某海洋平臺設備利舊方案研究

伍錫宏 黃順平 何淼

摘 要：在低油價的大背景下，推進中國海洋石油有限公司大型設備的再利用，盤活有限公司資產，具有重要的現實意義;某平臺大型壓縮機利舊工作在我司尚屬首次，為加快推進該試點工作，根據事實求是、直面問題、群策群力、共同解決的原則，解決該項工作中可能遇到的風險及技術與管理問題，為實現降低油氣田后期改造項目的投資要求，形成一套經驗做法，為后續項目利舊工作提供借鑒。

關鍵詞：設備利舊;經驗;大型設備

中圖分類號：44-1270/U

文獻標識碼：A

1 前言

本文依托南海西部海域氣田干氣增壓改造方案研究項目，以某平臺壓縮機增壓干氣利舊作為案例。由于氣田氣接入，平臺天然氣外輸壓力提高，現有壓縮機無法滿足海管外輸要求，需要新增干氣壓縮機。針對某平臺壓縮機的現狀、平臺吊機分拆壓縮機橇塊的可行性以及現場存在的問題等，經專家調研、初步評估和綜合分析，該平臺壓縮機增壓干氣利舊方案可行，并具備較好的經濟性，為最終利舊改造工作的順利開展奠定了基礎。

2 設備利舊管理措施

2.1 設備調撥、轉讓的可行性

在低油價的大背景下，推進有限公司內部大型設備的再利用，盤活公司資產，具有重要的現實意義。依據公司《中國海洋石油有限公司物資調撥、內部轉讓管理方法》，雖然不同分公司之間的大型壓縮機利舊工作尚屬首次，但各分公司和研究院相互配合，嚴格按照公司法規開展利舊的的相關工作，分公司之間的設備調撥、轉讓是可行的。

2.2 設備可用性和利舊優勢

按照利舊如新的原則，項目中的任何設備設施應保證狀態完好，滿足項目功能要求。某平臺兩臺透平壓縮機K2500A/B狀態較好，機組適合利舊：（1）壓縮機已停機封存，狀態完好;（2）驅動器T70和壓縮機按照兩個橇設計，容易拆分，便于利舊;（3）壓縮機為兩端增壓、級數多，適合葉輪重新組合機改造。因此，通過改造升級，達到利舊如新的方案是可行的。

2.3 設備利舊經濟效益

需轉讓的分公司確認壓縮機的賬面價值，設計公司進一步細化利舊方案，與設備廠商落實利舊評估、可能開展的實驗以及拆裝、運輸、安裝等費用估算。

（1）壓縮機檢查及換芯改造費用，約450萬美元;透平機檢測及改造升級，約150萬美元;拆裝、再成橇費用，約300萬人民幣;

（2）新增壓縮機葉輪等備件約150萬人民幣;新增核心機換芯約226萬美元。

以上總支出費用，約6732萬人民幣，節省費用約1 768萬人民幣。

3 設備利舊技術方案

通過對壓縮機的現狀、評估、調研、平臺吊機分拆壓縮機橇塊的可行性，以及現場存在的問題，進行細致的交流，最終明確壓縮機利舊改造方案。

3.1 壓縮機配置及改造方案

（1）壓縮機配置方案

①原C-2510A/B濕氣壓縮機不變;

②新增兩臺壓縮機（惠州211-1B利舊壓縮機）。

（2）壓縮機改造方案

①原壓縮機為美國德萊賽蘭公司制造，型號為D6R9B（D直徑系列，R級數9級，B筒式）; ②分為兩段式：第一段4級葉輪，第二段5級葉輪。保留原2、3、4級，拆除5-9級，新增第1級葉輪，由兩段增壓改為一段增壓。

上述改造方案，部分利舊、部分新造，通過利舊一部分部件降低改造成本。改造后壓縮級數減少，從9級改為4級;現有壓縮機為2段背靠背形式的壓縮機，改造后為1段直流式，現有第2段的進出口管嘴將用盲板盲死;現有壓縮機的殼體、軸承、軸和密封保持不變，若上述部件狀態良好均可以繼續使用。

新提供的部件，采用最新設計的DATUM@系列高效流道，結合先進精細的制造加工技術，為用戶提供高效精準的流道部件。

改造方案結構圖，如圖1所示。上述改造方案為平臺操作工況調整和現有機組利舊提供了一個實用的解決方案，在壓縮機調級的同時保持現有的殼體、缸頭、軸承、密封、軸的設計不變，可以利舊現有狀態良好的部件，其他新部件的設計匹配現有機組的結構，便于在很短的時間內迅速更換。改造后的壓縮機可以滿足未來8年的運行要求，運行范圍廣，便于用戶根據實際需要調整壓縮機的負載。

本改造方案兼顧了未來長期的運行要求及現有機組的條件限制，以最小的改造范圍和成本，為用戶提供了一個全面可靠的解決方案。

3.2 其它裝備改造方案

（1）透平驅動機改造升級

包括：機組大修;空氣過濾器升級更換;燃氣噴嘴升級改造;控制系統軟件升級等。

（2）輔助設備利舊

附屬設備主要有六大系統：燃機空氣進氣系統（拆除換新）;燃機機罩通風系統（利舊，部分電氣設備換新）;CO，滅火系統（利舊）;燃料氣供氣系統（利舊）;潤滑油系統（利舊，部分電氣設備換新）;燃機清洗設備（利舊）。

（3）其它工藝、電氣輔助系統

包括：燃機廢氣排氣系統（利舊）;壓縮機防喘振閥（利舊）;壓縮機進、出口閥（利舊）;其他相關的閥門和儀表（利舊）;天然氣后冷卻系統（利舊，部分電氣設備換新）;機組啟動系統（利舊，部分電氣設備換新）;機組控制柜（利舊）等。

（4）建造結構方案

建造壓縮機模塊，最大操作重量約500 t，新增壓縮機模塊采用4 000 t級浮吊安裝，其余設備采用平臺吊機安裝。

4 設備利舊標準與驗收

壓縮機部分原則按照API 617試驗的要求進行，包括：節水壓試驗、氣動試驗、機械運轉試驗、整機試驗及現場試驗。

按照壓縮機數據表第一年的工況作為驗收工況，性能滿足API616、API617的要求。具體方案按照透平機、壓縮機廠家推薦的方案，審核后執行。

4.1 設備機組試運行

4.1.1 主要內容

（1）全過程進行氮氣小流量、正壓吹掃、防潮試運行;

（2）啟動馬達試運行：啟動潤滑油系統;設定啟動頻率;降低啟動電流;瞬時開啟啟動馬達，檢查轉向并應無異常聲響;升高頻率，直至最高頻率;馬達連續運行2小時;

（3）燃氣輪機不點火試運轉：啟動潤滑油系統;啟動馬達變頻控制系統，按技術要求升速;馬達滿載后連續運行一段時間，檢查設備的泄露、磨損和振動情況;

（4）燃氣輪機點火試運行及脫扣試驗：燃料氣系統投用后，對燃料氣系統進行置換;開啟進氣閥，使系統升壓至額定壓力;檢查燃料系統的壓力、流量及燃料控制系統;啟動機罩排風系統，投入消防系統;按燃氣輪機不點火試運轉程序，當燃氣輪機轉子的轉速達到點火轉速時，向燃燒室投入燃料氣進行點火;當達到脫扣轉速時，啟動馬達脫開燃氣輪機并停止運轉，直至達到規定空載轉速。燃氣輪機運轉一定時間后，應在最大連續速度下運轉一定時間，定期檢查振動、燃燒溫度等數據;試驗空氣增壓機可調進口導葉和前三級靜葉角度的控制系統。把燃氣輪機的轉速提高到脫扣轉速進行脫扣試驗，檢查脫扣時的轉速;燃氣輪機轉速減速階段，繪制減速期的振動曲線;燃氣輪機進行數字模擬脫扣，使用手動把運轉速度提高至脫扣轉速，計算機系統使燃氣輪機跳車，檢查脫扣轉速;試運行結束后，對燃燒系統利用內孔探測鏡通過專設的視孔進行檢查;

（5）燃氣輪機、離心壓縮機空負荷試運行：壓縮機進口閥門、出口閥門全開;將壓縮機人口管線與系統斷開，在壓縮機入口加30-40目過濾網，出口管線引至壓縮機廠房外排空;手動調節防喘振閥至全開，開啟壓縮機防喘振系統和干氣密封系統;啟動燃氣輪機，迅速通過各軸系臨界轉速，壓縮機空負荷運轉24小時;

（6）燃氣輪機、壓縮機負荷試運行：復位壓縮機進出口管線，除管線第一道人口閥和最后一道出口閥緊閉，其它管線內閥全開;在工藝管線氣密結束后，進行工藝管線、壓縮機氮氣置換;手動調節防喘振閥至全開，開啟壓縮機防喘振系統和干氣密封系統。微開天然氣第一道管線閥，系統緩慢升壓，檢查有無泄漏，直至壓力升至天然氣人口壓力，然后入口閥和最后一道出口閥開至最大;檢查工藝系統各閥全開，按壓縮機組空負荷方案啟動;升速時要快速通過各軸系的臨界轉速，在升速、升壓操作時要避開防喘振點;壓縮機達到額定轉速時，緩緩關閉防喘振閥門;壓縮機緩慢加載，防止壓力升、降太快產生喘振;壓縮機出口壓力在各階梯壓力下各運轉一段時間，直至滿負荷;

（7）機組在額定載荷下連續運轉72小時期間，檢查如下內容（并每半小時記錄一次）：潤滑油壓力;潤滑油溫度和各回油溫度;濾油器壓差;機組潤滑油泄露情況;主油泵工作情況;燃氣輪機、離心壓縮機軸承振動、軸承溫度、軸位移、軸轉速;燃氣輪機增壓機轉速;離心壓縮機進、出口溫度、壓力、流量;燃氣輪機燃料壓力、流量、溫度;燃氣輪機入口空氣的壓力、壓力差;燃氣輪機入口過濾器自清掃運行情況燃氣輪機機罩內壓力及通風情況;燃氣輪機凝氣分離器運行情況、干氣密封工作壓力;監測各閥工作閥位是否符合要求。

4.1.2注意事項

（1）透平發動機轉速降至15%后稍停片刻再重啟，在發動機未完全停下來前不要重啟;在故障停機的情況下，在停機原因未查明且故障未消除前，不要進行另一次啟動;接連三次啟動嘗試未成功時，必須進行故障處理;

（2）排氣系統清吹過程中，如果未燃燒的燃料氣或其它材料進入透平排氣系統，則燃料氣可能在啟動前或發動機熄火后或點火故障后積聚在排氣系統，應注意如下事項：①可能會引起燃燒;②可能會導致排氣系統的損壞，并引起人身傷害或財產損失;③開始啟動前或熄火或點火故障后，重啟排氣系統的清吹過程如下：確定排氣路徑的內部自由空間被清吹;清吹期間達到正常的燃氣發生器轉速（最小轉速15%），建議轉速為20%-30%;清吹時間及次數應符合廠商的有關規定;如果清吹時間受機組或有效容積所限制，排氣系統的爆炸下限值可測量，確保啟機前該值不大于20%，測量應在排氣系統內可能積聚足夠可燃氣體濃度的所有空間內進行;④如果熄火或點火失敗，重啟前在采取正確的維護措施：廠家建議的適當的維護和調整燃氣透平、控制與排氣系統;確保所有的排氣閥與節氣閥安裝正確，操作適當;確保燃氣透平、廢氣收集器與排氣系統的液體排污閥打開，保持燃料質量;

（3）機組試運行過程中，必須按照廠商提供的機組運行曲線，進行機組的性能測試。性能測試完畢后，如果一切正常，機組將進入72小時連續試運轉，試運轉合格后，辦理機組的中交手續。

5 結論壓縮機利舊方案總體評估為技術先進，經濟性好。實施階段由建設單位統一協調指揮，明確各方的責任，充分調動各方的資源，保質保量的完成利舊改造工作。公司之間的大型壓縮機利舊工作尚屬首次，本著遇到問題實事求是、群策群力、共同解決，實現了大型設備成功利舊，為以后類似設備的利舊提供了寶貴的實踐經驗。

參考文獻

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