單點(diǎn)滑環(huán)重油自動(dòng)注入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

蘇佳杰 李久成 楊玉強(qiáng)

摘 要：滑環(huán)是單點(diǎn)的重要組成部分，是保證生產(chǎn)流體進(jìn)入到FPSO的重要設(shè)備，因此對于滑環(huán)的管理是單點(diǎn)完整性管理中的重要組成部分。滑環(huán)的密封件磨損和滲漏是滑環(huán)的主要故障，為保證滑環(huán)的正常工作，設(shè)計(jì)了一套滑環(huán)重油自動(dòng)注入系統(tǒng)，系統(tǒng)投用后效果明顯，滑環(huán)密封件的磨損和滲漏得到了明顯緩解，有效延長了滑環(huán)密封件的使用壽命。

關(guān)鍵詞：滑環(huán);單點(diǎn);密封件

一、概況

滑環(huán)是單點(diǎn)的重要組成部分，是保證生產(chǎn)流體進(jìn)入到FPSO的重要設(shè)備，因此對于滑環(huán)的管理是單點(diǎn)完整性管理中的重要組成部分。[1]滑環(huán)由于生產(chǎn)流體中含有細(xì)微沙礫等原因，使滑環(huán)密封件磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致生產(chǎn)流體滲漏，對安全生產(chǎn)和海洋環(huán)境保護(hù)帶來了極大的隱患。為徹底解決滑環(huán)密封件損壞的問題，提出了添加一套重油自動(dòng)注入系統(tǒng)的方案，重油自動(dòng)注入系統(tǒng)投用使用后，效果明顯，密封件磨損和滲漏得到了明顯的緩解，延長了密封的使用壽命，節(jié)省了由于密封件損壞，對其進(jìn)行更換而發(fā)生的高額費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

二、滑環(huán)密封件故障分析

（一）滑環(huán)密封件結(jié)構(gòu)介紹

滑環(huán)是靠放在相對運(yùn)動(dòng)的靜環(huán)槽內(nèi)的密封圈進(jìn)行密封的，密封圈為組合式唇形密封圈，它分為承壓環(huán)、密封圈、背圈3個(gè)部分組成。

承壓環(huán)是由無磁合金制成的界面為三角形的圓環(huán)，朝上的平面為受壓面，它受壓后將壓力分解為向兩側(cè)的張力，使密封圈向兩側(cè)擴(kuò)張，貼緊動(dòng)靜環(huán)的密封面，從而達(dá)到密封的目的。密封圈為類似聚四氟的復(fù)合材料T8，具有良好的耐磨性和自潤滑性，其硬度比O型圈高，背圈也是復(fù)合材料T4，硬度高于T8，工作原理圖見下圖。

（二）滑環(huán)密封件故障原因分析

通過對滑環(huán)以往故障現(xiàn)象和流體的取樣化驗(yàn)的分析，判斷滑環(huán)第一道密封滲漏的主要原因分為兩方面：1）由于滑環(huán)底部第一道密封上部與流體直接接觸，流體中的細(xì)微顆粒很容易沉積在第一道密封的上部，或殘留在密封與靜環(huán)的密封面處，造成密封件的磨損，導(dǎo)致密封效果降低而使密封滲漏。2）通過多次對密封圈檢修維護(hù)的情況來看，當(dāng)密封圈與相對運(yùn)動(dòng)的金屬間潤滑不良時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很多聚四氟乙烯碎屑，這些碎屑一旦夾雜在密封圈和滑環(huán)密封面之間便會(huì)產(chǎn)生泄漏。

三、重油自動(dòng)注入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

通過上面對滑環(huán)密封件故障的原因分析以及對滑環(huán)結(jié)構(gòu)和流體性質(zhì)的分析，提出了在滑環(huán)的H點(diǎn)增加一套重油自動(dòng)注入系統(tǒng)，定時(shí)定量的向H點(diǎn)注入重油的方案。方案要實(shí)現(xiàn)的效果為三方面：1）在第一道密封上部形成了一道保護(hù)層，有效防止了細(xì)微顆粒在密封上部沉積;2）同時(shí)重油也對密封件起到了良好的潤滑作用，可以延長密封件的使用壽命;3）通過注入的多余的重油將細(xì)微的顆粒從密封件上部沖洗出來，起到對密封件清潔的作用。

滑環(huán)重油自動(dòng)注入系統(tǒng)的需要實(shí)現(xiàn)的功能如下：

1）在滑環(huán)旁添加一套重油柜，重油柜通過一條高壓儀表管線將滑環(huán)的3個(gè)H點(diǎn)連接起來，通過重油柜內(nèi)的PLC控制器來控制注油的間隔和注入的時(shí)間;注油頻率為每隔4小時(shí)向注入一次重油，充注時(shí)間持續(xù)2分鐘;

2）重油柜內(nèi)設(shè)置有壓力安全閥，壓力超過66bar時(shí)，壓力安全閥自動(dòng)泄壓，以保證注入壓力不超過滑環(huán)密封件的設(shè)計(jì)壓力;

3）重油存儲(chǔ)柜內(nèi)設(shè)置有溫度開關(guān)，冬季溫度較低時(shí)，會(huì)自動(dòng)打開加熱器對重油進(jìn)行加熱，以降低重油的粘度，保證重油能夠順利的注入;

滑環(huán)重油自動(dòng)注入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作包括：自動(dòng)注入系統(tǒng)控制柜內(nèi)部設(shè)備的選型和設(shè)計(jì)、自動(dòng)注入系統(tǒng)的流程圖設(shè)計(jì)、控制策略的制訂、PLC編程設(shè)計(jì)、管線設(shè)計(jì)等。

重油自動(dòng)注入系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)：

1）提供7.0 MPa的重油壓力，泵的流量為1 L/MIN，輸送介質(zhì)為重油，牌號(hào)為Fluoronox grade 1150;

2）具有準(zhǔn)確穩(wěn)定時(shí)間控制自動(dòng)啟停功能，現(xiàn)場手動(dòng)控制，間隔4小時(shí)啟動(dòng)，每24小時(shí)重油消耗量為30cc，每次注入持續(xù)時(shí)間2分鐘;

3）油箱儲(chǔ)油能力為20L，設(shè)有液位計(jì)，具有溢流排放和液位保護(hù)功能;

4）系統(tǒng)具有過壓力保護(hù)裝置，泵具有過載保護(hù);

5）泵、油箱、控制盤、控制回路及其元件安放在同一個(gè)柜內(nèi)，柜外壓力顯示;

6）泵柜的防護(hù)等級(jí)為IP66，材質(zhì)為316L，所有電器元件采用船用防爆，閥門及管件、管線采用316L材質(zhì);

7）輸出管線采用直徑3/8”，壁厚0.035”，管線具有伴熱保溫。

四、重油自動(dòng)注入系統(tǒng)的實(shí)施效果以及經(jīng)濟(jì)效益

在滑環(huán)重油自動(dòng)注入系統(tǒng)運(yùn)行后，解決了原手動(dòng)進(jìn)行重油加注的種種弊端，在系統(tǒng)運(yùn)行的一年的時(shí)間里，滑環(huán)故障率明顯降低，再未出現(xiàn)由于滑環(huán)密封件磨損或細(xì)微沙粒卡阻而造成密封滲漏現(xiàn)象，有效延長了密封件的使用時(shí)間。節(jié)省了由于密封件損壞，對其更換而發(fā)生的各項(xiàng)費(fèi)用，預(yù)計(jì)300多萬，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。為此套重油自動(dòng)注入系統(tǒng)對于具有相同滑環(huán)結(jié)構(gòu)的海上生產(chǎn)設(shè)施，具有一定的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂立功，景勇，溫寶貴，等.FPSO 系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的考慮[J].中國造船，2005，46（增刊1）：348-356.