（中油（国际）乍得项目采油厂电站）
摘要：本文主要介绍分析自中油（国际）乍得项目采油厂电站在投产运行后，制约电站正常、平稳、高效运行的各类因素。针对主要因素，制定并采取了相应的应对措施。最终提升了电站运行水平，保证了自备电站的供电可靠性。
关键词：索拉金牛70燃气轮机；天然气压缩机；气橇；凝析油；天然气调阀；输配电
Abstract：This paper mainly describes the various factors that affect Power Plant running，stability and high efficiency since Power Plant was put into production in commission. Upon these main factors，lay down the corresponding measures. Finally，improved the operation ability and strengthened the power supply reliability.
Key words：Solar Taurus70 Turbines；gas compressor；gas skid；gas condensed liquid；gas control valve；power distribution lines
1. 引言
中油（国际）乍得项目采油厂电站为孤岛电站，承担着整个油田生产及营地生活的供电任务。2011年4月电站投运正常，主要由4台Solar金牛70型发电机组（5.5MW）、0.4KV /11KV/33KV变配电系统、水处理系统、柴油处理系统、天然气处理系统及应急发电设备组成。2015年，随着油田、电站扩容工程结束，电站发电机组由设计之初的3台发电机组增至4台，总装机容量由原来的16.5MW，增加至22MW。油田供电线路也由原来的12条增加至19条，电站自身日瞬时发电量由原来的5000KW/h增涨至9000KW/h，日峰值负荷甚至达10800KW/h，且峰谷差值幅度也随之增大，达到日平均负荷的25%。油田扩建后，产量要求也随之提高，电站停电带来的经济损失也相应增加，这对电站的供电可靠性也提出了更严格的要求。规整电站近年的故障类型，运行方式不合理、电网波动大、雷电/环境气温影响，天然气压缩机故障、气橇调节阀故障及机组燃料切换故障等因素制约了电站正常、平稳、高效运行。
2．电站生产工艺流程介绍
乍得项目采油厂电站工艺流程如图一所示。
油/气处理装置负责为发电机组提供运行所必需的燃料；水处理装置负责净化空气冷凝水，从而提高发电机组带负荷能力；4台发电机组并列连接至11KV母线，为11KV用电设备提供电力保障，经过高/低压变压器变压至33KV/400V；应急发电设备主要为全站失电后，提供电站恢复的启动电源。
3.制约电站平稳高效运行要因分析
3.1 运行方式不合理
2015年随着油田2.1期扩容工程完成，用电负荷数量及功率相比之前有较大增长。若仍按之前运行方式，满足不了实际运行要求。运行方式选择和安排不合理，将会导致电力系统不稳，从而影响油田正常生产。如图二所示：
3.2雷击影响
由于乍得当地气候及地理环境原因，电站已数次因雷电击中线路或设备导致全站失电。其影响分布如图三所示。
3.3高温暴风雨影响
暴风雨是导致电站失电的另一诱因，采油厂电站自2011年投产以来，因暴风雨致使电站失电4次，而箱体压力低、压力开关引压管进水堵塞是最直接的原因（如图四）。由于暴风雨，导致箱体压力开关引压管进水堵塞，压力开关检测不到其风压，控制系统判断为箱体通风机故障停机，发电机失去冷却通风，控制系统发出停机命令，导致发电机组故障停机。
3.4天然气压缩机故障
目前电站日平均负荷长期维持在8.9MW-10MW，CPF天然气压缩机扩建后采用开二备一运行模式，若单台天然气压缩机故障跳闸，将无法维持现有发电机组运行负荷，从而影响电站平稳运行。2016年来，由于天然气压缩机故障跳闸导致发电机组天然气入口压力波动17次，其后果分析如表一。
3.5气橇调节阀故障
天然气处理装置作为发电机组主要燃气供应装置，气橇调节阀故障故障，将会导致发电机组天然气进气压力不稳，影响发电机组正常平稳运行。自2011年电站投运至今，电站天然气处理橇调节阀共发生故障21次，其中2次故障直接导致电站全站失电。综合近年电站气橇调阀故障类型，可以归整为调阀控制板故障、调阀电位计磨损、外界冲击电压波动等（如图五所示）。
3.6 天然气凝析油对机组的影响
天然气凝液顾名思义是天然气在低温环境下凝析成液的物理过程，岁末年初的乍得，昼夜温差较大，温差幅度达到25，凝析油在夜间环境温度降低后，凝析沉淀并聚集在机组燃气管线内。一旦机组燃气运行或者燃料切换时，天然气凝液进入机组后导致燃料工况发生改变发热值（发热率）突然急速上升，致使机组无法快速调整，超速保护动作停机。由于天然气凝液导致电站失电2次，均在机组进行燃料切换时，超速保护动作停机。
3.7 电网负荷波动大
油田扩容后，大功率设备接入电网系统，随着大功率用电设备启停，增大了电网波动幅度，发电机组和气橇调节阀动作相应动作频繁，其产生的后果不言而喻（如图六）。
4. 防控措施分析及应用
归纳总结众多因素，得出影响电站平稳运行的7大要因，同时结合电站以往分析处理事件及运行经验，提出相应对策措施并付诸于应用。
4.1优化运行方式
鉴于电站目前高负荷运行现状，可以通过优化选择合理运行模式，增大机组自身调控能力。具体防控措施如下：
根据现场实践运行工况选择合理的机组控制模式；
制定切实可行的机组并列运行和倒换模式；
编辑整理有效的机组应急运行模式，并进行模拟应急演练。
措施1. 单台发电机组控制模式选择
发电机组单机运行时，速度及电压调节均采用无差控制模式，增大机组对外界负荷突变的抗冲击能力。
措施2. 多机组并列运行模式及机组切换模式选择
措施3. 机组应急运行模式
遇大风、大雨、雷电等恶劣天气，开启一台备用机组，提高电站抗雷击能力。遇到压缩机跳闸及气橇调阀故障时，及时选择一台运行机组切油，保证机组可靠运行。
4.2抗雷措施
乍得雨季持续时间较长，且雷击事件对电站安全平稳运行影响较大，为提升发电机组、输配电线路及气橇的抗雷击能力，主要从以下方面着手：
进行输配电线路避雷器故障排查；
灵活选择运行、备用机组应急模式，增大电站抗雷击能力；
雨季临近前，对电站直流系统进行测量检查。
措施1. 输配电线路避雷器故障排查
集中对33KV电网系统6条输配电线路的33个避雷器进行故障排查，确保设备运行可靠，保护功能齐全，有效消除雷电冲击。
措施2. 灵活选择机组应急运行模
雷电天气，开启一台备用发电机组伴行。避免因雷击冲击发电机组，以此分担电源端故障电流，减小故障影响。
措施3. 检查维护直流系统
检查维护电站直流系统，确保高压设备直流控制电源继电保护装置正常，缩小雷击架空线路时故障范围。
4.3防风\雨措施
雨季作为导致电站失电的多发季节，除雷击外，雨水及暴风是造成电站停电的另因，应采取相应措施，规避由风雨引起的停机事故。
加强输配电线路电缆头故障排查；
对发电机组箱体进行密封贴合；
整改发电机组箱体压力开关缺陷；
优化机组箱体压力引压管。
措施1. 加强输配电线路维护保养
采油厂维护部门重新制作了Ronier、Mimosa区块电网33KV系统电缆头，更换破损绝缘子，消除高压架空线路自身隐患，提高了设备运行安全性。
措施2. 发电机组箱体密封
对#1、#2、#3发电机组箱体顶部通风道结合部位、尾部排气管结合部位全部重新进行密封，消除漏雨。
措施3. 发电机组箱体压力开关整改
对电站发电机组箱体压力开关进水情况进行检查，将箱体内引压管开口端延长并远离通风口接缝，箱体外引压管连接至箱体通风过滤器后通风道上，消除大风、雨水进入引起的保护误动。
措施4. #4发电机组箱体压力引压管
将电站#4发电机组箱体压差变送器低压侧引压管改接至箱体通风过滤器护壁上，有效避免因大风引起的箱体压力保护跳机。
4.4天然气压缩机故障防控措施
天然气压缩机是将天然气按一定比例进行压缩，输送至电站天然气处理装置。其运行调整由CPF（油田中央集控部门）进行管控。目前天然气压缩机采用开二备一运行方式，压缩机出口调阀有手动/自动功能，正常情况下出口调阀处于自动调节状况，若单台压缩机故障后停机，压力下降速度较快，自动调节功能不能满足发电机组运行要求，需及时进行人工干预，以保证压缩机出口压力趋于平稳。
加强与CPF中控人员联系，发现问题缺陷及时沟通；
人工干预，确保天然气压力平稳。
措施1. 加强岗位部门间沟通联系
电站始终保持至少一台Radio在CPF公用频道，及时与CPF联系，确保通讯畅通。
措施2. 人工干预与调整
①负荷低于8000kw时，2台压缩机运行，若1台压缩机故障跳闸，及时与CPF联系，加强气橇监 控，待CPF压缩机恢复运行。
②总负荷高于8000kw时，2台压缩机运行，发现1台压缩机故障跳闸，若气橇入口压力下降低至 2.5MPa时，将运行机组中的其中一台，手动切换为柴油运行。
③2台压缩机运行，发现1台压缩机故障跳闸时，若气橇入口压力下降较快，无法回升时，执行单机切油。
④双压缩机故障跳闸处理措施：立即将一台机组切油，第一台机组的切换10s后再切换第二台机组。切换期间如果出现一台机组切换失败，按照《采油厂电力线路负荷切除优先级规定》中顺序进行限电，直到总负荷区域5500kW左右，停止限电。保证单机正常运行，后逐步恢复。
4.5 气橇调节阀故障防控措施
电站天然气处理橇作为末级调阀装置，主要是将天然气进行净化处理、压力调整及加热后输送至燃气发电机组。电站气橇共有2组调阀装置（如图七）。当气橇出口压力降至2.1MPa，发电机组自动切换至燃油运行，若其出口压力升高至2.79MPa，发电机组保护停机。鉴于天然气压力高导致机组保护停机的严重后果，增加逻辑（出口压力高于2.71MPa，切换备用调阀），延缓压力增长时间，保证发电机组正常运行。此外，我们还制定了以下防范措施。
加强气橇参数监控；
强化岗位技能培训，提升故障应对能力；
加密气橇保养周期，维持气橇良好工况。
措施1. 加强参数监控
加强操作工对气橇入口压力、调节阀出口压力、调阀开度等主要参数的监控。
工程师每天对运行调节阀开度命令、反馈执行命令等曲线进行分析，判断调节阀运行工况。
措施2. 强化岗位技能培训
定期对操作工进行气橇操作，运行监控注意事项以及应急处置等相关知识技能培训，确保各操作工熟练操作。
措施3. 加密气橇保养周期，发现缺陷及时整改
运行中调节阀卡死，阀位反馈与命令不一致，更换调阀电位器，检查调阀本体，调阀参数测试调整，确保调节阀安全稳定运行。更换气橇UPS系统，确保气橇PLC、监控电脑不间断。消除气橇加热器异常，调整加热器温控器等参数，确保加热器运行良好。
4.6 天然气凝析油防控措施
电站由天然气凝析油导致全站失电2次，均发生于机组燃料切换，其恢复过程及其繁琐，且机组无法在短时间内正常启动，大大延误了机组正常热备周期。为避免天然气凝析油导致电站再次失电，采取以下防范措施。
加强CPF压缩机及电站气橇排液力度；
空载进行发电机组进行燃料切换
定期对备用机组进行燃启动测试，防止管线内天然气凝析沉淀。
备用机组定速并网前，需待天然气温度上升至65°C，后进行并网操作。
措施1. 加强气橇液位检查及排放力度
制定气橇排液时间表，每2小时对电站气橇进行液位检查，每4小时进行排液操作。
措施2. 空载进行机组燃料切换
单机运行：燃气开启备用机组，待天然气温度升至65°C并入电网。
多机运行：燃气开启备用机组，待天然气温度升至65°C，并入电网，将待切机组负荷减载至空载，断开其出口断路器开关后进行燃料切换操作。
措施3. 备用机组定期启动测试
冬季期间，采取每周定期对备用机组进行燃气启动测试措施，防止天然气凝液凝结管线弊端，达到备用机组良好备用工况。
4.7电网波动防控措施
随着大功率设备接入电网运行，其启停产生的负荷瞬间增降给势必给电网造成振动，影响电站平稳运行。加强电力调度管理，减小电网波动，从以下几方面着手。
加强对大功率用电负荷的启停管理，站区用电的申请制度，统一指挥，减小电网冲击。
实施电网合理分级调度，明确在紧急情况下，手动甩负荷优先级，确保机组正常发电。
措施1. 加强负荷管理
● 制定乙方营地用电管理规定，不定期进行检查，确保乙方营地用电安全。
● 各单位启/停大功率用电设备（大于100kW）时，向电站申请，征得电站同意后，方可执行启停操作。
● 错开电网用电设备启停时间，防止集中启停设备时造成电网冲击。
措施2. 明确负荷级别，确保机组运行平稳
● 讨论油田电网负荷级别，形成《采油厂电力线路负荷切除优先级规定》。紧急情况下，按以下顺序对线路进行切除：
● 对操作工进行运行安全及技术培训，内容涉及范围从电站的日常操作到事故分析，细致全面。根据以前的经验和设备的自身情况，进行分析和讲解，让员工对设备的运行性能了如指掌。
5.效益评价
电站作为油田生产主要电力来源，随着油田开发程度的深入，如何保证电站平稳，油田上产，须进一步挖掘当前设备的潜力。通过优化天然气调阀，降低柴油消耗，加强负荷管理等措施落实及应用后，据统计，自2011年电站投产来，电站黑启动次数（全站失电）大幅度下降（表二），为电站的平稳高效运行提供了可靠爆，满足了油田进一步开发的硬件需求。
经济效益：
柴油：2015年电站累计消耗柴油927方，2016年截止目前累计消耗柴油79方，1000美元/方，共节约柴油848方，累计84.8万美元。原油：2016年后半年，原油产量平均大约9000方/天，375方/小时，若油田因电站全站失电每次恢复油井生产需4小时，按1方原油=6.29桶，每桶45美元计算，每次失电损失原油1500方，9435桶，约42.46万美元，2016年，避免因天气或设备原因造成的全站失电6次，累计避免生产损失共计254.76万美元。
社会效益：
保障了生产、生活设施供电的可靠性，提高了员工日常工作、生活的稳定性。提高了员工的责任心和操作技能水平，事故预判、防范意识、应对突发事件的能力等得到了全面的提升。当地社区供电平稳，有效改善与当地社区关系。
结束语
通过统计、分析及制定出相应的合理化措施，使得海外油田孤岛电站的管理更加系统化、科学化，保证了整个油田安全、平稳、高效运行。
参考文献：
[1]索拉公司金牛70双燃料透平机技术资料《Operation and Maintenance Instruction》2005版
[2]索拉公司金牛70双燃料透平机技术资料《Operation and Routine Maintenance Course》2011版
[3]中油（国际）乍得项目采油厂《采油厂电力线路负荷切除优先级规定》
论文作者:安生福
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/2
标签：机组论文; 电站论文; 天然气论文; 措施论文; 故障论文; 压缩机论文; 箱体论文; 《电力设备》2017年第9期论文;