压缩机自动联锁透平切油功能的设计与应用

傅华军

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300459）

0 引言

海上某油田有两台燃气压缩机、三台透平，正常情况下运行一台压缩机、两台透平。油田长远规划中，将停运外部供气海管，在供气海管无法使用的情况下，一旦燃气压缩机故障停机，则透平供气量立即受到影响，透平必须切换到燃油模式运行，以便保障整个油田的供电量。现有运行模式是透平入口压力降低至3.2 MPa 时触发切换条件，在透平油气切换过程中将继续消耗燃气，因此切换过程中容易造成燃气压力低导致透平切油失败停机进而引起油田群的失电。燃气压缩机及透平流程如图1 所示。

图1 燃气压缩机及透平流程

在不使用气海管外部供气的情况下，燃气压缩机一旦故障停机必然引起透平的切油，通过项目的设计和应用，实现燃气压缩机停机后能立即自动连锁透平进行油气切换并且自动选择运行的透平进行切换，给操作人员更多应急反应时间。

1 自动联锁透平切油思路及方案分析

1.1 方案思路

透平与压缩机为两套独立的PLC 控制系统，通过将压缩机停机的开关量信号引入三台透平控制器并设置实施该切换条件的选择开关，根据现有启、停状态及优先级实现自动的燃油模式切换。在不影响现有控制、运行模式前提下，实现紧急情况下压缩机停机联锁透平切油的目的。

1.2 方案设计

压缩机正常运行时运行状态继电器得电吸合，停机时该继电器失电断开，考虑到控制盘掉电、卡件故障等情况，该继电器为失电状态，取该继电器停机状态下闭点给控制接线箱。由于两台压缩机、三台透平均为随机运行，为了确保透平切油逻辑的完整性，将两台压缩机运行状态继电器KA1、KB1 传输至接线箱串联在同一回路，控制切换继电器K0，同时设计投用总开关S0，便于手动状态下的投用。

两台压缩机无论哪台运行、哪台备用，运行的压缩机运行继电器输出点处于断开状态、备用的压缩机运行继电器输出点处于闭合状态。一旦运行的压缩机停机，运行继电器输出点会变为闭合状态，在手动投用情况下，当整个回路一处于闭合状态，K0得电将信号输出。设计的联锁透平切油原理如图2 所示。

图2 设计的联锁透平切油原理

由于透平随机运行，因此设计手动投用选择开关S1、S2、S3，根据透平实际运行情况选择需要切换的透平机组。在压缩机停机后，继电器K0 得电，选择开关S1、S2、S3 根据实际情况处于闭合状态，继电器K1、K2、K3 根据情况处于得电状态，将相应的切油信号传输至运行的透平，最终实现两台压缩机停机状态下的透平切油工作。

为了实现功能的可视化，设计透平切油选择指示灯L1、L2、L3。在透平切油信号输出的同时，相应的指示灯亮，使操作人员能第一时间确定透平切油功能是否投用、投用的透平机组。

1.3 方案的实施

按照设计图纸对接线箱进行接线，包括总投用开关S0、选择开关S1、S2、S3，选择指示灯L1、L2、L3 以及各个回路的保险、继电器。接线箱切换电路接线完成后送电进行功能模拟试验。在压缩机停机时能将信号第一时间传输至透平并指示。接线箱功能模拟试验完成后在MCC 选择合适位置将接线箱进行固定，铺设压缩机至接线箱、接线箱至三台透平电缆并进行校线，确认线缆的正确性、完好性。

选取压缩机运行状态继电器常闭点，用万用表检测无误后将线缆接入。燃气压缩机点位输出如图3 所示，燃气压缩机及透平点位[1]如图4 所示。确定透平切油接入点位AF0053/11 通道，用万用表检测无误后将线缆接入。由于是继电器干点接入，不会对原系统产生额外的影响。透平点位接入示意[2]如图5 所示。

图3 燃气压缩机点位输出图

图4 燃气压缩机及透平点位图

图5 透平点位接入示意

2 自动联锁透平切油功能的实施应用

检查无误后，对接线箱进行送电（平台UPS 电源），为了确保电站的稳定，选取备用的机组进行功能测试，正常情况下只要控制盘GAS/LIQUID 指示灯切换到相应的指示则表示切换成功，在模拟运行的压缩机停机时，选取需要切换的机组能正常切换到燃油模式。透平GAS/LIQUID 切换指示如图6所示。经过反复测试，在任何一台运行的压缩机停机后，提前选定的透平均能成功进行油气切换。测试完毕后对接线箱标识进行整理，以便操作。接线箱如图7 所示。

图6 透平GAS/LIQUID 切换指示

图7 接线箱

3 结束语

透平和压缩机均是平台的核心设备，对其进行改造不能影响压缩机、透平机组现有运行模式、正常运行逻辑，并且不能产生额外的次生影响，同时要确保切换过程的可靠性，需要重新设计切换电路。正常情况下压缩机、透平均是随机运行，为了确保整个切油逻辑的完整性，需要确保压缩机在运行过程中突然停机均能实现切油信号的发出，同时考虑需要透平切油的机组。通过讨论，最终选取压缩机运行状态继电器闭合点位串联的方式控制总的继电器，再去选择控制需要切油的透平机组，实现整个切油逻辑的完整性。

透平发电机组是海上平台主要动力设备，为平台生产和生活提供电力。一旦燃气压缩机发生故障使透平不能有效进行切油操作，将导致整个油田群的失电，影响面广而大。因此作为海管无法使用情况下的技术储备方案，该项目能给操作人员更多的应急反应时间。通过该项目的自主创新最终确保油田群透平以及电网的稳定运行，实现了降本增效。