Силовая часть дизельного пожарного насоса, используемого на одной из аварийных нефтяных станций на море, использует дизельный двигатель с электронным впрыском топлива John Deere серии 6135. В течение нескольких недель испытаний было обнаружено, что выхлопная труба дизельного двигателя покраснела, температура выхлопной трубы превысила стандартную, скорость была нестабильной, и наблюдалась сильная тряска. После осмотра впускной трубы, масляного контура, механизма двойной турбины и промежуточного охладителя дизельного двигателя было окончательно обнаружено, что выхлопной шланг был сломан, кабель подвергся коррозии, механизм турбины был поврежден и изношен, а промежуточный охладитель подвергся коррозии и пропускал морскую воду. Благодаря техническому обслуживанию неисправных деталей и замене промежуточного охладителя вышеуказанные проблемы дизельного пожарного насоса были полностью устранены, и оборудование было восстановлено до нормальной работы.
Базовая конструкция дизельного пожарного насоса
Аварийный пожарный насос — это последнее средство пожаротушения в случае пожара на платформе, которое может спасти жизни всех находящихся на платформе и обеспечить безопасность всего оборудования в критические моменты.
Поэтому аварийные пожарные насосы являются неотъемлемой частью оборудования платформы. Учитывая важность аварийных пожарных насосов, моторная часть пожарного насоса должна проходить регулярное техническое обслуживание, осмотр и ремонт.
Дизельный пожарный насос John Deere был спроектирован и установлен на 17-метровой палубе морской платформы в 2012 году (наружное размещение). После 8 лет эксплуатации корпус дизельного двигателя подвергся сильной коррозии во многих местах из-за высокой солености и влажности морской среды. Исходя из этого, в конце 2020 года на платформе была установлена независимая защита от взлома, а также были выполнены модификации дистанционного управления и другие модификации электронного управления.
Общий принцип работы дизельного пожарного насоса следующий:
После запуска дизельного пожарного насоса (нажатием кнопки запуска локально или дистанционно с центрального пульта управления или изменением выходного давления сети пожарных труб) электродвигатель 24 В постоянного тока приводится в действие аккумулятором, чтобы заставить маховик вращаться. Маховик приводит в движение коленчатый вал, а коленчатый вал приводит в движение поршень, чтобы сжать смесь воздуха и дизельного топлива. После того, как туманная смесь сжата, она последовательно воспламеняется через шесть наборов свечей зажигания, чтобы запустить дизельный двигатель.
После фильтрации температура свежего воздуха повышается после турбонаддува, а затем он охлаждается до 25-60 градусов с помощью промежуточного охладителя, чтобы предотвратить слишком высокую температуру сжатого воздуха в цилиндре и разбавление воздушного потока, что приводит к недостаточному сгоранию дизельного топлива и снижению мощности.
Промежуточный охладитель в этом устройстве охлаждается морской водой. Когда пожарный насос работает нормально, морская вода будет поступать из выпускного трубопровода морской воды в промежуточный охладитель, где она будет обмениваться теплом со сжатым воздухом. После теплообмена морская вода будет сбрасываться в море, а охлажденный сжатый газ будет поступать в цилиндр для сгорания, позволяя дизельному двигателю выдавать мощность.
Устранение неполадок, выявление проблем и управление процессами
1. Мягкий выхлопной контур
В состоянии останова из-за обрыва соединения обнаружен значительный разрыв в выпускном шланге, соединенном с выпускным коленом и впускным трубопроводом промежуточного охладителя с правой стороны дизельного двигателя;
Неподвижные шатуны по обеим сторонам шланга сильно корродированы и отсоединились от крепежных болтов.
После анализа выхлопной шланг фиксируется фиксированными соединительными стержнями с обеих сторон, которые играют роль в фиксации и амортизации. Из-за суровой морской среды шатуны корродируют и ломаются. Выхлопной шланг не имеет поддержки и фиксации. Во время многочисленных еженедельных испытаний вибрация выхлопного давления под воздействием высокой температуры и высокого давления заставляла шланг сильно вибрировать в течение длительного времени, что в конечном итоге приводило к механической усталости, растрескиванию и утечке воздуха.
Разрыв выхлопного шланга дизельного двигателя
Решение:
Замените выхлопной шланг на новый и запорную пряжку из нержавеющей стали;
Изготовьте новый стержень крепления шланга и восстановите установку после антикоррозийной обработки.
2. Неисправность механизма турбонаддува, повреждение троса
Согласно записям о техническом обслуживании, данный дизельный пожарный насос прошел техническое обслуживание в середине октября 2019 года. Из-за засорения механизма турбокомпрессора был заменен новый турбокомпрессор.
В период тестирования 2019-2022 он прошел несколько ремонтов и в настоящее время демонстрирует следующие характеристики:
После запуска двигателя он работает нормально в течение одной минуты. Когда давление воды насоса достигает 10 МПа, выхлопная труба становится красной и перегревается, обороты двигателя нестабильны, и наблюдается феномен масляного грузовика, выделяющего густой черный дым. Двигатель сильно трясется, и искры генерируются из-за трения между лопатками турбокомпрессора и улиткой.
Температура турбокомпрессора ненормальная и горит красным
Ненормальная работа дизельного двигателя, в том числе:
1. Механизм передачи турбокомпрессора неисправен, и турбокомпрессор не может быть открыт нормально. Примерно через две минуты работы корпус турбокомпрессора горит красным.
2. Нестабильная скорость дизельного двигателя приводит к нестабильному давлению и производительности пожарного насоса.
3. Во время работы дизель-генераторной установки из выхлопной трубы идет густой черный дым.
После осмотра различных систем дизельного двигателя обслуживающий персонал предварительно установил, что внутри турбокомпрессора дизельного двигателя произошла механическая неисправность.
В ходе проверки обслуживающий персонал обнаружил, что:
Износ медной втулки и вала турбокомпрессора приводит к увеличению продольного и осевого зазора. Между лопатками турбины впуска турбокомпрессора и улиткой возникает трение, а образующийся мусор попадает между клапаном и кольцом седла клапана через впускной канал. Плотная крышка между кольцом седла клапана и клапаном изнашивается, что приводит к плохому уплотнению. Некоторые газы высокой температуры и высокого давления будут проходить через впускной клапан, впускную трубу и промежуточный охладитель, пока они не будут вымыты из впускного отверстия воздушного фильтра, что приводит к увеличению сопротивления впуска, недостаточному впуску, неполному сгоранию и неполному сгоранию дизельного топлива в выхлопной трубе. Выхлопная труба становится красной, мощность недостаточна, скорость падает и происходят другие явления.
При запуске нагрузочных испытаний дизельного пожарного насоса было обнаружено, что в выпускном коллекторе наблюдается сильная утечка воздуха, что приводит к снижению расхода газа и преобразования тепла на стороне турбины турбокомпрессора, что вызывает низкую скорость турбокомпрессора и уменьшение количества воздуха, поступающего в цилиндр, что приводит к высокой температуре выхлопных газов и красному цвету выхлопной трубы.
Решение проблем с утечкой выхлопной трубы:
1. Снимите глушитель и сильфон.
2. Слейте охлаждающую воду из агрегата.
3. Снимите турбокомпрессор и разберите его для проверки (исключая любые повреждения турбокомпрессора).
4. После снятия выпускного коллектора и других соответствующих компонентов было обнаружено, что прокладки выпускной трубы цилиндров 5 и 6 были повреждены, что привело к утечке воздуха. Шесть новых прокладок выпускной трубы были изготовлены из графитового материала
5. Переустановите выпускной коллектор, переустановите турбокомпрессор, переустановите глушитель, отремонтируйте и установите его, и проверьте работу агрегата. Сначала обойдите привод турбокомпрессора, обмотайте вилку цепи управления изоляционной лентой и дайте мощности турбокомпрессора достичь максимума;
Во время первого испытания рычаг привода турбокомпрессора был поднят вверх в неправильном направлении и не полностью открыт, в результате чего выхлопная труба все равно оставалась красной;
Второе испытание проводилось путем вытягивания штока привода в правильном направлении. Скорость турбокомпрессора была нормальной, выхлопная труба не покраснела, скорость дизельного двигателя также была нормальной. После работы более 10 минут машина остановилась нормально, и испытание было завершено.
Причиной повреждения прокладки выхлопной трубы может быть то, что диаметр между гофрированной трубой выхлопной трубы и глушителем стал меньше, а диаметр входного конца глушителя также очень мал, что приводит к увеличению противодавления выхлопных газов. Со временем прокладка выпускного коллектора повреждается.
Рекомендуется переработать выхлопную трубу. Диаметр выхлопной трубы увеличится с количеством изгибов и длиной, и нет никакой возможности, чтобы он стал меньше, чем был.
Обмотайте штекер цепи управления приводом турбокомпрессора изоляционной лентой, и его повторное подключение не требуется.
Не влияет на использование. (Первоначально персонал платформы также зафиксировал привод турбокомпрессора, потянув вниз шток, но не сняв заглушку линии управления, которая могла легко повредить привод. Поэтому цепь заглушки теперь снята).
После замены механизма турбины и проведения множественных испытаний он был запущен и проработал 5-10 минут с номинальной выходной нагрузкой. Температура выхлопных газов оставалась стабильной на уровне 400-500 градусов, а область турбокомпрессора больше не краснела. Проблема была решена.
3. Несколько кодов неисправностей отображаются локально
Во время первоначального технического обслуживания было обнаружено, что на локальном мониторе отображались многочисленные коды предупреждений о неисправностях, включая предупреждение о связи SPN3822 для циркуляционного насоса выхлопных газов 2-й ступени (второй кабель датчика ECR) и предупреждение об отключении SPN641 для привода турбины.
Сигнализация неисправности, отображаемая на модуле локального блока управления, имеет код SPN3822, что связано с предыдущей проверкой проблемы заклинивания турбокомпрессора. Поскольку турбокомпрессор не может автоматически определять и выполнять степень открытия для предотвращения неправильной работы механизма турбины, соединительный кабель насоса циркуляции выхлопных газов был вручную отсоединен. Только путем последующего восстановления механизма турбины и подсоединения кабеля можно устранить соответствующий код неисправности.
Модуль локального блока управления отображает еще один код неисправности SPN641, указывающий на сбой связи между клапаном VGT привода турбокомпрессора двигателя и ECM. Осмотр на месте показал, что в жгуте проводов между ECM и локальным блоком управления было два корродированных и оборванных провода, которые оказались рабочим проводом питания (J1-H3AI-H4) клапана VGT привода, что привело к сбою связи между ECM и клапаном VCT.
Этот разъем относится к специализированным разъемам и не может быть разобран для обслуживания, поэтому его можно просто обработать на месте. Две линии питания клапана VCT JH31-H4 обжаты на круглой клеммной колодке, затем вставлены в круглый штифт и плотно связаны стяжками для предотвращения плохого контакта. После обработки связь между ECM и VCT нормальная, и код SPN641 больше не появляется.
4. Коррозия, разрыв и утечка воды из интеркулера
После снятия мягкого соединения выхлопной трубы, используя фонарик, чтобы посветить внутрь интеркулера, было обнаружено, что на охлаждающих ребрах интеркулера были непрерывные капли воды. При прикосновении рукой были видны гранулированные капли воды с сильным рыбным запахом морской воды, что было определено как коррозия и перфорация теплообменной трубки интеркулера.
Интеркулер использует сопутствующую морскую воду для охлаждения свежего воздуха после турбонаддува. Морская вода очень едкая, что приводит к утечке воды в теплообменных трубках интеркулера. Из-за высокого расположения интеркулера, в самой высокой точке двигателя, и того факта, что морская вода достигает интеркулера только после запуска двигателя. Когда двигатель работает, морская вода проходит через интеркулер и попадает во впускной коллектор перед тем, как попасть в цилиндр. Плохое сгорание в цилиндре приводит к образованию нагара и водяного пара, которые еще больше разъедают клапаны и седловые кольца. Износ внутри цилиндра усиливается, а поршень и поршневые кольца изнашиваются.
После определения коррозионной перфорации промежуточного охладителя, учитывая, что хотя морская вода и едкая, объем просачивания не слишком велик, а дизельный пожарный насос является критически важным аварийным оборудованием и находится в резервном режиме, не допускается демонтаж и ремонт промежуточного охладителя в течение длительного времени. Рекомендуется, чтобы нефтепромысловый участок:
1. Сократить частоту тестирования оборудования и перейти от еженедельного тестирования к тестированию два раза в месяц;
2. Срочно приобретите интеркулер и своевременно замените его.
3. Краткое изложение результатов расследования и резервные предложения:
После детального осмотра различными силами по обслуживанию на нефтяном месторождении было обнаружено и решено, что дизельный пожарный насос имел недостаточную мощность и нагрев турбины, вызванный коррозией, аномально высокими температурами и другими причинами. В конечном итоге дизельный пожарный насос был восстановлен до нормального состояния путем замены запасных частей и изменения рабочих процедур.
В связи с тем, что оборудование импортируется из США, цикл заказа запасных частей относительно длинный, а восстановление после сбоев оборудования занимает некоторое время. Кроме того, в сочетании со специальной аварийной функцией дизельного пожарного насоса, рекомендуемые рабочие процедуры следующие:
1) Не запускайте дизельный двигатель, если только это не является чрезвычайной ситуацией, чтобы предотвратить дальнейшее повреждение двигателя;
2. Заменить интеркулер;
Заменить турбокомпрессор и выхлопную трубу в сборе;
4) Выполнение среднего или капитального ремонта, замена внутренних компонентов, таких как клапаны, седловые кольца, поршневые кольца и т. д.
Этот пожарный насос относится к аварийному оборудованию и является самым важным аварийным противопожарным оборудованием на морских нефтяных месторождениях. Если в течение нормального периода добычи на нефтяном месторождении возникает кратковременное ненормальное состояние, существует определенный риск безопасности для нефтяного месторождения, а именно:
Риск 1
При крупномасштабном пожаротушении может возникнуть низкое давление в сети пожарного водопровода и недостаточная подача противопожарной воды.
Меры контроля:
1) Заменить горячие работы холодными и максимально сократить количество горячих работ.
2) Запрещается проводить огневые работы одновременно в нескольких опасных зонах. Приостановить работы с открытым огнем в опасных зонах.
3) Необходимо усилить меры контроля за термическими работами, проводимыми в опасных зонах.
4) Усилить тепловой контроль при проведении огневых работ, оснастить средствами пожаротушения и улучшить возможности пожарных наблюдателей по реагированию на чрезвычайные ситуации.
5) Шифруйте и проверяйте взрывозащищенное электрооборудование и электроприборы для исключения опасности возникновения пожара.
6) Проверьте состояние международных береговых соединений и шлангов на причальной палубе, чтобы убедиться в надежности и удобстве использования.
Риск 2
В случае технического обслуживания или отключения питания электрического пожарного насоса на платформе, электрический пожарный насос не может нормально запуститься, а дизельный пожарный насос не может быть использован, что приводит к отказу системы противопожарной защиты.
Меры контроля:
1) Зашифруйте и протестируйте электрический пожарный насос, а также продлите период технического обслуживания после отключения электрического пожарного насоса соответствующим образом.
2) Оставьте один электрический пожарный насос и проведите достаточную подготовку перед заменой насоса, чтобы сократить время обслуживания при замене насоса.
3) Добавьте на объект переносные колесные порошковые и пенные огнетушители, чтобы повысить способность тушить первоначальные возгорания.
4) Проверьте международное береговое соединение и состояние шлангов на причальной палубе, чтобы убедиться в надежности и удобстве использования.
5) Энергетический отдел зашифровал и протестировал аварийный генератор, пытаясь обеспечить питание пожарного насоса в случае отключения электроэнергии на платформе.
6) Способствовать взаимосвязи и взаимосвязи противопожарных трубопроводов между данной платформой и соседними платформами.