海洋工程调试.doc

1 第九篇 海洋石油工程调试 第一章 调试总则 说明 本篇所述海洋石油工程调试 包括了井口平台 WHP 和中心平台 CEP 上的工艺 公 用系统及安全消防系统的调试 对于浮式生产储油装置 FPSO 上的其他系统和设备的调 试 如甲板设备 及单点系泊 SPM 的调试 本篇不做叙述 待以后完善 对于油田启动和投产 以往的工程均为操作方编写投产方案 组织和实施油气田的启动和 投产 工程公司作为承包商仅做配合工作 故本篇仅部分提及 不做深入探讨 第一节 调试工作的意义和特点 一 海上油气田调试 与设计 建造和安装一样 是工程项目的重要一环 调试工作检验 设备 系统的安装情况 设备性能和操作性是否符合设计要求 系统的完整性 在调试过 程中 要解决设计 建造等各阶段的遗留问题 只有调试顺利完成 才能完成与业主的交 接 工程的机械完工 要靠调试的完成和调试文件的最终提交来体现 对于承包商 狭义的设备 系统调试 是指从设备 系统在平台上安装完毕 安装经检验 合格 然后进行调试 到业主验收合格 机械完工的整个过程 一般在陆地需要 2 个月的 时间 海上还需 1 2 个月时间 但是整个调试的准备工作 包括技术准备 文件准备 材 料准备 组织计划 要从工程开工就着手 如果在工程的每一个阶段 调试人员都能适当 地参与 对调试工作的顺利完成将有很大的裨益 准备做的好 工作就完成了大半 调试工作的时间紧 在工程施工的主体计划中 往往没有专门留出一定的时间供调试使用 调试工作只能见缝插针 设备 系统的调试条件具备一个就调一个 调试工作是工程建设 的重要一环 也是最后一环 往往工程的其他环节的拖后 可以在后面赶上来 而不影响 工期 然而 调试工作全面展开时 已到了工程完工的最后阶段 已没有退路可言 调试 工作是否顺利 按时完成 直接影响到整个工程的按期完工 所以调试工作时间紧 任务 重 要严密组织调试施工 加班加点 才能完成 同时要求生产管理部门和施工部门保证 施工计划和调试计划的严肃性 不能把上一道工序的问题遗留倒下一道工序 每个设备或 系统都要按计划完成安装 连结 检验 给调试工作留有充分的时间 在施工中 应确保 设备 系统逐一按计划完工 并保证系统的完工状态 不能每个系统都接近完工 每个系 统都没有完工 这样调试工作将无法张开 调试工作不单单是技术方面的事 并不是某一部门可单独完成的工作 包括生产 设计 安全 采办 检验等各部门有机结合 以及业主和供货商紧密配合 要组织和协调好调试 这项工作 不是一件容易的事情 从技术方面讲 调试工作体现了理论联系实际 设计人员应充分地参与调试工作 这将加 深其对设备性能的认识 对以后的设计工作将会有很大帮助 二 调试原则 保障设备 系统安装的完整性 质量和安全性 保证检验调试程序和要求中 充分考虑了安全和法律 法规及规范的要求 每项试验只做一次 另有要求的除外 减少重复工作和不必要的试验 能在陆地做的调试 尽量在陆地做 以节省海上的施工时间 尽可能早地进行设备和系统的检验和调试 以便及早发现问题 及早整改 不影响工程完 工计划 调试的工作范围按合同要求 只要不发生人员伤亡和设备损坏 在调试过程中不怕出现问题 应该说在调试过程中暴露 2 的问题越多 解决的问题越多 在今后的操作中才会不出现问题 3 第二节 调试工作的内容和工作范围 调试的工作范围 在合同中有详细和明确的规定 在准备和进行调试时 一定要严格按照 合同规定的工作范围执行 特别是公司以外的国际项目 一定要认真研究合同内容 不能 按以往的经验办事 对于合同要求不明确 或承包商有异议的部分 应与业主召开会议 明确调试的内容 工作范围 调试文件要求 并记入会议纪要 双方签字 作为调试工作 的指南 一般的 承包商的调试工作是指从设备系统在平台上安装完毕 进行调试 到业主验收合 格 机械完工的整个过程 公用系统应完成系统的预调试和调试 工艺系统完成水循环 引入工作介质 原油 天然气 的调试由操作方完成 承包商应负责设备试验 系统预调试和机械完工 在业主 操作方 引入烃类 hydrocarbons 之前 按合同要求 完成所有系统的通电 展示设备 系统的良好的工作 状态 承包商应以系统为基础上进行试验 预调试和调试 达到机械完工状态 并最大可 能地在陆地的制造场进行上述相关的工作 承包商应在调试开始前 60 天 提交详细的路上和海上的预调试和机械完工计划 并按合同 要求提交所有的调试技术文件 供业主审批 4 第三节 调试相关定义 一 预调试 PRE COMMISSIONING 由承包商于机械完工之前完成 按系统进行 预调试指设备不运转情况下的调整 冷态和静态检查 应最大限度地在陆地完成 所有的 遗留检查项目 包括运输和出海安装拆下的 损坏的或松散的部分 在海上应重新进行预 调试检查 一般包括 1 设备 静态水压试验 见压力容器相关章节 设备转动检查 管线安装前后的设备对中检查 在运输和海上安装后 如有必要 应重新进行设备的对中 设备的外观检查 对设备适当的保护 2 配管 现场 P严重时更换 电磁阀 4出水脏 1 过滤时间太长 2 清洗不彻底 3 反洗时间太短 4 滤床太浅 5 流量高于设计流量 6 进口水质超标 1 缩短过滤时间 2 增加清洗次数或时间 3 增加反洗时间 4 补充滤料或增加滤床厚度 5 更换过滤阻尼板 调整流量 5搓洗器堵塞 1 反洗出水流量过大 2 反洗排放气动空开启过快 3 污物或滤料堵塞楔形管 1 更换反洗阻尼板 2 调整单向节流阀 降低反洗 阀门开启速度 3 检修搓洗管 见设备保养 维修部分 58 6过滤器 过滤筛堵寒 过滤时滤料卡入筛管间隙取出滤料 拆下过滤筛管 7 1 反洗搓洗管下连接螺栓 2 检查过滤筛管连接螺栓 3 滤料在清洗延时该程时 没有全收回滤罐 1 取下搓洗管拧紧螺栓 2 取出滤料 拧紧过滤得管螺栓 3 增加清洗延时流程 回收滤料 七 注意事项 1 使用设备时 仔细阅读说明书 2 设备安装后必须进行现场调试方可投入运行 3 过滤阻尼板和反洗阻尼板的规格只适用于所在现场的具体情况 调试后不得取下或改动 4 设备必须在延时清洗后停机 否则滤料会堵塞管线和水泵 5 设备启动前必须打开手动排气阀 6 除过滤时间外其它时间不得随意改动 7 水泵盘根接循环水 8 注意气路单向阀进出方向 9 气源三联件维修或使用时不得碰撞 10 电磁阀尽量少用手动操作 59 4 浮选净化机 浮选净化机利用引入的气体 浮选分离含油污水的油 固体及有机物质 浮选净化机由槽体 曝气体 四级 撇油电机 二套 FJ1 型 2 为一套 液位控制器 电 控操作台等组成 采用密封浮选时 尚须安装呼吸阀 一 安装与调整 1 设备安装 1 1 打开浮选机上面的观察孔盖 1 2 将清水引入到槽内 使水面与第五槽堰边同位 用水位找平设备 1 3 连接各管路 接通污水进出口管路 油及其它排出物的输出管路 采用密闭浮选时 要连接进气管路和液位控制器管路 2 其它设施的安装 2 1 四级浮选每级配一台 YB 型防爆电机 380 伏 660 伏 其功率是型谱表 2 2 FJ1 型为单机撇油 其余型号为双机撇油 其电机为 BA027114 型 380 伏 250W 2 3 电气操纵箱为非防爆型 2 4 液位控制器分为气动和电动两种 气动控制器是由美国 FISHER 公司引进的具有重调 功能的 2502 249V 型气动控制器 输入气体要经过净化干燥处理 气体进口压力为 0 171Mpa 0 206Mpa 耗气量为 14 68M3 H 控制器出口压力为 20Kpa 103Kpa 3 15 磅 时 2 该系统的用途 性能 结构等请见该系统的说明书 气源压力为 0 4 0 5Mpa 3 浮选槽溢流堰高度要在开动曝气机时调整 溢流堰维伦布下面是四支方纲 根据液位高 度增减方钢数量 使液位与溢流卉保持在一个水平面上 4 刮油板的调整 可松开刮板固定螺栓 调整刮板回转半径 使刮油板正常撇油 全机五 段刮油板互为 36 夹角 二 预检 试运 运行 维护 1 预检 1 1 检查整机所有零部件是否完整 齐全 整机安装是否处于水平位置及符合安装设计和工 艺要求 1 2 检查电源电压 是否符合规定要求 电源系统是否符合安装要求 1 3 检查气源压力 是否满足工作压力 不符合时 需调整到工作压力 1 4 检查各润滑点 是否按规定要求加注不同种类润滑油 加油量是否达到工作油位 1 5 检查与该机相联接的各管中是否完好 准确 且无渗漏现象产生 1 6 检查各部是否符合起动要求 2 试运行 2 1 开污水进口阀门 将污水引入机内至规定位置 2 2 依次起动每台曝气系统 起动间隔时间应大于 1 分钟 主轴转向要求正转 2 3 依次调整各箱内方钢根数 根据含油量大小及加药后情况进行 使之达到最佳状态 2 4 依次调整各箱内撇油板与布帘间隙 要求间隙 5 毫米 2 5 启动撇油系统电机 使其进入工作状态 两套系统转向应相反 2 6 调整液位控制系统 调好后将位置定准即投入自动运行 3 正式运行 3 1 全部系统调整好后即可进行正式运行 3 2 正式运行期间 只允许对电动机进行开闭 而对液位控制系统一般情况无须进行调整 及变动 3 3 正式运行中 应随时进行监护及按规定要求保养 具体保养办法如下 60 3 3 1 设备上的零部件及安全罩不得任意拆除 设备运行中必须固定 3 3 2 设备有运行松动处应停机 断电后进行紧固 方可继续进行 3 3 3 随时检查电气及管线线路 发现问题应及时进行检修 3 3 4 各润滑点按规定要求加注润滑油 3 3 5 运行中设备应无异常声响 轻快无杂音如有异常情况 应立即停机 进行修理后再重 新运行 4 维护 4 1 正常维护时间为每月一次 其维护程序如下 4 1 1 关闭进水阀门 4 1 2 按下各电机停机 红色 按钮 使电机停转 并切断主电源 4 1 3 用手动液位调解方法 将机内污水全部放掉 4 1 4 检查各零部件是否有异常现象产生各联接处是否有松动现象 4 1 5 各润滑点加油是否正常 4 1 6 主轴转动是否良好 有无间隙产生 4 1 7 撇油系统工作是否正常 4 1 8 各零部件是否有损坏现象 4 2 非正常情况下维护应随时发现问题 及时进行停机修理 待正常后再继续运行 三 2502 系列液化控制器预检 试运及运行 1 预检 如果没有特殊说明 调节点 见图 3 在检查前必须使控制器处于开路状态 或 是保证没有气流通过最终控制元件 或是拆开控制器信号输出管线 并将接头塞死 1 1 接通气源 检查一下 SUPPLY 供气压力表 读数是否是 20PSig 输出压力范围为 3 15PSig 或 35PSig 输出压力范围为 6 30PSig 如有必要调节一下 67FR 减压器 松开 备帽 锁紧帽 顺时针拧动调节螺丝则增压 反之减压 压力设置完毕以后 勿忘将锁紧 帽备死 1 2 把 RESET 重调或归零 钮拧至 0 005Min 1 3 把 PROPORTIONAL BAND 和 RAISE LEVEL 钮调至零 这时把液位降至浮子之下 输出压力应大于零 但小于 3PSig 3 15PSig 输出压力范围 或 6PSig 6 30PSig 输出 压力范围 1 4 将 RAISE LEVEL 控制钮 拔至所需位置 确定所需位置的方法是移动名牌上滑动刻 度板 使比重 SCALEB 对准浮子体积 SCALEA 照样浮子的百分比长度即从浮子底部到所 需液位淹没的长度占浮子总长的百分数 在 SCALED 上找到刻值 然后向上读出所对准的 RAISE LEVEL 设置值 SCALFC 例如被控介质为水 水的比重为 1 0 浮子的体积是 90 立方英寸 则在刻度 SCALEB 上查到 1 0 对刻度 SCALEA 上的 90 若在控制点上 液体淹没 浮子的长度为 50 从刻度 SCALED 处向上读出刻度 SCALEC 上的值为 4 5 该值即为 RAISE LEVEL 控制钮的设置位 1 5 把控制系统的液位调到在步骤 4 所确定的控制点上 观察一下输出压力是否精确地反 应液位的变化 若不是 看一下 RAISE LEVEL 控制钮的另一点是否正确地反应液位的 变化 如果新设置的控制点超过步骤 4 所确定控制点多于一个刻度值 该装置可能不合适 2 正式使用 2 1 按照预检时所确定的 RAISE LEVEL 值 把该控制钮调到该值上 2 2 把 PERCENT PROPRDTLONAL RAND 调节钮拧至 200 2 3 把 RAISE 调节钮调至 0 4minPERREPEAT 61 24 缓慢把入口阀和出口阀打开 若有旁通阀门可将其关死 2 5 在保持控制器处于所需控制点上的同时 缩窄比例范围 Proporfionalband 直到产生波 动为止 然后微调放宽比例范围 直到稳定的控制为止 2 6 调节 RESET 控制钮 在不产生被动的条件下 尽量将其设置的最高 小 RESET 值 上 2 7 为了保证 Proporfionalband 和 Reset 的设置点为最佳点 可短时随便改变一下流量 大 一些或小一些 如果产生波动 可轻微将 Proporfionalband 变宽一点 然后反复变化一下流 量 直到获得稳定的控制正常在不产生波动的情况下 Proporfionalband 范围最窄 Reset 值最高 为最佳控制 四 操作规程 检查各部是否符合启动要求 各润滑点要加注润滑油 将电流输入操纵箱 电气操纵箱指 示灯亮说明电源接通 再按下列程序起动 1 起动设备顺序 1 1 首先起动第一台曝气机 使其电机顺时针方向旋转 再开动第二 三 四台曝气机 旋转方向一致 1 2 开动两侧撇油机 查看刮油板旋转方向是否撇油 刮油板与堰边之间间隙为 1mm 5mm 如不符合上述要求则要停机调整 2 停机顺序 2 1 关闭进水阀门 2 2 按下曝气机和撇油机停机按钮 使电机停转 2 3 为了检修或其他原因 需将槽内污水全部排放时 需用手调液位控制系统可将水全部 排放掉 五 保养 1 设备上的安全护罩不得任意拆除 运行时必须固定防护 2 定期检查气水管路 发现渗漏处必须及时修 3 各润滑点每 24 小时加一次机油 减速箱油每 6 个月更换一次 冬季加注 20 号机油 夏 季加注 30 号机油 62 四 化学注入系统 1 概述 原油处理使用化学药剂的作用是稳定生产工况及防止腐蚀 提高原油脱水 脱气的效率 保证原油处理合格 原油处理中常用的化学药剂类型及其作用如下 类型 作用 破乳剂 破坏乳状液的稳定性 改善油水分离效果 消泡剂 防止油液起泡 改善油气分离效果 防腐剂 防止或延缓原油处理设施受油井产出腐蚀物的腐蚀 降凝剂 降低原油凝固点 防止管线原油冻结 反相破乳剂 使含油污水中的微小有机颗粒絮状凝成较大粒子 使之沉降下来 达到净 化污水的目的 2 试验内容 化学注入泵的排出压力 排量是否满足工艺要求 安全阀的试验 搅拌器的试验 3 试验条件 首先熟悉井口平台化学药剂注入系统中所有工艺参数 并校对厂家提供的各种设备 包括 化学药剂罐 搅拌器 安全阀 注入泵 计量泵等 的铭牌参数 化学注入橇已安装完毕 各自的管路已连接 提供电源 380V 50Hz 3Ph 电动泵 或仪表气源 气动计量泵 提供淡水 注入化学药剂罐 检验时 供货商 承包商 业主 第三方代表必须在场 准备必要的安全 消防措施 准备好测试用各种仪器 仪表 4 启动前检查 检查橇块的底座是否连接牢固 检查各种药剂是否准备好 检查工艺管线是否连接正确 检查电缆接线是否完毕 检查撬内各设备的外观是否完好无损 特别是泵 阻火器 搅拌器等 检查撬内各种仪表是否完好 是否正确标定 检查泵和电机是否已润滑 测量电机的绝缘电阻 5 试验 1 泵的运转试验 该试验主要是检查化学药剂计量泵的排出压力是否满足要求及实际排量是否准确 如果不 准确 确定误差的大小 往每一台试验泵对应的量筒中注入一定量的淡水 并逐台按以下步骤进行实验 1 1 测量电机绝缘电阻 给泵的电机供电 1 2 检查泵前后的阀门 滤器是否处于正确的状态 1 3 点动电机 确认电机运行无阻 1 4 正式启动泵 并开始计时 记录计量泵排放一定体积所用的时间 泵的出口压力 电机 工作电流等数据 63 1 5 根据以上记录 计算泵的实际排量 2 搅拌器试验 给搅拌器的电机通电 启动搅拌器并观察其运转是否正常 检查转向 润滑状况 记录工作电流 电机和减速器温升等数据 运转搅拌器 30 分钟后 检查搅拌器的状态 3 安全阀的试验 每一台泵的回流管线上都装有一个安全阀 该试验要求对所有的安全阀进行确认 安全阀 的确认应由专业人员操作 并进行校核 在泵运转试验过程中 逐渐关闭泵出口处的阀门至安全阀开启 记录安全阀开启时压力表 读数以确认安全阀开启时压力 根据泵厂家提供的数据和上述测出的安全阀开启时的压力 与工艺 P 柴油已按规定的量加注到柴油日用 柜 与主机共用 中 1 8 热介质锅炉周围的甲板要收拾干净 并且要准备好便携式灭火设备 2 起动前的检查和准备 2 1 检查热介质循环泵的润滑 应符合厂家要求 2 2 外观检查 检查锅炉及其辅助设备的结构完好无损 2 3 安装检查 检查锅炉 泵橇及其上所有机械设备连接是否牢固 检查排烟系统 所有部件连接螺栓是否紧固 确认所有管线连接无误 并检查所有连接螺栓紧固 支撑牢靠 确保锅炉进气口 通风口畅通无阻 检查所有仪表 调整并确认现场仪表的设定点 确认仪表已标定 记录环境温度 检查现场盘 确认有关接线连接正确并紧固 检查所有电气 检查所有的电气线路连接是否正确 接地是否按规定进行 绝缘电阻是否正确 检查燃油系统 检查日用柜供应柴油是否符合要求 把燃油系统中所有的旋塞 阀门置于操作位置 将燃油供至热油炉 并检查所有滤 108 器工作是否正常 把燃油系统空气放掉 检查管系是否泄漏及部件是否有松动 检查燃料气系统 确认所有自动阀及仪表工作正常 电 气管线正确 确认炉前燃料气管线在供气前已氮气吹扫过 确认燃料气系统中所有的旋塞 阀门 包括放空阀 置于正常操作位置 检查管系是否泄漏及部件是否有松动 检查热油用户 确认热油用户已具备受热条件 确认各热油用户所有的旋塞 阀门 包括放空阀 置于操作位置 检查热介质膨胀罐 排放罐 日用燃油罐 与主机共用 确认其上所有的旋塞 阀门置于调试操作位置 检查热介质循环泵橇及热介质补充泵 确认泵及橇上清洁 油管路清洁 确认其泵前后所有阀门 橇上所有阀门置于操作位置 确认已按要求供电 且泵及电机转向正确 3 热介质油的冷态循环排气 将位于现场控制盘上的所有控制开关置于零位 将锅炉的主开关接通 再将所有的 调节装置和关断装置都断开 位于锅炉预循环回路上的脱水阀也必须打开 有关阀 门置于调试位置 打开膨胀罐上的透气阀 向热介质排放罐中注入一定量热介质油 再起动热介质补充泵 向热介质膨胀罐中 打油 向系统灌油 检查膨胀罐的油位在要求范围内 启动热介质循环泵进行冷态循环 同时检查泵转向是否正确 系统法兰阀门等处有 无渗漏 所有的输送管路也都被纳入到这一循环中来 当这一过程进行一定时间之后 锅炉 装置还必须重复进行上述的透气和注油步骤 达到系统中都充满热油 并达到要求 液位 泵压稳定 4 控制功能试验 调节用于计量 调整 控制和限制的各类仪表 调节电机保护开关及过载继电器 采用模拟的方法试验各操作及控制功能是否正常 检查循环泵及电机转向 采用模拟的方法对所有安全装置 报警 关断点进行试验 检查其功能是否正常 并 记录数据 5 脱水过程 排放罐基本为空 打开膨胀罐的透气阀 将锅炉现场控制盘上的主开关打至 ON 选择 柴油 方式 109 调节炉上热油温控器至 部分负荷 起动热介质循环泵 如需要 按住 OVERRIDE LOW FLOW 按纽 持续约 1 分钟后复位 按下 BURNER ON 按纽点炉 检测点炉时间 观察火焰是否正常 检查所有报警 按厂家要求稳定且缓慢加热 热介质油升温至 100 120oC 并在此温度下稳定一段时 间 注意各用户要求的加热温度不要超过 若膨胀罐液位过高时 打开排放阀 但罐内液位不应低于 1 2 在脱水过程中 密切注视并检查所有连接处有无泄漏 若有立即处理 检查循环泵出口压力 当压力一直恒定不变时 且膨胀罐内再无蒸气排出 这就意 味着脱水除湿工作可以结束了 这时要关闭脱水阀 热油脱水后停炉 并检测风机后扫膛时间 在此过程中记录数据 停炉后循环泵再运转 30 分钟 等膨胀罐冷却后 仔细关闭透气阀 排放膨胀罐下部冷凝水 按厂家要求向膨胀罐充入氮气 所有阀置于正常操作位置 6 负荷试验 根据平台现有的用户负荷 进行热介质锅炉系统运转试验 并按系统要求调节各用 户的相关阀门 记录系统的运转情况 7 燃料转换试验 在有燃料气的情况下 分别进行燃料转换试验 从柴油方式转到燃气方式 从燃气方式转到柴油方式 分别进行三次 并记录负荷点 温度变化及稳定时间 8 调试后的工作 在热介质锅炉调试完成以后 应继续完成下述工作 仅为热介质锅炉调试而连接的各种临时管线应拆掉 关闭所有阀门 将调试过的系统流程再与 PI 图核对一次 110 9 记录表 表 1 安全装置试验记录表 检查项目装置编号设定点报警停炉试验结果 热油高温 oC 41B172250 热油高高温 oC 40B1624000 排烟高温 oC 41B73600 排烟高高温 oC 41B1237000 热油流量低 m3 h 140B1000 热油低压 kPaG 41S24000 燃料气低压 kPaG 42S1630 燃料气高压 kPaG 42S189 50 空气低压 kPaG 30 柴油低压 kPaG 43S60 柴油高压 kPaG 43S40 回油高压 kPaG 43S80 火焰不正常50B180 PDCV 阀 kPaA H290 L180 111 表 2 脱水过程记录表 燃料方式 检查项目点炉保温前保温阶段停炉 时间点 min 热油进口温度 oC 热油进口压力 kPaG 热油进口流量 m3 h 热油出口温度 oC 热油出口压力 kPaG 热油出口流量 m3 h 柴油消耗量 m3 h 柴油压力 kPaG 柴油温度 oC 燃料气消耗量 m3 h 燃料气压力 kPaG 燃料气温度 oC 循环泵出口压力 kPaG 排烟温度 oC 火焰情况 扫膛时间 s 报警装置情况 膨胀罐液位 膨胀罐蒸气情况 管线泄漏情况 环境温度 oC 用户温度 oC 112 表 3 负荷试验记录表 燃料方式 负荷工况点 检查项目 试验时间 min 热油进口温度 oC 热油进口压力 kPaG 热油进口流量 m3 h 热油出口温度 oC 热油出口压力 kPaG 热油出口流量 m3 h 柴油消耗量 m3 h 柴油压力 kPaG 柴油温度 oC 燃料气消耗量 m3 h 燃料气压力 kPaG 燃料气温度 oC 循环泵出口压力 kPaG 排烟温度 oC 火焰情况 环境温度 oC 113 九 生活污水处理系统 1 概述 海上采油平台群一般都具有至少一个生活模块 平台生活模块是生活污水的主要发生地 生活污水在生活模块之中主要有以下几个来源 1 厕所排放水 2 洗澡排放水 3 洗 漱排放水 4 厨房排放水 5 中央空调排放水 生活污水按海洋环境法规定不能直接排入大海 因此各平台都设有生活污水处理装置 生 活污水在排放前进行净化处理 使处理后的排放水达到无色 无味 无害 满足国际排放 标准 防止对沿海水域的污染 2 排放标准 平台的污水含有大量的有害物质 如不经过处理就直接排放入海 将会对海洋生物及渔业 等造成严重影响 海水的用途不同 对污水排放的要求也不同 按照海水的用途 可将海 水分为三类 第一类 适用于保护海洋生物资源和人类的安全利用 包括盐场 食品加工 海水淡化 渔业和海水养殖用水 以及海上自然保护区 第二类 适用于海水浴场及风景游览区 第三类适用于一般工业用水 港口水域及海洋开发作业区等 为了控制和防止海水污染 保障人体健康 保护海洋资源的合理开发 我国制定了海洋水 质标准 UDC511 463和GBH2 3 82 污染物名称第一类第二类第三类 漂浮物质水面不得出现油膜 浮沫和其它物质 水面不得出现油膜 浮沫和其它物质 水面不得出现明显的 油膜 浮沫和其它物 质 油类 0 05mg L 0 1mg L 0 5mg L 悬浮物质人为造成的增加量不 得超过10mg L 人为造成的增加量不 得超过50mg L 人为造成的增加量不 得超过150mg L 大肠菌群不超过10000个 L不超过10000个 L不超过10000个 L PH值 7 5 8 47 3 8 86 5 9 0 国际排放水标准 悬浮固体 50mg L 五天生化需氧量 50mg L 大肠菌群几何平 均值250个 100mL PH值 6 9 3 生化法污水处理系统原理概述 利用污水中好氧细菌消解有机物的原理 进行污水净化 并加氯进行杀菌 消毒 污 水首先进入装置曝气室 由空气压缩机提供的空气 通过空气扩散管均匀地分布在污 水中 活性污泥吸收空气中的氧气 进行有机物的消解 产生的絮状物随同污水经过 滤网一起进入沉淀室沉淀 澄清水经过加氯室进入消毒室杀菌 当液位达到高液位时 自动启动排放泵 将处理水排放入海 至低液位时 排放泵自动停止 沉淀的污泥和 浮渣通过污泥返送管返回曝气室 由此反复进行 2 3个月将沉淀污泥排放一次 4 调试前的准备及检查 1 仔细阅读该设备的安装使用说明书及有关技术资料 2 有关图纸和文件 WCB 50 T 型生活污水处理装置使用说名书 总装图 装置流程图 电气原理图 粉 碎泵电机使用说明书 3 电源提供 380V 50Hz 3P 粉碎输送泵 114 220V 50Hz 3P 装置保温与黑水 介质加热 4 压缩空气提供 0 05MPa 20m 3 h 5 调试用工具 兆欧表 电压表 电流表 转速表 5 调试条件 1 设备及管系安装符合设计要求 安装牢固可靠 外观良好 2 设备及电控箱接线正确 3 设备及管系水压实验已全部完成且合格 6 调试项目 1 泵的运转实验 检查电动机与泵的转向是否一致 严禁反转 用手转动联轴器 应感觉轻松且轻重均匀 并注意泵内是否有摩擦声及异物转动声 如有 则应设法排除 将清水注满曝气池 沉淀池 按照 WCB 50 T 型生活污水处理装置流程图 开 关污泥输送过程的有关阀门 然 后开启粉碎泵 测量电动机的工作电流 工作电压及转速 关闭粉碎泵 2 排放及报警实验 向柜内注入清水 达到中液位时 检查液体自吸管自动排放至低液位 继续向柜内注水 待液位到达高液位时 检查报警系统 报警灯亮 铃声正常 此时 水从应急溢流口溢出 3 检查曝气系统 检查曝气管线 阀门安装良好 按照 WCB 50 T 型生活污水处理装置流程图 开 关曝气过程的有关阀门 保证畅 通 阀门调节灵活 4 污泥回流实验 打开污泥回流阀 压缩空气将沉淀柜内的污泥沉渣返回到曝气柜内 5 电气线路实验 接通电伴热电源 实验加热是否正常 115 第三节 发电和配电系统 一 概述 电力系统是海洋石油平台的心脏 它发出的电能供全平台用电设备使用 是平台安全和正 常生产的前提和基础 一般情况下 海上采油平台都配备有主电源和应急电源 以满足不同用电设备对电源在供 电时间上的不同要求 主电源在正常生产时为平台所有用电设备提供电能 而应急电源只 是在平台黑启动时为透平附机提供电源和应急状态下为一些安全设备提供电源 因此主电 站的发电机组一般选用功率较大的燃气轮机发电机组或柴油发电机组 而应急电源一般都 选用启动迅速的柴油发电机组 发电和配电系统的调试 特别是平台主电站系统的调试 在整个调试工作中占有很大的比 重 平台主电站系统的调试占整个调试工作量的近一半 对其他设备的调试 以及机械完 工 平台投产有重要的意义 应给与充分的重视 二 基本知识 调试人员应懂得发电和配电的基本知识 详见有关专业书籍 1 发电 海上采油气平台的电力系统具有独立性和特殊性 一般要求海洋采油电力系统发电机调压 器动作时间短 调节速度快 发电机要有强励磁能力和强过载能力 同时 为了便于维护 管理 海洋采油电力系统的发电机都采用同类型或相近类型的机组 同时考虑到需要效率 高 机动性强 启动快等因素 多选用柴油发电机组或燃气轮机发电机组 采用双燃料发电机组是海洋采油电力系统的又一特点 海洋采油电力系统远离陆地 不利 于燃料运输 平台面积狭小 不便于存储大量燃料 这都影响发电机组的燃料供应 而同 时 在石油生产过程中又会产生大量的伴生天然气 因此 为节省燃料油而又保留柴油机 启动快 稳定性高的优点 主要发电机组都采用双燃料机组 一般在启动时选用柴油燃料 而在进入正常运行状态后切换到以天然气作为燃料的运行状态 海上采油平台还可采用原油发电机组 1 燃气轮机发电机组 1 燃气轮机发电机组的基本构成 燃气轮机主要由压气机 燃烧室和透平三大部件组成 为了保证机组的正常运转 机 组还配有必要的辅助系包括 空气系统 启动系统 润滑系统 燃料系统和控制系统 等 a 压气机 多采用轴流式压气机 气流在总体上沿着机组轴向流动 流动的通道是由静叶片和动 叶片交替排列而成 静叶片安装于桶状钢结构的内面上 我们称这个桶状钢结构为压 气机机匣 机匣相对机组安装底座是固定不动的 安装其上的静叶片分为两种形式 一种相对机匣固定不动 另一种相对机匣可以绕自身轴线作一定角度的转动 这种静 叶片称为可转导向叶片 简称可转导叶 可转导叶一般安装于压气机的进口 其目的 是改善压气机在不同工作条件 不同工况 下的性能 匹配压缩机里的气流容量 防 止压缩机喘振 可转导叶的级数由压气机的气动设计而定 可为一级 也可为多级 入口可导叶片的转角为 35 5 第一级叶片的转角为 29 0 第二级可导 叶片的转角为 24 0 动叶片装于轮盘上 数个轮盘固定于同一根轴上就组成了 压气机转子 转子置于轴承上就可以绕转子轴线转动 压气机转子转动的动力来源于 透平 压气机和透平间可以有几种不同的结构连接方式 一般有单轴 双轴 三轴和 套轴等 采用复杂的轴系结构方式 其目的在于追求燃气轮机的性能优化 压气机的 116 出口还装有扩压口 经压缩后的空气到达扩压口时 由于通道突然增大 气体流动速 度减小 气流动能减小 压力能进一步增加 压气机所产生的压缩空气 约1 4用于 与燃料混合 帮助燃烧 其余的3 4用于冷却发动机的受热部件和密封 b 燃烧室 压气机出口的高压气经过扩压器后进入燃烧室 燃烧室的功能是保证压气机提供的高 压气与外部燃料系统喷入的燃料充分混合燃烧 燃烧室的结构必须保证在不同的工况 下运行可靠 不熄火 容易点火和燃烧稳定 同时必须保证在偏离设计工况运行时仍 有较高的燃烧效率 燃烧室结构通常由下列部件组成 外壳 火焰管 火焰稳定器 燃料喷嘴 点火设备和观察孔等 燃烧室的形式按布置方式可以分为 分管形 环形 环管形 管头环形 双环腔形和圆筒形等 这些形式的燃烧室从气流通过燃烧室的流 程又可分为以下几种 直流式 回流式 角流式和旋风式等 环形燃烧室由四层同心 圆筒组成 同心圆筒的轴线同机组主轴重合 环型空间中旋流器和喷嘴排成一圈 这 样就能最紧凑地利用空间达到很高的容热强度 此外在燃烧室的顶部安装有一个空气 排放阀 直接连通于压缩机 其作用是在机组启动周期前期保持打开 将压缩机部分 气流引向机组的排气装置 防止压缩机内部产生气流冲击造成压缩机喘振 c 透平 透平是燃气轮机的做功部分 主要都采用轴流式 与压缩机类似 气流在透平中流动 的通道也是由静叶和动叶交替排列而成的 静叶片安装于桶状结构的机匣上 动叶片 安装于轮盘上 一级或多级轮盘固定在一根轴上 透平轴与压气机轴的不同连接方式 便组成了不同结构的燃气轮机 虽然压气机和透平都是由动 静叶片组成 但二者本 质上是不同的 压气机的动 静叶片组成一个沿轴向逐渐收缩的通道 使空气由外界 吸入后逐级被压缩 而透平的动 静叶组成的是一个沿轴向逐渐扩张的通道 使高温 高压的燃气在这个通道中逐级膨胀做功 带动发电机发电 由于透平的工作温度相比 压气机的工作温度要高得多 所以透平的结构设计在考虑冷却 热膨胀等问题上要作 特殊处理 一般情况下 透平进口的几级动静叶采用一定的冷却 尤其是与燃烧室出 口相联的首级透平静叶 一般都在结构设计上将压气机端某一级的出口引部分压缩空 气到透平端作为冷却空气 以冷却透平叶片 轮盘等热部件 除以上介绍的三大部件外 燃气轮机还有以下几个辅助系统 d 进排气和机罩通风系统 进气系统 是将环境中的空气引入到机组供机组供燃烧 一般的进气系统由进气过滤器 进气消 音器和进气管件组成 进气过滤器包括防风雨的百叶窗 前置过滤单元和高效板式滤 芯 整个进气过滤器可以防止空气中的水雾 灰尘 昆虫 鸟类或其他异物进入燃气 轮机压气机 它能限制金属盐溶剂在空气重量的0 005 ppm以内 过滤掉直径大于0 01 mm以上的尘埃和沙粒 使之低于空气重量的6 ppm 为保证进过滤器的正常工作 燃气 轮机控制系统设定了进气过滤器压差自动报警 关断功能 以提醒操作人员清洗或更 换滤芯 进气消音器用于降低燃气轮机罩外的气流进气噪音 以保护机组周围人员免 受噪音的侵害 一般在空气进口处还设置有抗结冰装置 排气系统 主要包括排气扩压管 膨胀节 排气管和排气导管等 从动力涡轮单元出来的热气流 经过排气扩压管 膨胀节和消音器之后 直接排入大气 排气温度一般在 470 左右 通风系统 在发电机组的罩壳内设置有通风系统 一般发电机和燃气透平分别有独立的通风系统 117 它主要由通风进气滤器 风道 轴流式风机和风闸等部件组成 该系统主要确保罩壳 内燃气轮机和发电机的表面冷却 以及对罩壳内的热空气进行更换 通风风机采用电 马达驱动 风闸的开启和关闭采用自动控制 在罩壳内开始释放灭火剂之前 防火风 闸要自动关闭 同时 在机组罩壳内还设有风压传感器和温度传感器 一旦罩壳内的气 压或温度到达预先的设定值时 就会立即报警 必要时要关闭机组 e 启动系统 燃气轮机启动系统分为液压启动 电液启动和电启动几种方式 一般因机组的不同设 计而选择相应的启动方式 电启动采用变频启动马达实现 f 润滑系统 为了保证高速旋转轴的正常工作 对轴系中的轴承要采取强制润滑 同时也要对燃气 轮机所带负载的轴系进行润滑 燃气轮机组的润滑系统由润滑油箱 预 后置润滑油 泵 主润滑油泵 润滑油过滤器 润滑油空冷器 润滑油流量 压力调节装置 油箱 电加热器 润滑油系统呼吸分离器及捕火器等主要部件组成 润滑油箱一般位于机橇 底部 配有液位计 液位低报警 关停开关 压力调节和温度控制阀 加热器和压力 安全阀等 油箱上呼吸口接有高位呼吸管 呼吸管出口安装有油 气分离器和捕火器 预 后置润滑油泵负责提供机组启动前轴承的预润滑油需要及机组停机后轴系的冷却 润滑油需要 主润滑油泵保证机组在正常工作时的润滑要求 它由透平轴经减速齿轮 箱直接带动 润滑油系统中还有两个过滤器 可以互为备用 同时还设有压差显示和 报警功能 为了保证润滑油的最佳工作温度要求 系统中还设有两台润滑油冷却器 使从系统回 流到油箱的热润滑油在下一个循环进入轴承前得到充分的冷却 g 燃料系统 一般采用双燃料系统 即液体燃料和气体燃料 液体燃料部分主要包括以下设备 粗过滤器 燃油增压泵 主燃油泵 双联柴油过滤 器 高压柴油过滤器 燃油控制阀 主燃油母管 喷嘴 启动点火系统 液体燃料雾 化空气系统等 系统中过滤器是为了保证机组用油的品质 应该根据具体情况决定对 过滤器进行清洗或更换 燃油控制阀是由机组控制系统中的速度控制模块控制 是极 其精密的组件 燃油品质的好坏将直接影响到控制阀的寿命 喷嘴是燃料进入燃烧室 的最后一个工作部件 也是处于高温环境的主要部件 随着工作时间的增加 喷嘴头 部容易形成积灰 操作人员要注意定期进行检查保养 气体燃料部分主要包括进气过滤器 一次关断阀 二次关断阀 气体燃料放空阀 燃 气控制阀 燃料气分配母管和喷嘴等 进气过滤器主要功能是滤掉燃料气管道中由于 温度降低而冷凝出的凝析油 一次关断阀和二次关断阀组成了两级关断 放空阀组 以保证关断的可靠性及被切断管道的安全泄压和放空 机组可以使用燃油和燃气中的任何一种启动 也可以实现在燃气和燃油之间相互切换 如果系统中燃料气由于某种原因关断 机组可以由燃气自动切换到燃油状态 h 公用底座及罩壳 燃气轮机发电机组的公共底座采用高强度结构钢制成 为一框架式结构 该底座与平台 甲板之间采用三点式螺栓连接 在底座纵梁的外侧不同位置上开设有许多接口 接口 的形式有法兰 内螺纹 外螺纹 电缆导管和密封填料函等 这些接口主要用作气体 燃料 液体燃料 滑油 清洗水等的入口及其排放口 机组的罩壳具有防雨 隔音 防火等多种功能 其隔音效果可以达到在离罩壳边缘1 m 处不超过85 dB A 罩壳内的通风系统使内部温度不超过85 罩壳外表温度不超过 118 60 在罩壳内布置有紫外线探头和烟探头 可及时地探测和预报罩壳内的火情 由 于机组是以天然气为主燃料 所在罩壳内还布置有可燃气体探头 一旦机组出现天然 气泄漏 或其他原因引起的可燃气体浓度超标时 此探头将及时作用并把其探测信号 送至控制盘 同时 在罩壳内还布置了消防系统 只要罩壳内有火灾出现 该系统便 可立即自动 或经手动 释放CO2灭火 在燃气轮机和齿轮箱侧的罩壳顶部还配备了一套 起吊设备 用于机组各单元 齿轮箱盖和轴承等的折装和维修 j 控制系统 燃气轮机的控制一般由安装在开关间的燃气透平控制盘 TCP 通过PLC 可编程控制 器 来实现 通过PLC可以实现机组的启动时程序控制 负荷的加载和卸载 机组的并 车 负荷和速度的自动调节 系统的保护报警 关断 系统各种模拟量的显示以及对 操作者命令的响应和闭环回路的工艺控制等一系列功能 k 辅助配电系统 辅助配电系统包括辅助配电盘 变频器 充电器和电瓶 辅助配电盘一般与燃气透平控制盘一起安装于开关间 控制所有的燃气透平辅机 包 括启动马达 润滑油泵 柴油泵 通风机 滑油冷却器风扇马达 滑油加热器等 变频器用于启动马达的启动和其他变频设备如润滑油泵的运转 充电器和电瓶提和燃气透平控制盘 TCP 电源 也可提供变频器电源 另外 机组还有探测 消防系统 减速齿轮箱 联轴节装置 清洗系统系统等 2 燃气轮机的工作原理 燃气透平通过压缩 燃烧 膨胀 排气4个热力学循环过程 把热能转换成机械能 外 界空气从进气管经进气导流罩进入压缩机单元 在压缩单元内 空气经过多级压缩 变成高压气体 然后进入燃烧室与燃料混合 并点火燃烧 产生高温 高压气流 高 温 高压气流进入涡轮膨胀做功 带动涡轮转子转动 废气经扩压管从排气总管排出 涡轮分三至四级 前两级带动压缩机转动 后一至二级经减速齿轮装置带动发电机转 动 输出电能 在一般情况下 透平发动机产生的动力约2 3用于驱动本身的压缩机 剩余的1 3输出用于带动发电机发电 在发动机启动之前 压缩机是靠启动系统的变频启动马达驱动 当压缩机转速达到额 定转速的 60 时 启动马达脱离 然后压缩机由涡轮驱动 从压缩机单元内引出一路压缩空气 Pcd Air 主要用于涡轮的冷却和气动控制 包括 轴承油封和密封气及空气进气滤器的防冰系统 同时 压缩机凭借可调叶片和 1 个放 气阀 bleed valve 放气 以避免透平机在加速或减速过程中处于低速或中速运行时发 生喘振 Pcd Air 和压缩机放气构成了整个发动机的空气系统 它在发动机的起动和运 行过程中起着非常重要的作用 2 双燃料柴油机组 双燃料柴油机组以柴油启动 当机组负荷超过50 以后 可以切换到燃气运行 但机组还 必须保持1 的供油 有的机组要求为15 通过这一小部分油在压缩过程中的压燃来点燃 天然气 这样就使机组对燃料的要求比较苛刻 3 应急发电机组 海上采油平台一般配有应急发电机组 为平台黑启动 台风或应急状态下为一些重要设备 提供必须的电源 因此要求应急机组能够快速启动并自动为一些重要设备供电 大多数情 况下选用柴油机组 柴油机是通过活塞在气缸内往复运动带动曲轴连杆对外输出功率的 有两冲程和四冲程之 分 气缸多为V型排列和垂直排列 119 应急发电机组是平台在应急情况下最重要的设备 因此对应急机的质量要求较高 启动和 加载性能一定要好 在特殊情况下甚至可以过载运行 一般要求油田在主电网失电的情况 下 在几秒钟内就可以实现从启动到给重要负荷送电的全过程 4 用原油作燃料的发电机组 用原油作燃料的发电机组在结构和工作原理上和上面介绍的柴机发电机组没有什么本质上 的不同 只是在燃料处理上有自己一套独立的处理系统 需要专门设置一套安全的燃料处 理系统 将油田所产部分原油的H2S浓度降至1ppm 闪点保持在65 5 左右 作为安全燃 料供发电机发电使用 5 发电机 海洋采油平台大多采用无刷励磁发电机组 祥见有关专业书籍 2 配电 在海洋采油电力系统中 电源发出的电能需要进行集中控制 然后再将电能及其信号通过 分布整个采油系统的电缆和电线 分配给各用电设备使用 这种对电能进行集中控制和分 配的装置称为配电装置 传输电能和信号的电缆和电线构成的整个传输电路称为海洋采油 电力系统的电网 电网和配电装置是海洋电力系统的必不可少的中间环节 对配电装置及 电网的设计要考虑的因素很多 设计也很复杂 下面就几个主要部分进行介绍 1 线制和电制 中华人民共和国规定 钢质海船和海洋平台的电力系统必须选用三相三线中性点不接地系 统 其特点是发电机或变压器在三相三个绕组接成星形或三角形时 其中性点不引出线 电源的任何一点也不接地 在中线接地系统中 站在甲板上的人和电源中性点是连接在一起的 其电阻值很低 如果 人不小心碰到电源时 电源 中性线和人体就组成了一个回路 造成触电事故 但在中性 点不接地系统中 由于中性点不接地 即使人碰到了电源 也不能形成回路 无法形成通 过人体的电流 所以中性点不接地系统对人体遭受电击的危害性相对小一些 其缺点是在 不正常运行过程中产生的过电压比接地系统的大 有可能造成设备的绝缘击穿 对电气设 备的运行安全不利 因此要求不接地系统中的电气设备要选用较好的绝缘材料 较大的绝 缘距离和具有较好的过电压保护能力 海上采油平台电压一般为 中压3 3KV 6 3 KV 11 KV 低压400V 220V 频率50Hz的电 制 2 电力系统的保护 在海洋采油生产中 对供电的可靠性要求较高 为了保证可靠供电 在发电机 变压器线 路 主要用电设备上都要设置继电保护装置 它的作用是当电站系统发生故障或不正常情 况时 发出信号使相应设备的断路器动作 自动地 迅速地 有选择性地将故障元件从电 力系统中断开 以保证正常和非故障部分继续工作 并使故障元件免于继续遭受破坏 或 者不立即动作跳闸 而是发出警报信号 以便值班人员检查 并采取相应措施消除故障 电力系统中的保护主要有以下几种 1 欠电压保护 当电动机在低电压下运行时 由于要保持输出转矩的平衡会导致转速下降而使电流增 大 造成过热 有可能烧毁电机 因此当系统电压低于某一设定值时 系统的欠电压 保护继电器将动作 将相关的断路器跳闸停电 保护设备 2 过电压保护 过电压保护有两种 一种是过电压继电器 在一般情况下 当电压达到额定值