柴油发电机组在海洋钻机模块的应用分析

　　摘要：柴油发电机组在海上钻机模块的应用越来越广泛，柴油发电机组是钻机模块上所有机械和电气设备的动力源泉，柴油发电机在海上能否正常运转决定了钻机模块能否按时投产。因此本文针对发电机组的选型、设备原理介绍、设备安装固定和调试等重要环节进行了论述。

　　关键词：海洋钻机模块;柴油发电机组;应用分析

　　1 柴油发电机组在海洋钻机模块应用背景

　　近年来，钻机模块在渤海区域海上油田开发的应用已逐渐趋于饱和，随着南海的油气田开发，钻机模块在南海区域应用越来越广泛，由于陆地终端的供电能力已无法满足钻机本身供电需求，因此柴油发电机在海洋钻机模块上的应用越来越多，如近几年的钻机项目PY4-2/5-1、HZ25-8、JZ25-1、EP18-1、PL19-9等都配备专用的柴油发电机组供电。柴油发电机组是钻机模块上所有用电设备的动力来源。目前海洋钻机模块供电方式主要有两种：①通过上部组块平台透平发机组发电，把电能传输到钻机模块，同时在钻机模块配备备用柴油发电机组;②在钻机模块上配备多台柴油发电机组供电。钻机模块在陆地装船，在海上与上部组块连接后，首先要确保发电机可以正常运转，下一步才能进行所有设备的联调投产，所以发电机能否正常运转决定了整个油田能否按时投产。

　　2 柴油发电机组的选型

　　目前钻机模块上的柴油发电机分为风冷和水冷两种机型，近几年来钻机模块上，如果钻机模块自身供电的话，考虑到钻机空间尺寸和散热功率等因素，基本采用海水冷却的机型;如果通过上部组块供电的话，基本采用风冷的机型且配备备用发电机组。目前，考虑到钻机模块的总体用电量和空间尺寸的情况下，当采用功率较大的发电机组时多采用一用一备可以节省使用空间;当采用功率较小的发电机组时多采用三用一备或两用一备。目前主发电机房和备用发电机房在钻机模块上通常布置在DSM一层主配电间下方。

　　3 柴油发电机组的设备工艺

　　目前海洋钻机模块使用的柴油发电机组主要由进气系统、排气系统、冷却系统、调速器系统、启动系统、交流发电机、发电机同步和负载分配装置、发电机同期并网装置、发电机自动励磁调节装置、发电机组本地控制盘等组成。主要系统如下：

　　3.1 进气系统

　　在空气进口处有一个阻燃空气过滤器，以确保发动机性能不会因为大量的盐分、沙子、灰尘或大气中其它的污染物的进入而降低。连接空气进口过滤器和发动机进口的管线进气管线处配备自动截断阀，以便在收到超速/紧急关断信号关闭发动机进气，该关断系统使用24V直流电源并可手动复位。

　　3.2 排气系统

　　排气系统一般包括发动机排气歧管、排气管线、不锈钢弯头、膨胀节、灭火花消音器和阻火器。

　　3.3 冷却系统

　　冷却系统主要包括发动机管套水热交换器和后冷却膨胀水箱。

　　3.4 调速器系统

　　配备一个电子调速器，通过发电机控制柜远程控制盘调速模块对发动机进行手动或自动速度调节，远程控制盘位于电控间内。调速系统中的静态调速率、瞬态调速率、稳定时间满足标准ISO 8528-5要求。

　　3.5 启动系统

　　启动系统为空气启动，空气启动需满足提供的启动气源为：0.6～0.85MPa。空气马达系统包括空气马达、必要的控制设备和安全阀。安全阀的设计和选择符合相关规范要求。

　　3.6 交流发电机

　　交流发电机为凸极类型，采用封闭空气冷却。将发电机连接到中压配电盘上，并能同步连续运行。然后经过变压器将电源供给钻井电机、鼠笼式异步电机、加热和照明等使用，钻井电机约占总功率负载的80%。

　　3.7 发电机同步和负载分配装置

　　柴油发电机的负载分配通过主发电机的远程控制盘进行远程控制。发电机只能在同步模式下正常运行。发电机分配负载的模式可以通过自动/手动切换开关来进行独立选择。正常操作模式是自动进行的，由发电机平均分配负载。手动模式只在紧急情况下用于速度升/降转换。

　　3.8 发电机同期并网装置

　　发电机同期并网要求在多台机组相位、频率、电压相同时，发电机组实现并网运行。发电机同期并网装置安装在发电机进线柜内。柴油发电机的同步通过主发电机的远程控制盘进行远程控制。柴油发电机的同步可以自动和手动操作。每台发电机应配置负载控制装置。

　　3.9 发电机自动励磁调节装置

　　发电机自动励磁调节装置的控制可通过自动调压调节、手动或励磁电流调节、功率因数、无功功率的调节来实现并联机组之间的无功调差补偿和无功横流平衡，并实现对发电机组的保护以及数据记录和事件记錄等功能。

　　3.10 发电机组本地控制盘

　　发动机本地控制盘安装在发电机组橇块上，控制盘材料通常选用不锈钢材质，设计为重负载型，并且满足海上油田危险区划分的要求。控制盘内部电缆、气动电路、防冷凝加热器和恒温器。控制盘内部电线上带有可识别终端的标签。控制盘有足够的空间和开孔以满足驱动设备仪表、指示器和控制器的要求。通过同时切断燃料供应和关闭空气进气阀门实现发动机的关断。在就地控制盘应设置就地应急关断按钮。

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