大流量高清洁度滑油清洗设备的研制与应用

陈 丽 丁 杰 陈方方 王文佳 兰红军

（海洋石油工程股份有限公司）

发电机组是海洋石油平台上的重要设备之一，滑油系统作为发电机组主要辅助系统，其清洁度直接影响原动机轴承和旋转部件的使用寿命。滑油系统清洗是海洋平台发电机组陆地调试期间的一项重要工作，清洗效率的高低决定发电机组的调试进程，影响整个平台的陆地机械完工时间。

原有的滑油清洗设备采用单台滑油泵设计，且过滤精度低。由于泵的流量较小、扬程较低、滤器精度低，导致滑油管线清洗作业时间较长，而且滑油泵无备用，一旦发生故障只能停止作业。对清洗效果进行检验时，需要瓶装取样到实验室进行化验，且由于整体无集装箱防护，不便于运输和对设备的保护。因此，原有的滑油清洗设备进行滑油清洗作业时需要耗费大量的人力和物力。

为了解决上述问题，自主研制了大流量高清洁度的滑油清洗设备，该设备采用2台滑油循环泵设计（每台泵流量140 m3/h、扬程90 m）与3级过滤，不仅可使洁净度达到ISO 4406 1999 16/14/12［1］和NAS 1638［2］等级要求，而且可实现在线检测滑油洁净度，并通过合理布局将整个滑油设备放置在集装箱内，便于运输和保护。

1 大流量高清洁度滑油清洗设备的研制

1.1 设计依据

海洋石油平台所使用的发电机组多为SOLAR透平发电机组，因此以SOLAR发电机组的厂家规格书和国际认可的滑油清洁度标准为主要设计依据，包括ES 2184 SOLAR液压系统清洗规格书、ES 9－224 SOLAR透平发电机组滑油使用规格书及ISO 44061999和NAS1638清洁度等级要求。

1.2 滑油清洗洁净度要求

采用颗粒计数法测量滑油洁净度，遵循“美国宇航标准分级”（NAS 1638污染等级标准）和国际ISO 44061999标准。杂质颗粒的粒度和数量要求达到ISO 4406 1999 16/14/12标准：粒度大于4μm的杂质颗粒数量是320～640粒/m L；粒度大于6μm的杂质颗粒数量是80～160粒/m L；粒度大于14μm的杂质颗粒数量是20～40粒/m L。当连续循环清洗1 h，要求在100目的滤网上无固体颗粒存在。

1.3 滑油清洗设备具体构成及工艺流程

滑油清洗设备主要包括滑油循环柜、电加热器、泵入口过滤器、滑油循环泵、滑油预过滤器、颗粒计数器、滑油精滤器、压力表、流量计、液位计、温度计、控制阀等（图1）。滑油清洗设备外部使用3 m标准集装箱防护，避免尘土对设备和系统的污染。滑油清洗设备工艺流程如下：先在滑油循环柜中加注与透平发电机组滑油系统使用的相兼容的清洗用滑油，经过循环泵前滤器进行粗过滤；再利用滑油循环泵增压，经过被清洗的管线后，利用滑油预过滤器进行二次过滤；最后经过精过滤器达到3级过滤后，滑油回到滑油循环柜中。使用颗粒计数器进行在线滑油清洁度检测，并通过温度计、压力表、流量计显示滑油清洗的温度、压力和流量，利用电加热器控制滑油清洗的温度，利用管线上的阀门调节滑油的流量。

图1 滑油清洗设备构成示意图

1.4 滑油清洗设备主要参数

滑油清洗设备橇块设备材料使用不锈钢材质，橇块委托DNV机构认证。橇块循环润滑油流量0～140 m3/h，扬程90 m，在被冲洗管线的下游和末端滤器的上游位置在线取样，取样处滑油达到紊流状态（雷诺数超过4000）。循环润滑油温度最高达70℃。橇块润滑油过滤精度达到ISO 4406 1999 16/14/12和NAS 1638等级要求，满足滑油系统管线的清洁度要求。

1.5 与原有滑油清洗设备的性能对比

本文研制的滑油清洗设备与原有滑油清洗设备性能对比列于表1。从表1可以看出，本文研制的滑油清洗设备各项性能均好于原有滑油清洗设备。

表1 本文研制的滑油清洗设备与原有滑油清洗设备对比

2 应用效果

2010年5月，利用本文研制的滑油清洗设备在MODEC TUPI项目中成功地完成了2个液压动力单元HPU系统和3台SOLAR透平发电机组的滑油清洗工作。其中，2个液压动力单元HPU系统滑油管线长度共计近500 m，整个系统管线构成复杂，最小管径为25.4 mm，最大管径为101.6 mm，经过12 d的连续串油清洗作业，滑油洁净度达到了NAS 1638－6等级要求；3台SOLAR透平发电机组滑油管线长度共计100余米，最大管径为101.6 mm，最小管径为38.1 mm，经过8 d的连续串油清洗作业，滑油洁净度也达到了NAS 1638－6等级要求。

2010年1月、7月、12月，200英尺自升式钻井船项目组租用本文研制的滑油清洗设备分别对200英尺自升式钻井船921、922、923的柴油和滑油管线进行了高质量的串油清洗作业，达到了船方的串油要求。

2011年1月，该滑油清洗设备在陆丰13－2DPP项目中进行了使用。陆丰13－2 DPP平台有3台原油发电机组，滑油清洗的范围包括滑油冷凝单元与主机之间回路中橇外工艺管线、滑油分离器与主机之间回路中橇外工艺管线及从滑油储罐到主机的橇外工艺管线，滑油清洗工作量见表2。

表2 陆丰13－2 DPP平台滑油系统清洗工作量

使用颗粒计数器在线检测该平台滑油系统清洗效果，其结果为使用50μm滤芯，油品在2 h内达到不低于NAS 1638.8等级要求，在清洗6 h达到NAS 1638.2等级要求。

3 结束语

自主研制了大流量高清洁度滑油清洗设备，实现了在线检测滑油洁净度，极大地缩短了清洗周期，提高了清洗效率。该设备已获得DNV认证，目前已在陆丰13－2 DPP等多个工程项目中应用，取得了良好的清洗效果，大大减少了发电机组调试期间的人力和物力投入，为海上平台发电机组调试作业的顺利实施提供了保证。

［1］ International Organnization for Standardization.ISO 4406－1999 Hydraulic fluid power－fluids－method for coding the level of contamination by solid particles－second edition［S］.Swizerland：ISO copyright office，1999.

［2］ Aerospace Industries Association of America（AIA）.NAS1638－1984 Standard of Contaminant Level［S］.AIA，1984.