海上油田新增发电机组试验新技术应用

孙广斌

摘 要：结合海上投产平台新增发电机组试验的特点，详细阐述了在平台不断电、不停产的条件下完成负载和并车试验的新技术方案，并介绍了行之有效的防断电解列应急方案，保证了平台生产和发电机组试验的顺利进行。

关键词：油田；发电机组；电网容量；运行试验

中图分类号：TM76 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.147

国内某海上油田为积极响应政府节能减排的要求，充分利用了油田伴生气，增加了电网容量，在油田FPSO（浮式生产储油卸油船）上增加了1套燃气透平发电机组。

新增发电机组正常投用前需进行运行试验，包括单机负载试验和与原生产电网的并网。如果按照传统的试验方案进行，则平台需要先停产，试验完成后恢复生产。虽然这种方案比较可靠，但经济性较低，这是因为发电机组的试验周期较长，油田停产会造成无法估量的经济损失。因此，急需制订在已投产平台不断电、不停产的条件下进行发电机组负载试验的方案和防断电应急预案。

1 透平发电机组的试验方案

油田FPSO原有5台原油发电机，采用德国MAN B&W公司的柴油原油双燃料发动机，单台发电机的容量为7 680 kW。新增透平发电机组的海上运行试验会受以下2点因素的影响：①船上不具备放置试验用负荷装置的条件。②透平发电机组需要与原有原油发电机进行并网试验，在实验过程中不能停产。如果停产，则会造成平台原油生产设施故障。

综上条件考虑，创新性地采用现有生产负荷进行了透平发电机负载试验，并根据电站控制的特性，详细设计了操作流程，主要试验步骤如下：①检查中压系统主电网的负载情况，启动透平发电机，核相。②手动并车。通过INCREASE Switch（YS0154）和DECREASE Switch（YS0155）调节透平机的转速，使发电机频率和母线的频率保持在±0.1 Hz的范围内；转速稳定后，检查发电机空载电压，通过VOLTAGE INCREASE Switch（YS0152）和VOLTAGE DECREASE Switch（YS0153）调节发电机的电压，使发电机电压和母线电压保持在±1.0%的范围内；在UCP控制盘上通过INCREASE Switch（YS0154）和DECREASE Switch（YS0155）调节透平机原动机的转速；调整发电机的转速，直至Synchroscope light以每4 s一个周期的速率从明到暗闪烁，或减缓Synchroscope在FAST方向旋转的速度；当Synchroscope旋转到12点钟的位置时，旋转BRAKER CONTROL TRIP/CLOSE Switch（YS0106）到CLOSE位置，并对发电机断路器合闸，CIRCUIT BREAKER CLOSED Light（YLI0165）和CIRCUIT BREAKER OPEN Light（YLI0164）变亮；手动分配负荷。③自动并车。在发电机显示界面上点击“Auto Sync button”，并在同步周期将发电机母线的频率控制在±0.1 Hz的范围内，将母线电压控制在±1.0%的范围内，将母线相位控制在±10°的范围内，最后合闸。④手动分配负荷。

2 试验期间防停产应急方案

综上所述，从理论上看，在透平发电机负载试验过程中不可停产。然而，在具体实验中，当透平发电机因故障突然停机或透平发电机断路器因某种原因突然跳闸时，透平发电机会瞬间甩掉所带负荷。此时，这些负荷会转移至其他发电机，进而导致其他发电机因受到的冲击过大而停机，最终造成整个平台停产。因此，改进PMS（Power Management System）系统势在必行。采用PMS系统可检测在线发电机的负荷情况，并能实现以下负荷管理功能：①当启动大功率设备时，如果在线发电机的剩余负荷容量（由设定值决定）低于设备功率，则PMS系统会禁止启动该设备。此时，可先启动其他发电机，从而启动该设备。②当某一台发电机突然甩掉负荷时，PMS系统会计算此时在线发电机的承受容量。如果发电机甩掉的负荷大于在线发电机的承受容量，则PMS系统会及时计算，并根据设定的优先级顺序依次停掉相应的大负荷设备，以保证其他机组的正常运行。

无论发电机组因何种原因解列，PMS系统都会按发电机可用容量以及负荷要求卸载。试验期间防停产应急方案和PMS系统的改进方案如下：透平发电机组解列时，可优先卸载FPSO非关键设备燃气压缩机系统中的燃气压缩机（630 kW）和燃气加热器（135 kW），以满足机组的卸载负荷要求。

结合设备的日常使用情况可知，以下设备可以在透平发电机解列时卸载：燃气压缩机1台，0.63 kW；燃气加热器1台，0.135 kW；注水泵4台，2.15 MW；HPU大排量泵2台，0.73 kW；注水增压泵6台，0.315 MW。以此计算可知，总可卸载容量为11.67 MW。表1为透平发电机解列时的卸载负荷情况。

根据现场测试的结果，以上PMS系统可很好地消除透平发电机突然解列甩负荷时对其他机组及配电系统造成的影响。

3 结束语

研究发现，上述方案切实可行，试验期间未出现平台因电网波动而失电停产等情况，实现了在不断电、不停产的条件下进行主发电机并网及负载试验，取得了较好的应用效果。现阶段，海上油田平台、FPSO等采油装备发电机组的数量和改造项目日益增多，该技术成果的可移植性强，可推广至其他类似投产平台发电机组的试验中，具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]赵军凯.海洋石油112号FPSO建造、安装和调试期间的项目管理[J].海洋石油，2007，27（02）.

[2]彭湘桂.海洋石油112号FPSO主电站燃油系统存在的问题和改进措施[J].内燃机，2008（06）.

〔编辑：张思楠〕