进口透平发电机组在项目场地实施组装测试的探索与实践

2023-10-13李万炯陈丰波张学成尹继红

天津科技 2023年9期

李万炯，陈丰波，张紧，张学成，尹继红

（中海石油(中国)有限公司天津分公司天津 300459）

1 项目背景

某油田开发项目使用的2台透平发电机组是由美国索拉公司生产的SOLAR TURBINES，型号MARS-100，额定电压10.5 kV，额定输出功率9 000 kW，频率50 Hz。

2020年年初，新冠感染的出现对各个国家的工业生产都造成了严重影响，导致物料运输困难、工厂开工时间延期等问题逐渐增多。如果透平机组采用常规交付模式，将发电机从瑞典运输到美国，再经索拉工厂组装测试后从美国发往国内，则可能会造成透平发电机组交付期严重滞后。由于透平发电机组处在项目建造的关键路径上，其延期交付将导致该开发项目无法按时进行设备安装［1］。为了缩短透平发电机组交付周期并按时完成项目进度节点，项目组提出了透平发电机组厂外组装及功能测试的方案。

透平发电机组散装到达建造场地后首先需要在现场完成燃气轮机、变速齿轮箱、发电机靠背轮的安装，其次需要完成燃气轮机与主机变速齿轮箱、主机变速齿轮箱与发电机的连接等组装工作，最后需要按照厂家出厂标准完成出厂测试及现场调试工作，从而确保机组工作性能达到设计稳定状态。为此，项目组根据厂家提供的技术资料，提前组织总包方、建造方、调试组、第三方结合现场实际情况一起研究了透平发电机组的组装、测试、检验等相关技术。通过高效推动技术转化与管理创新相结合，圆满完成了透平发电机组场地组装测试的任务，使项目提前1个月完成了机械设备安装。

2 透平发电机组在场地组装的难点

2.1 物料到货验收难度大

为了节约物料运输时间和避免由于意外情况晚到货情况，透平发电机组采购的物料均是由国外多个厂家直接发货到国内的建造场地。因货物没有经过厂家的统一检查验收，所以发货方可能会存在错发、漏发等情况；再加上物料是分批、多次到达建造场地，物料到货时间与厂家确认发货时间不一致，从而增加了现场到货验收的难度。

2.2 缺乏专业工装，现场组装实施难度大

发电机靠背轮在车间采用竖直入坑方式安装，具体为：先将发电机输入端轴朝上竖直放置在专用位置，然后将靠背轮在导热油内加热到120 ℃，再用专属吊装工具在保证同心的条件下，依靠重力方式，平稳将靠背轮安装在发电机输入轴端上。为了保证一次安装成功，需要将安装过程控制在30 s以内。建造现场没有专用吊装工具，也没有大型导热油加热器，无法按照厂家方式进行靠背轮安装；加上现场环境较为复杂，导致发电机靠背轮安装难度增加。

2.3 缺乏专用工具，对中、串油等实施难度大

索拉透平MARS-100机型需要专用对中工具，在对中过程需要多人配合。由于对中工具使用频率较低，且未来透平发电机组的定期保养是利用机组交换模式由厂家在车间完成，为了节约采购成本，项目组在签订机组采购合同时并未采买此专用工具。而发电机组改为在现场组装，需要用到专用对中工具，因此，对中工具对透平的组装工作造成了较大影响。

发电机组串油是确保机组滑油系统清洁程度达标的一项重要工作，对液压油管线、润滑油管线、密封油管线及机组运动部件串油能够有效清除油路内部的铁锈、微小颗粒物等杂质。厂家对串油的油品、滤器、泵排量和串油管线规格等均有特定要求，现场很难一一满足。现场缺乏专业的串油设备，导致串油工作实施的难度大增。如果处理不好，则会导致滑油系统清洁工期延长，进而影响其他工作按时完成。

2.4 如前期设计对接存在疏漏，可能对现场组装造成严重影响

透平发电机组电气及仪表图纸、安装技术要求等文件较多，任意一份图纸或技术要求的升版都有可能影响到其他图纸或技术要求的可用性。在审图过程中往往伴随着图纸的升版，如果相关联的图纸升版不一致或前期设计与厂家对接疏漏，则可能会对透平发电机组电缆布设或某个控制功能的实现造成一定影响，进而影响透平发电机组的组装调试工作。

3 透平发电机组场地组装过程控制

3.1 货物验收程序控制

接到物料到货通知后，项目组专业工程师或材料工程师组织建造方与透平厂家技术人员现场验货，共同核对发货清单种类、数量、规格与技术合同、澄清纪要等相关文件要求是否一致（表1）。

表1 货物到货验收检查要点Tab.1 Key points for inspection and acceptance of goods upon arrival

开箱前，先核对包装箱所附的“装箱清单”与发货清单信息是否一致，并观察包装箱是否完好。如达到一致，则开箱验货；如出现外包装破损或缺货现象，则及时与负责发运的单位联系；发现缺货，及时与厂家人员书面确认，并跟踪补发货物的具体事宜。

3.2 靠背轮安装过程控制

发电机靠背轮重约240 kg，建造现场发电机组按照要求横置到货（即输入轴端朝齿轮箱）。现场不具备厂家技术要求的条件，安装时需要解决采用什么介质加热靠背轮、怎样加热靠背轮、靠背轮吊装机具的选择及保护等问题。

通过与厂家技术人员沟通，决定在现场制作加热器皿，用电加热的方式通过导热油间接加热靠背轮。为了确保安装一次完成，项目组组织施工方提前做好预案并进行演练，提前做好安装准备工作，当靠背轮加热到规定温度后，迅速吊起到靠背轮与发电机轴同心位置，轴向推装就位。

3.3 机组吊装安装过程控制

MARS-100型发电机组底架结构为分体式底架，该形式底架便于运输，但是对安装要求较高。现场安装时，发电机组安装在由螺栓固定的底架上。底架由3组减振底座支撑，减振底座安装在平台顶层甲板基础座上，通过焊接的方式进行连接。MARS-100型机组安装示意图如图1所示。

图1 机组安装示意图Fig.1 Schematic diagram of set installation

根据厂家的技术要求，吊装前，安装底板上表面的水平度偏差≤2.5 mm/m，共面度偏差≤3 mm；吊装后，在连接螺栓松动的状态下，驱动端和非驱动端的所有机座上的机加工安装底板必须在纵向和横向2个方向保持水平［2］，各个底板的偏差不能超过0.42 mm/m。

项目组与现场技术人员一起，经过一遍遍测量及检查，通过提高基座加工精度及焊接精度的技术方式为底座安装调平打下了良好基础。

发电机组吊装属于大型吊装作业，在吊装作业前进行技术交底，确保施工人员清楚了解吊装及安装就位的全部技术要求。在发电机组安装过程中，对每一步的施工都进行精确的控制和严格的检验，确保施工质量得到有效保证，从而提高工作效率。

3.4 机组滑油串油过程控制

为了确保串油工作顺利进行，项目组在充分利用场地资源的前提下，在串油前就制定了详细的串油方案，并要求建造方对透平机组橇内橇外分开串油。串油前，对滑油及液压油管线进行爆破吹扫，并对串油设备进行充分清洁。经过现场人员的努力，最终在10 d内完成了2台主机的串油工作，为后面的主机调试争取了宝贵的时间。

4 透平发电机组场地测试过程控制

发电机组在场地测试过程大致可以分为辅机系统测试和主机功能测试两部分。在测试工作开始前，需要配管、机、电、仪讯等各专业人员对设备状态再次检查确认，且项目组、生产方、建造方、第三方、厂家等各方人员代表现场见证。

辅机系统测试包括：主机控制盘柜UCP上电、功能测试；仪表及控制功能测试、报警关断功能、保护功能测试；透平润滑油系统整体循环；透平润滑油系统功能测试；透平冷却风机测试；通风风机的功能测试；柴油系统功能调试；发电机保护系统、AVR系统功能测试；消防设备系统功能测试；电启动测试等［3］。

主机功能测试包括：盘车、整体逻辑功能测试；点火试启动；怠速状态振动检查；0～25%突加试验、振动噪音检查；25%～50%突加试验，振动噪音检查；50%～75%突加试验，振动噪音检查；75%～100%突加试验，振动噪音检查；100%～50%突卸试验并最终回到怠速状态，振动噪音检查；油气切换试验（气切油为自动/手动，油切气为手动）；对机组突加突卸及保持工况下的电气数据检查等。

项目组通过组织提前进行技术研究，全面理解和掌握了主机测试相关技术要求，及时协调了机组测试相关资源，确保了现场满足机组测试的条件。在测试前进行技术交底，并根据索拉相关技术要求在建造场地完成了透平发电机组出厂功能测试，最终得到了厂家技术人员和本项目第三方的共同认可，圆满完成了透平发电机组全功能测试。