn)行。

2.4 某海洋石油平臺天然氣機增壓器潤滑系統(tǒng)改進(jìn)優(yōu)化方案

某海洋石油平臺天然氣機增壓器潤滑系統(tǒng)改進(jìn)優(yōu)化方案有4點。1）針對天然氣機增壓器正常運行時軸承腔室內(nèi)的滑油液面過高問題可以通過對增壓器加裝滑油進(jìn)油口的節(jié)流孔板，通過控制潤滑進(jìn)入量減少軸承腔室內(nèi)的滑油的積聚，從而控制液面的高度，降低滑油泄漏的可能性，從而減少因潤滑油泄漏而導(dǎo)致的磨損。2）針對滑油回流壓力過高的問題可以通過對天然氣機曲軸箱排放管線增加強排風(fēng)機，降低回流壓力解決曲軸箱背壓過高的問題。通過增壓器潤滑油回流受阻，將能夠有效地減少增壓器泄漏潤滑油。3）針對燃?xì)鈾C正常停機或故障停機后，增壓器潤滑不足的問題，可以通過對天然氣機的潤滑系統(tǒng)優(yōu)化改造，增大燃?xì)鈾C正常停機或故障停機后的潤滑量，從而避免因增壓器因后潤滑不足磨損導(dǎo)致的滑油泄漏問題。通過加大潤滑能夠進(jìn)一步降低磨損，解決原來增壓器中所存在的磨損加劇的問題。4）通過對天然氣機冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，將使得增壓器冷卻系統(tǒng)具有更強的制冷效果，新增加后的冷卻量能夠帶走增壓器渦輪端所積聚的高溫?zé)崃浚瑥亩鉀Q好渦輪端因高溫而產(chǎn)生的滑油結(jié)焦問題，從而使得渦輪端因潤滑油結(jié)焦造成的渦輪軸和軸承殼體異常磨損泄漏問題得到解決。

3 結(jié)語

某海洋石油平臺所使用的天然氣機增壓器由于存在缺陷導(dǎo)致增壓器磨損加劇并頻繁出現(xiàn)故障，嚴(yán)重影響著平臺油氣開采的正常運行。針對這一問題通過對天然氣機渦輪增壓器現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并結(jié)合天然氣機增壓器的結(jié)構(gòu)選擇合適的優(yōu)化改造方案;從而針對性地解決增壓器漏油問題，通過彌補增壓器潤滑、冷卻系統(tǒng)的工作缺陷，從而使得增壓器渦輪機組能夠在更加安全、可靠的工況條件下運行，降低機組運行過程中的風(fēng)險，提高海洋平臺天然氣機組增壓器的工作效率。保障海洋石油平臺的安全、高效的運行。

參考文獻(xiàn)

[1]高鵬，惠寧，高建虎，等.滑片式天然氣壓縮機在海洋石油平臺上的應(yīng)用研究[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2013（2）：4-7.

[2]王建豐，吳堯增.南海某深水氣田中心平臺天然氣外輸增壓系統(tǒng)設(shè)計[J].中國海上油氣，2012，24（1）：55-59.

[3]李超，趙榮珍，劉振全，等.渦旋式空氣壓縮機潤滑系統(tǒng)的研究[J].潤滑與密封，2004（4）：104-105.