电脱水器故障分析与解决措施

王 昊，郑庆军，王 鹏，张文平，成清林

（中海油能源发展采油服务分公司，天津 300452）

1 电脱水器的主要作用

伴随着原油生产过程中开采难度的持续加大，采出液的主要成分变得越来越复杂，固有的原油脱水装置进行脱水操作的难度日渐增大。电脱水器属于原油生产过程中脱水转油系统联合站点的一项主要生产装备，主要负担着把一段含水量低于25%的原油液体进行电脱水操作，进而输出达标的净化油。如果电脱水器装置在运行过程中出现故障将会造成原油内部含水量超标的不利后果，甚至会造成原油液体不能向外输送，大大增加了生产水处理系统的负担以及收油作业的任务量，对于平台的平稳和安全生产带来了非常不利的影响。为此，保障电脱水器装置的正常稳定运行对于确保净化油的品质以及平台的稳定和安全生产具有非常关键的实际意义[1]。

2 电脱水器装置的主要工作原理

交直流电脱水器内部设置有三个不同强度的电场：弱电场、中电场和强电场。当原油和水组成的乳化液经过热沉降后，经电脱水泵升压后进入电脱水罐体内，乳化液在电脱水罐下部的水层进入，对乳化液中的泥沙、固体颗粒等进行冲洗，除去固体杂质。这时的原油含有大量的水，导电率比较高，在电极板和油水界位之间设计一个弱电场，在这个弱电场中大部分水被脱除掉，这时乳化液的导电率已经很低了。然后进入电极板之间的强电场，小或更小的水滴受到更强的电场力，聚积成大水滴从原油中沉降出来，达到脱水目的。罐体内部电场结构如图1 所示。

图1 罐体内部电场结构

3 项目的背景介绍

某石油平台配备有一套电脱水器处理系统，主要负责原油的脱水操作，处理过的原油的含水率合格以后才可以下舱以及向外输送。该装置采用的变压器装置为交流的三相防爆变压器，容量为80 kVA，具备三档的可调电压。该设备在巡检过程中出现了电脱水器的变压器三相电压不平衡的情况，单相的最大电流是105 A。如果电脱水器的变压器在此种状态下长时间工作，就能造成变压器装置的温度升高、噪声以及振动加剧，绝缘性能加快老化，最终将造成各种事故的频繁发生，比如外部出现起火、放电、套管位置处闪络等等。

4 使用过程中存在的问题

2020 年6 月8 日，相关人员在巡检过程中发现电脱水器装置现场控制盘的一次侧电压表三相电压数值不平衡，特别是C 相的电压数值下降至100 V，一次电流的数值大幅度增大。按照以往经验，对电脱水罐排空，并重新进液。送电测试，三相电压仍然不平衡，且电流值在100 A左右。此时需要停电对变压器装置进行进一步检查。

首先将电脱变压器高压侧油箱的变压器油放空，拆除三相负载，对电脱变压器分别做空载试验和短路试验，试验结果显示三相电压平衡，因此排除电脱变压器故障的可能性。

分别测量电脱变压器的三相高压引入棒的对地电阻和绝缘，发现C 相对地电阻约为2 Ω，对地绝缘为零。故判断电脱水器罐内可能存在电极板脱落，或C 相高压引入棒故障的可能性。无论是检查电脱电极板的状况，还是更换高压引入棒，都需要对电脱水器罐开罐。平台随即组织相关技术人员实施电脱水器装置的开盖、清罐操作以及电气系统的检修。电脱水器装置进罐检修操作的步骤如下：

（1）进罐检查，发现第三组电极板的绝缘吊挂，四个中有两个腐蚀断裂，导致电极板倾斜，与邻近的负极搭接，故测量第3 组高压引入棒的对地绝缘为零。其余未断裂的绝缘吊挂以及高压引入棒，均有不同程度的腐蚀。随后工作人员将罐内的12 根绝缘吊挂部件进行了更换处理，并且为所有的螺钉以及圆钢部位都增加了一个螺帽，将2 个螺帽紧固，防止下次出现螺帽在此位置脱落的情况发生[2]。罐内电极板脱落及更换绝缘吊挂如图2 所示。

图2 罐内电极板脱落

（2）在检查高压引入棒位置的过程中发现C 相的高压引入棒表面发生了明显爬电情况，已经在表面发现裂痕，随后对3 根高压引入棒以及相关的软连接部件全部进行更换处理。再次对更换后的高压引入棒对地测量绝缘，测量绝缘均在正常范围内。

（3）完成了电脱变压器高压负载的接线，进行变压器油的加注操作，检查完成以后对变压器装置进行空载试验，三相电压分别为400 V，电流为0 A。随后生产专业完成对电脱水器罐进水、排进空气、重新进液的工作，在确认电脱各个视窗无乳化液和水后，送电测试。电脱变压器三相电压均在400 V 左右，电流5.6 A，电脱变压器三相电压不平衡的问题得到解决。

5 电脱水器常见故障原因及分析

5.1 电脱水器罐内紧固件（螺栓及螺母）松动掉落

导致电脱水器罐内紧固件（螺栓及螺母）出现松动掉落的原因是因为平台是4 桩腿升降式插拔桩类型的可移动式平台，对比于固定型式的平台摆动幅度较大，特别是在遇到极端天气的过程中，电脱水器罐内的电极板摆动幅度会非常大，因此导致电脱水器罐内紧固件（螺栓及螺母）出现了松动掉落的现象。

5.2 电脱水器绝缘吊挂出现腐蚀状况

当电脱水器绝缘吊挂出现腐蚀状况时，可能存在化学药剂腐蚀及油品腐蚀的情况。电脱水器绝缘吊挂工作周期通常状况下是非常长的，因为电脱水器相关工程技术人员始终未能编制停产检修相关计划，导致到目前为止一直没有更换电脱水器绝缘吊挂的情况发生。

5.3 电脱水器变压装置进行空载短路相关试验

电脱水器相关工程技术人员进行电脱水器变压装置空载短路试验的目的是检验电脱水器变压装置及罐内电极板是否能够正常工作，空载试验指的是将电脱水器罐内电极板、电极棒及变压装置三者进行连接，在通常状况下一次侧三相电压均在400 V，一次侧电流数值非常微小，几乎没有产生电流。然而电脱水器变压装置在配电的过程中，相关试验结果和出现故障时相同。当这种状况出现时，将电脱水器罐内电极板进行接地处理，绝缘吊挂绝缘性能没有满足相关技术标准及法规，导致电极板出现短接现象[3]。

5.4 油水界位过高影响电脱水器的使用寿命

电脱水器来液要求含水率在30%以内，当游离水脱除后含水原油含水不达标，进入电脱水器会造成电场极间导电率增加，放水量过大，放水不及时会造成油水界面过高水淹电极，引起电流升高现象。

电脱水罐内的油水界位将成为电脱水器的“心脏”，在电脱水设备运行过程中起着关键作用，这是因为油水界位与电极之间形成了一个弱电场，在操作中，必须保持油水界位低于电极的高度，不过也不要使其过低，否则将影响夹带油量。如果油水界位升高到电极区，电极就会发生短路，严重降低电脱水器变压装置的使用寿命。

6 针对电脱水器常见故障及问题的解决措施

6.1 加速新型变压器的采办工作效率

电脱水器相关工程技术人员必须加快新型变压器的采办工作效率，在电脱水器的变压装置到货以后，必须在第一时间实施安装调试及应用，其中施工技术人员已经针对作业现场变压装置的安装调试工作进行了现场检验，督办施工企业加速备料相关工作。

6.2 电脱水器相关事项的详细评估

电脱水器相关工程技术人员对于电脱水器在石油挖掘开采作业的过程中，电脱水器相关生产制造厂家的技术人员针对电脱水器变压器进行全方位地评估，能够在这种运行状态下减少运行时间，把电压档调节至最低档电压（16 kV）进行工作。

6.3 电脱水器变压装置控温措施

此类电脱水器变压装置在工作过程中会出现油温持续升高的状况，然而此时正处在炎热的夏季，电脱水器相关工程技术人员必须确保电脱水器变压装置在工作的过程中温度不超过相关技术标准，对于此类问题采取以下三点措施：

（1）电脱水器变压装置顶部安装遮阳棚，避免由于阳光直射导致温度升高。

（2）给电脱水器变压装置安装防爆型轴流风机，针对电脱水器变压装置实施降温及通风。

（3）电脱水器相关工程技术人员必须对于电脱水器变压装置进行定时的巡检并且记录相关重要的参数信息，一旦电脱水器变压装置的油温不断升高直到接近85.5℃时，电脱水器相关工程技术人员必须在第一时间对电脱水器变压装置的散热片实施喷水降温工作，假如温度仍然持续升高，此时电脱水器变压装置必须立即停止运行，观察电脱水器变压装置油温的变化情况，当油温降至60.5℃时再启动电脱水器变压装置使其进行工作。现阶段电脱水器变压装置油温始终保持在60.5～71.5℃区间范围内。

7 结论

针对现阶段电脱水器普遍存在的缺陷，电脱水器相关工程技术人员必须从源头上彻底解决相关问题，弥补电脱水器的产品质量缺陷，针对电脱水器实施创新及技术改造，因为相关设备正处于生产作业的周期，基于施工的影响建议实施电脱水器的升级与技术改造。

依据平台电脱及新型电脱水器变压装置的实际状况，由相关电脱水器工程技术人员编制相关技术升级与改造方案见下述两点：

（1）电脱水器相关工程技术人员可以将电脱水器的变压装置换成智能型直流防爆型变压装置，该装置的优点一般具有节能及降低能源损耗，电脱水器在日常运行过程中依据流程的实际状况自动调整电压级别，进而达到最大限度地降低能耗的目的。

（2）电脱水器罐内改造工作指的是相关电脱水器工程技术人员针对电脱水器罐内的正、负极梁分别实施固定连接，并且针对极梁进行斜拉筋加强固定，避免发生脱落现象。去掉电脱水器的负极梁和罐壁连接，使用绝缘附件与罐壁进行连接，防止发生导通状况。