海洋石油161天然气机启动回路改造

郑路

摘  要：海洋石油161平台天然气发电机启动方式为双电动马达启动，系统采用24V直流电源。原启动继电器在启机过程中经常烧毁，机组启动困难，影响电站的稳定运行。通过对天然气机启动回路的改造，有效解决了机组启动困难的问题。改造项目于2014年实施并完成，通过平台验收，经过近一年的使用，机组启动情况良好。

关键词：继电器;启动回路;发电机;马达

中图分类号：TM314 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）04-0104-02

Abstract： The natural gas generator of CNOOC 161 platform is started by double electric motors， and the system uses 24V DC power supply. The original starting relay is often burned out during the start-up process， which makes it difficult for the unit to start， which affects the stable operation of the power station. Through the transformation of the start-up circuit of the natural gas engine， the problem of difficult start-up of the unit has been effectively solved. The transformation project was implemented and completed in 2014 and passed the acceptance of the platform. after nearly a year of use， the unit started well.

Keywords： relay; starting circuit; generator; motor

1 启动回路存在的问题

海洋石油161平台天然气发电机组是平台的关键性设备，其启动方式采用双马达电启动。发电机组在投入使用以后出现启动困难，启动继电器、启动马达损坏率高等问题。

（1）天然气发电机组由两个启动继电器同时控制两个启动马达，由于启动继电器之间存在差异，经常会发生单马达运转，从而转速达不到，造成点火失败。

（2）启动电池组没有隔离开关，在启动发电机时由于启动电流瞬间能达到1400A，启动时间如若稍长，启动继电器内部主触点就会发生粘连不能脱开，会导致启动马达一直运行无法停止，直至烧毁。

（3）电源回路采用的是负极接地回路，在对其维护保养或检修时，如果操作或防护不当，正极碰到连接大地的金属物体时就会发生打火现象。

（4）天然气发电机组采用启动马达的正极与电池的正极相连，启动马达负极及电池负极均与大地相连接的接线方式存在极大的安全隱患，在检修维护保养启动马达与启动继电器的时候，极有可能造成电池的正极与平台结构（大地）连通，引发短路甚至发生火灾事故。

（5）天然气发电机组作为油田主发电机之一，且此机组经常需要停机进行气门间隙调整等维保工作。因启动马达、继电器的可靠性较差，已出现多次因启动马达故障导致机组不能正常启动，对平台电站的安全、可靠运行造成极大的影响。

（6）海洋石油161平台天然气发电机组自2012年7月份投用至改造前，电启动马达损坏数量：5台，启动继电器损坏数量：16个;电动预供油泵损坏数量：1台。且每次机组停机维保启动时，都会因为启动继电器的问题造成机组启动困难，尤其是冬天，严重影响了机组的正常运转。

2 启动回路系统的原理与结构

启动系统的功用是：借助于外部能量，驱动发动机从静止状态转入工作状态。燃气发电机的启动系统分电马达启动系统和气马达启动系统两种。本次改造的是电马达启动回路。

电启动系统的原理与结构：

电马达启动系统采用24V直流电源，借助于电动马达驱动发动机，完成发动机启动过程。该系统主要由电启动马达、启动开关、启动按钮、蓄电池及充电装置组成。电启动构造如图1所示。

1.按钮支架;2.马达支架;3.调整垫片;4.起动继电器;5.蓄电池;6.起动开关;7.起动开关;8.电起动马达

图1 电马达启动系统图

启动时，先将启动开关打开，实现搭铁。按下起动按钮，接通启动回路直流电源。此时，电流通过启动继电器内的磁铁线圈使磁铁动作，便接通电动马达电路，驱动电动马达运转。同时，电动马达内部结构，将马达外伸端小齿轮推出，使其与发动机齿圈啮合，从而驱动发动机，完成启动过程。

3 启动回路系统改造方案

由于启动马达的正极与电池的正极相连，启动马达负极及电池负极均与大地相连接的接线方式的不安全性与不可靠性，通过与天然气发电机厂家技术人员进行技术沟通，经CCS对图纸进行审核，最终确定按照以下电路图进行改造，见图2。

S1马达启动按钮，S2预供油启动按钮;KD1、KD2为马达本体控制继电器;M1、M2为启动马达，M为预供油泵。

3.1 启动继电器改造

为避免运行中出现接线盒中的启动继电器烧毁不起作用或粘连断不开的问题，将启动继电器在动力回路中去掉，由原两个启动继电器控制接通马达主回路、控制马达启动;改造成由启动中间继电器控制两台马达内部启动线圈的控制回路，以控制马达启动。同时对马达本体的接线回路进行改造，将控制回路和动力回路分开，来实现不通过启动继电器启动发电机组的目的，避免了单台马达的运转。

3.2 启动回路电缆改造

将原负极接地的接线方式改为负极不接地的方式，敷设一根电缆从蓄电池组至启动继电器，原1#蓄电池组供电改为1#、2#蓄电池组选择性供电。另敷设一根电缆从MCC间到现场电磁阀约30m，原接线经过启动接线盒，外部绝缘皮已剥除，只有内部芯线，将启动接线盒拆除，原内部芯线将裸露在外，为保证其运行可靠性故重新敷设此线缆。解决了蓄电池组、马达与启动回路负极接地问题，从根本上消除了安全风险与隐患。

3.3 启动蓄电池隔离开关改造

蓄电池正极出线端更换刀闸隔离开关，解决启动蓄电池隔离开关容量小问题。蓄电池柜电缆孔敷设4根1*120mm2的电缆至新装的刀闸开关配电箱。原隔离开关的额定电流为400A不能满足改造后的启动回路，新加隔离开关经计算额定电流为：1600A。

3.4 启动蓄电池组改造

（1）平台使用的启动蓄电池组为铅酸免维护蓄电池，该蓄电池组及充电器安装在现场蓄电池柜内。启动电源采用两组蓄电池有选择性的对启动回路进行供电，为保证蓄电池组的容量每4只为一组，两两串联后再并联，共计8只蓄电池。（2）碱性蓄电池价格比铅酸电池高很多，而且碱性蓄电池单只电压低，仅为1.2V。若替代现铅酸蓄电池组理论上共需要80只碱性蓄电池，为保证其容量，40只为一组，每20只串联后再与另外20只并联后进行供电。天然气发电机现场震动强度大，对80只碱性蓄电池的接线紧固螺栓影响大，现场安装空间狭小无法容纳如此数量的蓄电池，而且多只蓄电池混联后内阻压降也会增大影响输出电压。考虑到线缆的压降，为保证其输出電压，启动蓄电池组只能安装于天然气机现场。现平台铅酸免维护蓄电池组运行稳定，故障率低，震动影响小，因此保留原铅酸蓄电池组不进行更换。

4 结束语

天然气机启动回路改造前，每次起机大概需要4-5次，总耗时6-8小时才能起机成功，且每次起机成功都会造成4-5个启动继电器的消耗，平均每月都会烧毁1个启动马达。启动回路改造后，天然气机可一次性启动成功，解决了之前频繁启动、经常烧毁启动继电器、烧毁启动马达等问题，同时避免维修过程中电瓶正负极短路打火，甚至引发火灾的风险，从根本上消除了安全风险与隐患。经过一年的使用，机组总启动次数在20到30次之间，没有因启动回路问题而发生起机失败的情况。

通过天然气发电机组启动回路改造方案实施提高了发电机组运行可靠性，提高了电网质量，降低了电站燃油消耗量和备件的损耗;使人员维护费用，生产成本也随之降低。

天然气机启动回路成功改造对海洋平台采用电池启动的发电机组具有一定的指导意义，提高了同类型发电机组的运行可靠性。

参考文献：

[1]安立新，王其锋.发动机启动困难故障的排除[J].工程机械与维修，2003（05）：108.

[2]任红，罗洁，韩全胜，等.双电源转换开关电器的选择及应用[J].电气应用，2005（08）：2-9+22.