单点滑环重油自动注入系统的设计与应用
2019-02-03苏佳杰李久成杨玉强
苏佳杰 李久成 杨玉强
摘 要：滑环是单点的重要组成部分，是保证生产流体进入到FPSO的重要设备，因此对于滑环的管理是单点完整性管理中的重要组成部分。滑环的密封件磨损和渗漏是滑环的主要故障，为保证滑环的正常工作，设计了一套滑环重油自動注入系统，系统投用后效果明显，滑环密封件的磨损和渗漏得到了明显缓解，有效延长了滑环密封件的使用寿命。
关键词：滑环;单点;密封件
一、概况
滑环是单点的重要组成部分，是保证生产流体进入到FPSO的重要设备，因此对于滑环的管理是单点完整性管理中的重要组成部分。[1]滑环由于生产流体中含有细微沙砾等原因，使滑环密封件磨损严重，导致生产流体渗漏，对安全生产和海洋环境保护带来了极大的隐患。为彻底解决滑环密封件损坏的问题，提出了添加一套重油自动注入系统的方案，重油自动注入系统投用使用后，效果明显，密封件磨损和渗漏得到了明显的缓解，延长了密封的使用寿命，节省了由于密封件损坏，对其进行更换而发生的高额费用，经济效益可观。
二、滑环密封件故障分析
（一）滑环密封件结构介绍
滑环是靠放在相对运动的静环槽内的密封圈进行密封的，密封圈为组合式唇形密封圈，它分为承压环、密封圈、背圈3个部分组成。
承压环是由无磁合金制成的界面为三角形的圆环，朝上的平面为受压面，它受压后将压力分解为向两侧的张力，使密封圈向两侧扩张，贴紧动静环的密封面，从而达到密封的目的。密封圈为类似聚四氟的复合材料T8，具有良好的耐磨性和自润滑性，其硬度比O型圈高，背圈也是复合材料T4，硬度高于T8，工作原理图见下图。
（二）滑环密封件故障原因分析
通过对滑环以往故障现象和流体的取样化验的分析，判断滑环第一道密封渗漏的主要原因分为两方面：1）由于滑环底部第一道密封上部与流体直接接触，流体中的细微颗粒很容易沉积在第一道密封的上部，或残留在密封与静环的密封面处，造成密封件的磨损，导致密封效果降低而使密封渗漏。2）通过多次对密封圈检修维护的情况来看，当密封圈与相对运动的金属间润滑不良时，会产生很多聚四氟乙烯碎屑，这些碎屑一旦夹杂在密封圈和滑环密封面之间便会产生泄漏。
三、重油自动注入系统的设计
通过上面对滑环密封件故障的原因分析以及对滑环结构和流体性质的分析，提出了在滑环的H点增加一套重油自动注入系统，定时定量的向H点注入重油的方案。方案要实现的效果为三方面：1）在第一道密封上部形成了一道保护层，有效防止了细微颗粒在密封上部沉积;2）同时重油也对密封件起到了良好的润滑作用，可以延长密封件的使用寿命;3）通过注入的多余的重油将细微的颗粒从密封件上部冲洗出来，起到对密封件清洁的作用。
滑环重油自动注入系统的需要实现的功能如下：
1）在滑环旁添加一套重油柜，重油柜通过一条高压仪表管线将滑环的3个H点连接起来，通过重油柜内的PLC控制器来控制注油的间隔和注入的时间;注油频率为每隔4小时向注入一次重油，充注时间持续2分钟;
2）重油柜内设置有压力安全阀，压力超过66bar时，压力安全阀自动泄压，以保证注入压力不超过滑环密封件的设计压力;
3）重油存储柜内设置有温度开关，冬季温度较低时，会自动打开加热器对重油进行加热，以降低重油的粘度，保证重油能够顺利的注入;
滑环重油自动注入系统的设计工作包括：自动注入系统控制柜内部设备的选型和设计、自动注入系统的流程图设计、控制策略的制订、PLC编程设计、管线设计等。
重油自动注入系统的各项技术参数：
1）提供7.0 MPa的重油压力，泵的流量为1 L/MIN，输送介质为重油，牌号为Fluoronox grade 1150;
2）具有准确稳定时间控制自动启停功能，现场手动控制，间隔4小时启动，每24小时重油消耗量为30cc，每次注入持续时间2分钟;
3）油箱储油能力为20L，设有液位计，具有溢流排放和液位保护功能;
4）系统具有过压力保护装置，泵具有过载保护;
5）泵、油箱、控制盘、控制回路及其元件安放在同一个柜内，柜外压力显示;
6）泵柜的防护等级为IP66，材质为316L，所有电器元件采用船用防爆，阀门及管件、管线采用316L材质;
7）输出管线采用直径3/8”，壁厚0.035”，管线具有伴热保温。
四、重油自动注入系统的实施效果以及经济效益
在滑环重油自动注入系统运行后，解决了原手动进行重油加注的种种弊端，在系统运行的一年的时间里，滑环故障率明显降低，再未出现由于滑环密封件磨损或细微沙粒卡阻而造成密封渗漏现象，有效延长了密封件的使用时间。节省了由于密封件损坏，对其更换而发生的各项费用，预计300多万，经济效益相当可观。为此套重油自动注入系统对于具有相同滑环结构的海上生产设施，具有一定的借鉴作用。
参考文献：
[1]吕立功，景勇，温宝贵，等.FPSO 系泊系统设计上的考虑[J].中国造船，2005，46（增刊1）：348-356.
