海洋石油161天然氣機(jī)啟動(dòng)回路改造

鄭路

摘? 要：海洋石油161平臺(tái)天然氣發(fā)電機(jī)啟動(dòng)方式為雙電動(dòng)馬達(dá)啟動(dòng)，系統(tǒng)采用24V直流電源。原啟動(dòng)繼電器在啟機(jī)過程中經(jīng)常燒毀，機(jī)組啟動(dòng)困難，影響電站的穩(wěn)定運(yùn)行。通過對(duì)天然氣機(jī)啟動(dòng)回路的改造，有效解決了機(jī)組啟動(dòng)困難的問題。改造項(xiàng)目于2014年實(shí)施并完成，通過平臺(tái)驗(yàn)收，經(jīng)過近一年的使用，機(jī)組啟動(dòng)情況良好。

關(guān)鍵詞：繼電器;啟動(dòng)回路;發(fā)電機(jī);馬達(dá)

中圖分類號(hào)：TM314 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(dòng)回路存在的問題

海洋石油161平臺(tái)天然氣發(fā)電機(jī)組是平臺(tái)的關(guān)鍵性設(shè)備，其啟動(dòng)方式采用雙馬達(dá)電啟動(dòng)。發(fā)電機(jī)組在投入使用以后出現(xiàn)啟動(dòng)困難，啟動(dòng)繼電器、啟動(dòng)馬達(dá)損壞率高等問題。

（1）天然氣發(fā)電機(jī)組由兩個(gè)啟動(dòng)繼電器同時(shí)控制兩個(gè)啟動(dòng)馬達(dá)，由于啟動(dòng)繼電器之間存在差異，經(jīng)常會(huì)發(fā)生單馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而轉(zhuǎn)速達(dá)不到，造成點(diǎn)火失敗。

（2）啟動(dòng)電池組沒有隔離開關(guān)，在啟動(dòng)發(fā)電機(jī)時(shí)由于啟動(dòng)電流瞬間能達(dá)到1400A，啟動(dòng)時(shí)間如若稍長(zhǎng)，啟動(dòng)繼電器內(nèi)部主觸點(diǎn)就會(huì)發(fā)生粘連不能脫開，會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)馬達(dá)一直運(yùn)行無(wú)法停止，直至燒毀。

（3）電源回路采用的是負(fù)極接地回路，在對(duì)其維護(hù)保養(yǎng)或檢修時(shí)，如果操作或防護(hù)不當(dāng)，正極碰到連接大地的金屬物體時(shí)就會(huì)發(fā)生打火現(xiàn)象。

（4）天然氣發(fā)電機(jī)組采用啟動(dòng)馬達(dá)的正極與電池的正極相連，啟動(dòng)馬達(dá)負(fù)極及電池負(fù)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(hù)保養(yǎng)啟動(dòng)馬達(dá)與啟動(dòng)繼電器的時(shí)候，極有可能造成電池的正極與平臺(tái)結(jié)構(gòu)（大地）連通，引發(fā)短路甚至發(fā)生火災(zāi)事故。

（5）天然氣發(fā)電機(jī)組作為油田主發(fā)電機(jī)之一，且此機(jī)組經(jīng)常需要停機(jī)進(jìn)行氣門間隙調(diào)整等維保工作。因啟動(dòng)馬達(dá)、繼電器的可靠性較差，已出現(xiàn)多次因啟動(dòng)馬達(dá)故障導(dǎo)致機(jī)組不能正常啟動(dòng)，對(duì)平臺(tái)電站的安全、可靠運(yùn)行造成極大的影響。

（6）海洋石油161平臺(tái)天然氣發(fā)電機(jī)組自2012年7月份投用至改造前，電啟動(dòng)馬達(dá)損壞數(shù)量：5臺(tái)，啟動(dòng)繼電器損壞數(shù)量：16個(gè);電動(dòng)預(yù)供油泵損壞數(shù)量：1臺(tái)。且每次機(jī)組停機(jī)維保啟動(dòng)時(shí)，都會(huì)因?yàn)閱?dòng)繼電器的問題造成機(jī)組啟動(dòng)困難，尤其是冬天，嚴(yán)重影響了機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 啟動(dòng)回路系統(tǒng)的原理與結(jié)構(gòu)

啟動(dòng)系統(tǒng)的功用是：借助于外部能量，驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)。燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的啟動(dòng)系統(tǒng)分電馬達(dá)啟動(dòng)系統(tǒng)和氣馬達(dá)啟動(dòng)系統(tǒng)兩種。本次改造的是電馬達(dá)啟動(dòng)回路。

電啟動(dòng)系統(tǒng)的原理與結(jié)構(gòu)：

電馬達(dá)啟動(dòng)系統(tǒng)采用24V直流電源，借助于電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，完成發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程。該系統(tǒng)主要由電啟動(dòng)馬達(dá)、啟動(dòng)開關(guān)、啟動(dòng)按鈕、蓄電池及充電裝置組成。電啟動(dòng)構(gòu)造如圖1所示。

1.按鈕支架;2.馬達(dá)支架;3.調(diào)整墊片;4.起動(dòng)繼電器;5.蓄電池;6.起動(dòng)開關(guān);7.起動(dòng)開關(guān);8.電起動(dòng)馬達(dá)

圖1 電馬達(dá)啟動(dòng)系統(tǒng)圖

啟動(dòng)時(shí)，先將啟動(dòng)開關(guān)打開，實(shí)現(xiàn)搭鐵。按下起動(dòng)按鈕，接通啟動(dòng)回路直流電源。此時(shí)，電流通過啟動(dòng)繼電器內(nèi)的磁鐵線圈使磁鐵動(dòng)作，便接通電動(dòng)馬達(dá)電路，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，電動(dòng)馬達(dá)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將馬達(dá)外伸端小齒輪推出，使其與發(fā)動(dòng)機(jī)齒圈嚙合，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，完成啟動(dòng)過程。

3 啟動(dòng)回路系統(tǒng)改造方案

由于啟動(dòng)馬達(dá)的正極與電池的正極相連，啟動(dòng)馬達(dá)負(fù)極及電池負(fù)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(fā)電機(jī)廠家技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)溝通，經(jīng)CCS對(duì)圖紙進(jìn)行審核，最終確定按照以下電路圖進(jìn)行改造，見圖2。

S1馬達(dá)啟動(dòng)按鈕，S2預(yù)供油啟動(dòng)按鈕;KD1、KD2為馬達(dá)本體控制繼電器;M1、M2為啟動(dòng)馬達(dá)，M為預(yù)供油泵。

3.1 啟動(dòng)繼電器改造

為避免運(yùn)行中出現(xiàn)接線盒中的啟動(dòng)繼電器燒毀不起作用或粘連斷不開的問題，將啟動(dòng)繼電器在動(dòng)力回路中去掉，由原兩個(gè)啟動(dòng)繼電器控制接通馬達(dá)主回路、控制馬達(dá)啟動(dòng);改造成由啟動(dòng)中間繼電器控制兩臺(tái)馬達(dá)內(nèi)部啟動(dòng)線圈的控制回路，以控制馬達(dá)啟動(dòng)。同時(shí)對(duì)馬達(dá)本體的接線回路進(jìn)行改造，將控制回路和動(dòng)力回路分開，來(lái)實(shí)現(xiàn)不通過啟動(dòng)繼電器啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組的目的，避免了單臺(tái)馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2 啟動(dòng)回路電纜改造

將原負(fù)極接地的接線方式改為負(fù)極不接地的方式，敷設(shè)一根電纜從蓄電池組至啟動(dòng)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(shè)一根電纜從MCC間到現(xiàn)場(chǎng)電磁閥約30m，原接線經(jīng)過啟動(dòng)接線盒，外部絕緣皮已剝除，只有內(nèi)部芯線，將啟動(dòng)接線盒拆除，原內(nèi)部芯線將裸露在外，為保證其運(yùn)行可靠性故重新敷設(shè)此線纜。解決了蓄電池組、馬達(dá)與啟動(dòng)回路負(fù)極接地問題，從根本上消除了安全風(fēng)險(xiǎn)與隱患。

3.3 啟動(dòng)蓄電池隔離開關(guān)改造

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

3.4 啟動(dòng)蓄電池組改造

（1）平臺(tái)使用的啟動(dòng)蓄電池組為鉛酸免維護(hù)蓄電池，該蓄電池組及充電器安裝在現(xiàn)場(chǎng)蓄電池柜內(nèi)。啟動(dòng)電源采用兩組蓄電池有選擇性的對(duì)啟動(dòng)回路進(jìn)行供電，為保證蓄電池組的容量每4只為一組，兩兩串聯(lián)后再并聯(lián)，共計(jì)8只蓄電池。（2）堿性蓄電池價(jià)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(xiàn)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(lián)后再與另外20只并聯(lián)后進(jìn)行供電。天然氣發(fā)電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)震動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)80只堿性蓄電池的接線緊固螺栓影響大，現(xiàn)場(chǎng)安裝空間狹小無(wú)法容納如此數(shù)量的蓄電池，而且多只蓄電池混聯(lián)后內(nèi)阻壓降也會(huì)增大影響輸出電壓?？紤]到線纜的壓降，為保證其輸出電壓，啟動(dòng)蓄電池組只能安裝于天然氣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)。現(xiàn)平臺(tái)鉛酸免維護(hù)蓄電池組運(yùn)行穩(wěn)定，故障率低，震動(dòng)影響小，因此保留原鉛酸蓄電池組不進(jìn)行更換。

4 結(jié)束語(yǔ)

天然氣機(jī)啟動(dòng)回路改造前，每次起機(jī)大概需要4-5次，總耗時(shí)6-8小時(shí)才能起機(jī)成功，且每次起機(jī)成功都會(huì)造成4-5個(gè)啟動(dòng)繼電器的消耗，平均每月都會(huì)燒毀1個(gè)啟動(dòng)馬達(dá)。啟動(dòng)回路改造后，天然氣機(jī)可一次性啟動(dòng)成功，解決了之前頻繁啟動(dòng)、經(jīng)常燒毀啟動(dòng)繼電器、燒毀啟動(dòng)馬達(dá)等問題，同時(shí)避免維修過程中電瓶正負(fù)極短路打火，甚至引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)，從根本上消除了安全風(fēng)險(xiǎn)與隱患。經(jīng)過一年的使用，機(jī)組總啟動(dòng)次數(shù)在20到30次之間，沒有因啟動(dòng)回路問題而發(fā)生起機(jī)失敗的情況。

通過天然氣發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)回路改造方案實(shí)施提高了發(fā)電機(jī)組運(yùn)行可靠性，提高了電網(wǎng)質(zhì)量，降低了電站燃油消耗量和備件的損耗;使人員維護(hù)費(fèi)用，生產(chǎn)成本也隨之降低。

天然氣機(jī)啟動(dòng)回路成功改造對(duì)海洋平臺(tái)采用電池啟動(dòng)的發(fā)電機(jī)組具有一定的指導(dǎo)意義，提高了同類型發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行可靠性。

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