海洋石油161天然氣機啟動回路改造

鄭路

摘? 要：海洋石油161平臺天然氣發電機啟動方式為雙電動馬達啟動，系統采用24V直流電源。原啟動繼電器在啟機過程中經常燒毀，機組啟動困難，影響電站的穩定運行。通過對天然氣機啟動回路的改造，有效解決了機組啟動困難的問題。改造項目于2014年實施并完成，通過平臺驗收，經過近一年的使用，機組啟動情況良好。

關鍵詞：繼電器;啟動回路;發電機;馬達

中圖分類號：TM314 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）04-0104-02

Abstract： The natural gas generator of CNOOC 161 platform is started by double electric motors， and the system uses 24V DC power supply. The original starting relay is often burned out during the start-up process， which makes it difficult for the unit to start， which affects the stable operation of the power station. Through the transformation of the start-up circuit of the natural gas engine， the problem of difficult start-up of the unit has been effectively solved. The transformation project was implemented and completed in 2014 and passed the acceptance of the platform. after nearly a year of use， the unit started well.

Keywords： relay; starting circuit; generator; motor

1 啟動回路存在的問題

海洋石油161平臺天然氣發電機組是平臺的關鍵性設備，其啟動方式采用雙馬達電啟動。發電機組在投入使用以后出現啟動困難，啟動繼電器、啟動馬達損壞率高等問題。

（1）天然氣發電機組由兩個啟動繼電器同時控制兩個啟動馬達，由于啟動繼電器之間存在差異，經常會發生單馬達運轉，從而轉速達不到，造成點火失敗。

（2）啟動電池組沒有隔離開關，在啟動發電機時由于啟動電流瞬間能達到1400A，啟動時間如若稍長，啟動繼電器內部主觸點就會發生粘連不能脫開，會導致啟動馬達一直運行無法停止，直至燒毀。

（3）電源回路采用的是負極接地回路，在對其維護保養或檢修時，如果操作或防護不當，正極碰到連接大地的金屬物體時就會發生打火現象。

（4）天然氣發電機組采用啟動馬達的正極與電池的正極相連，啟動馬達負極及電池負極均與大地相連接的接線方式存在極大的安全隱患，在檢修維護保養啟動馬達與啟動繼電器的時候，極有可能造成電池的正極與平臺結構（大地）連通，引發短路甚至發生火災事故。

（5）天然氣發電機組作為油田主發電機之一，且此機組經常需要停機進行氣門間隙調整等維保工作。因啟動馬達、繼電器的可靠性較差，已出現多次因啟動馬達故障導致機組不能正常啟動，對平臺電站的安全、可靠運行造成極大的影響。

（6）海洋石油161平臺天然氣發電機組自2012年7月份投用至改造前，電啟動馬達損壞數量：5臺，啟動繼電器損壞數量：16個;電動預供油泵損壞數量：1臺。且每次機組停機維保啟動時，都會因為啟動繼電器的問題造成機組啟動困難，尤其是冬天，嚴重影響了機組的正常運轉。

2 啟動回路系統的原理與結構

啟動系統的功用是：借助于外部能量，驅動發動機從靜止狀態轉入工作狀態。燃氣發電機的啟動系統分電馬達啟動系統和氣馬達啟動系統兩種。本次改造的是電馬達啟動回路。

電啟動系統的原理與結構：

電馬達啟動系統采用24V直流電源，借助于電動馬達驅動發動機，完成發動機啟動過程。該系統主要由電啟動馬達、啟動開關、啟動按鈕、蓄電池及充電裝置組成。電啟動構造如圖1所示。

1.按鈕支架;2.馬達支架;3.調整墊片;4.起動繼電器;5.蓄電池;6.起動開關;7.起動開關;8.電起動馬達

圖1 電馬達啟動系統圖

啟動時，先將啟動開關打開，實現搭鐵。按下起動按鈕，接通啟動回路直流電源。此時，電流通過啟動繼電器內的磁鐵線圈使磁鐵動作，便接通電動馬達電路，驅動電動馬達運轉。同時，電動馬達內部結構，將馬達外伸端小齒輪推出，使其與發動機齒圈嚙合，從而驅動發動機，完成啟動過程。

3 啟動回路系統改造方案

由于啟動馬達的正極與電池的正極相連，啟動馬達負極及電池負極均與大地相連接的接線方式的不安全性與不可靠性，通過與天然氣發電機廠家技術人員進行技術溝通，經CCS對圖紙進行審核，最終確定按照以下電路圖進行改造，見圖2。

S1馬達啟動按鈕，S2預供油啟動按鈕;KD1、KD2為馬達本體控制繼電器;M1、M2為啟動馬達，M為預供油泵。

3.1 啟動繼電器改造

為避免運行中出現接線盒中的啟動繼電器燒毀不起作用或粘連斷不開的問題，將啟動繼電器在動力回路中去掉，由原兩個啟動繼電器控制接通馬達主回路、控制馬達啟動;改造成由啟動中間繼電器控制兩臺馬達內部啟動線圈的控制回路，以控制馬達啟動。同時對馬達本體的接線回路進行改造，將控制回路和動力回路分開，來實現不通過啟動繼電器啟動發電機組的目的，避免了單臺馬達的運轉。

3.2 啟動回路電纜改造

將原負極接地的接線方式改為負極不接地的方式，敷設一根電纜從蓄電池組至啟動繼電器，原1#蓄電池組供電改為1#、2#蓄電池組選擇性供電。另敷設一根電纜從MCC間到現場電磁閥約30m，原接線經過啟動接線盒，外部絕緣皮已剝除，只有內部芯線，將啟動接線盒拆除，原內部芯線將裸露在外，為保證其運行可靠性故重新敷設此線纜。解決了蓄電池組、馬達與啟動回路負極接地問題，從根本上消除了安全風險與隱患。

3.3 啟動蓄電池隔離開關改造

蓄電池正極出線端更換刀閘隔離開關，解決啟動蓄電池隔離開關容量小問題。蓄電池柜電纜孔敷設4根1*120mm2的電纜至新裝的刀閘開關配電箱。原隔離開關的額定電流為400A不能滿足改造后的啟動回路，新加隔離開關經計算額定電流為：1600A。

3.4 啟動蓄電池組改造

（1）平臺使用的啟動蓄電池組為鉛酸免維護蓄電池，該蓄電池組及充電器安裝在現場蓄電池柜內。啟動電源采用兩組蓄電池有選擇性的對啟動回路進行供電，為保證蓄電池組的容量每4只為一組，兩兩串聯后再并聯，共計8只蓄電池。（2）堿性蓄電池價格比鉛酸電池高很多，而且堿性蓄電池單只電壓低，僅為1.2V。若替代現鉛酸蓄電池組理論上共需要80只堿性蓄電池，為保證其容量，40只為一組，每20只串聯后再與另外20只并聯后進行供電。天然氣發電機現場震動強度大，對80只堿性蓄電池的接線緊固螺栓影響大，現場安裝空間狹小無法容納如此數量的蓄電池，而且多只蓄電池混聯后內阻壓降也會增大影響輸出電壓。考慮到線纜的壓降，為保證其輸出電壓，啟動蓄電池組只能安裝于天然氣機現場。現平臺鉛酸免維護蓄電池組運行穩定，故障率低，震動影響小，因此保留原鉛酸蓄電池組不進行更換。

4 結束語

天然氣機啟動回路改造前，每次起機大概需要4-5次，總耗時6-8小時才能起機成功，且每次起機成功都會造成4-5個啟動繼電器的消耗，平均每月都會燒毀1個啟動馬達。啟動回路改造后，天然氣機可一次性啟動成功，解決了之前頻繁啟動、經常燒毀啟動繼電器、燒毀啟動馬達等問題，同時避免維修過程中電瓶正負極短路打火，甚至引發火災的風險，從根本上消除了安全風險與隱患。經過一年的使用，機組總啟動次數在20到30次之間，沒有因啟動回路問題而發生起機失敗的情況。

通過天然氣發電機組啟動回路改造方案實施提高了發電機組運行可靠性，提高了電網質量，降低了電站燃油消耗量和備件的損耗;使人員維護費用，生產成本也隨之降低。

天然氣機啟動回路成功改造對海洋平臺采用電池啟動的發電機組具有一定的指導意義，提高了同類型發電機組的運行可靠性。

參考文獻：

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