TITAN130油气双燃料机组节能示范

杨光 徐学智 程东旭 代齐加

（中海石油（中国）有限公司天津分公司渤南作业公司）

中国海洋石油集团有限公司积极履行社会责任，面对新的挑战，创新节能管理，践行绿色低碳发展战略，实现了企业目标责任和节能增效的双赢[1]。TITAN130油气双燃料机组在海上采油平台得到广泛应用，其原因是机组可以将采油平台生产的天然气作为燃料使用（需要从陆地购买柴油，并把其运送至海上采油平台）。TITAN130油气双燃料机组能够使用天然气作为燃料的前提条件是：天然气压力应超过2600kPa，燃料阀控制仪表气压力超过400 kPa，进气球阀、一次关断阀、二次关断阀、燃料气流量控制阀无卡滞和泄漏，软件系统正常运行，所有检测元器件合格。P1压差是燃料气流量控制阀前后压差，压差过高导致燃料气流量控制阀无法正常开启和调节，最终导致无法使用天然气点火启动和燃烧。王新年[2]通过对M701F机组的主燃料流量阀差压高进行分析，提出更换故障元件的处理方法；王俊龙[3]通过对燃机故障诊断及运行维护技术进行系统分析，提出高温部件损坏机理和如何维护；赵晶[4]通过对用于高速、高温、高压、高应力、高盐度、高湿度的环境中燃气轮机的各种故障进行分析，提出有效的诊断技术；郭海燕等[5]通过调整值班燃烧器燃料比的方式，提高了其燃烧稳定性，并通过优化工艺流程操作，减少了生产负荷调整对燃气轮机的不利影响。魏昌淼等[6]总结了燃气轮机启动过程中的各种故障，并结合故障发生机理和实际案例，提出排查故障的方向和解决措施。由于工作机理、控制系统及双燃料流程不同，以上人员对该故障进行分析和处理方法不适合于TITAN130油气双燃料机组。笔者从TITAN130油气双燃料机组燃料气流程控制机理出发，针对燃料气P1压差高故障停机问题进行系统分析，提出六种解决方法，彻底解决了该故障，保证燃气轮机稳定运行。

1 TITAN130燃气轮机燃料气流程控制机理

燃气轮机燃料气系统从机组使用天然气作为燃料启动至机组关停，一直投入使用，系统程序一直在控制和调整各个阀门的开度，同时也控制天然气和空气的计算及配比。燃料气流程主要设备如下：燃料气进口球阀、燃料气滤器、燃料气一次关断阀、燃料气二次关断阀、燃料气流量控制阀、燃料喷嘴。

仪表气通过撬内的仪表气滤器，提供给所有气动阀门驱动和控制。燃料气流程在正常使用前，需要通过自动检测渗漏程序，所有程序满足要求后，才能正常投入使用；而自动检测渗漏系统就是通过读取各关键位置安装的压力变送器检测数值后，系统分析，得出燃料气流程是否有阀门卡涩、管线渗漏等结论。燃料气P1差压高报警停机（机组报警具体信息：FN_Gas_Fuel_Vlv_P1_Diff_H）的根本原因在于，压力变送器PT2121和压力变送器PT2126之间压力差值超过68.95kPa，并且延续时间超过0.5s。

2 故障分析及解决措施

2.1 压力变送器故障

压力变送器PT2121故障或者压力变送器PT2126故障都能够引起差压高报警停机。该变送器使用一段时间后，经常出现零点漂移故障（检测数值漂移，不准确）。采用以下解决方法：对压力变送器泄压和隔离后，使用由北京恒奥德仪器仪表有限公司生产的MC-YBS-WY型压力变送器校验仪对其进行标定；按照压力变送器说明书调节压力变送器阻尼值，降低变送器的灵敏度；更换新的压力变送器。

2.2 控制一次关断阀或二次关断阀的仪表气电磁阀故障

控制流程内的仪表气通过一次关断阀或二次关断阀的电磁阀通断控制仪表气开关，电磁阀通电，仪表气通过电磁阀到达关断阀的驱动执行机构中，打开关断阀；电磁阀断电，执行机构中的仪表气排放至大气中，关断阀关闭。电磁阀故障后，无法及时开启和关闭一次关断阀或二次关断阀，最终导致报警发生。确定电磁阀故障后，对电磁阀进行检修或者更换，即可排除故障。

2.3 一次关断阀或二次关断阀本体故障

一次关断阀或二次关断阀阀体故障（锈蚀、卡滞、损坏等）导致无法及时开关，最终导致报警出现。

在设备正常停机后，应该及时对一次关断阀和二次关断阀阀体进行拆检和保养，拆检和保养的频率要充分考虑水分、杂质等在燃料气中的含量，含量越高，拆检和保养的频率越高。如果燃料气是清洁度较高的干气，则可适当降低拆检和保养频率。

2.4 控制仪表气含水或杂质

当控制仪表气中含有水或者杂质时，大量水分或较大杂质能够被滤器拦截，但少量水分或者较小颗粒的杂质会通过滤器到达关断阀的执行机构中，导致执行机构故障或者仪表气无法驱动关断阀的执行机构，最终影响关断阀的开关时间。

当发现仪表气中含有水或者杂质时，首先对仪表气来源进行分析，查找解决办法；其次更换更加精密的仪表气滤器，可适当增加分离器等辅助设备；第三在仪表气管线中增加干燥和过滤装置，保证仪表气系统内水分和杂质降到最低，就可以解决故障。

2.5 控制仪表气路压力低

当仪表气压力供应不足时，无法及时驱动关断阀执行机构，控制关断阀开关，最终导致报警出现。供气不足主要有以下原因：供应仪表气装置出现故障；仪表气滤器堵塞；减压阀PCV6410故障；压力调节阀PSV6410故障。

首先检查仪表气供应装置，发现故障应该及时处理。仪表气滤器在每1000h维保时，必须进行更换，并且在机组停机时，需要进行检查。对于减压阀PCV6410和压力调节阀PSV6410的故障，原解决方法是对阀门进行更换和调节压力，经过对流程进行分析和研究，确定通过改造流程可以解决问题。对仪表气滤器后端管线进行截断安装三通管件，对驱动一次关断阀和二次关断阀执行机构的仪表气流程单独安装1个同型号的减压阀。目的是将仪表气分成2个单独控制一次关断阀和二次关断阀，从根本上解决减压阀故障或仪表气不足的问题。

2.6 软件系统问题

软件系统中，2个压力变送器差值比较时间为0.5s，对该时间进行逐步调整，每次调整时间增加0.3s，经多次试验调整到2s。2个压力变送器差值比较时间延长能够弥补一次关断阀或二次关断阀开关动作慢、仪表气压力低的问题，使燃气轮机正常运行。

3 实际应用

中国海洋石油天津分公司渤南作业公司某海上油田利用上述方法进行改造后，燃气轮机连续运行超过8000h，未出现P1压差高报警、燃烧柴油的现象，较未改造之前单台机组年度消耗柴油量降低近200m3，节省约140万元。该项工作在公司内部进行分享，目前有5个采油平台（共计10台燃气轮机，5台运行，5台备用）按照要求对燃气轮机进行重新设置和改造，2017年6月至2018年6月累计节省柴油约960m3。

4 结论

TITAN130油气双燃料机组自动化程度较高，判断燃料气系统故障必须从机组的工作机理出发，针对现场实际流程分析原因，通过改造流程的方式解决现场故障，也可以通过软件系统更改控制数据实现故障处理；同时也可通过两种方式相互结合，高质量、高效率地解决机组故障。

快速判断和解决燃料气系统故障，不仅节省柴油使用量，而且缩减检修人员的工作时间，提高了工作效率。