燃气轮机在海洋石油平台上的应用
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燃气轮机应用场景
燃气轮机应用场景
燃气轮机的应用场景非常广泛，主要包括以下几个方面：
1. 能源发电：燃气轮机在发电领域应用广泛，包括独立发电、联合循环发电等，特别是在紧急备用发电机组中，燃气轮机具有高效、灵活和快速启动等优势。
2. 工业驱动：在工业领域，燃气轮机可用于驱动压缩机、泵等设备，以及作为各种工业流程中的动力设备。
3. 交通运输：燃气轮机用于驱动车辆、船舶和飞机等交通工具，如燃气汽车、燃气轮船和燃气飞机等。
4. 航空航天：燃气轮机在航空航天领域应用广泛，如喷气发动机、火箭发动机等。
5. 环保领域：燃气轮机可以用于处理城市垃圾、污水处理厂、生活垃圾焚烧厂等环境治理领域，同时也可以用于清洁能源领域中的热电联产。
6. 军事领域：燃气轮机在军事领域中也有广泛应用，如坦克、军舰、导弹等武器装备的动力系统。
总之，燃气轮机的应用范围很广，涉及到能源、交通、航空航天、环保和军事等多个领域。
先进燃气轮机技术的研究与发展
先进燃气轮机技术的研究与发展随着工业化的迅速发展，能源需求越来越大。
燃气轮机（Gas Turbine）是一种重要的能源转换设备，采用连续燃烧燃料来为发电机提供动力。
它是一种高效、低排放、运行可靠的内燃机型式，广泛应用于航空、能源、交通以及军事等行业。
近年来，随着技术的不断创新，燃气轮机技术也在不断发展，并成为一种更加先进和高效的能源转换方式。
一、先进燃气轮机技术的发展历程燃气轮机的基本原理是利用压缩空气，在燃烧器中燃烧燃料，产生高温高压的气体去推动涡轮，带动机械转动。
燃气轮机的发明可追溯到1903年的法国，但是它的实际应用却是在第二次世界大战之后。
20世纪50年代和60年代是燃气轮机技术发展的黄金时期，大量的燃气轮机被用于航空发动机、电力站、海洋石油勘探平台等领域。
20世纪70年代以后，随着能源危机的到来、环保意识的提高以及新材料科技的出现，燃气轮机技术也开始了新的一轮发展。
为了提高燃气轮机的效率和降低它的排放量，人们开始研究先进的燃气轮机技术，例如陶瓷材料的应用、高温材料的使用以及复合材料的应用。
同时，人们还通过改善设计来提高燃气轮机的可靠性和降低运行成本。
二、先进燃气轮机技术的主要发展方向1. 高效率高效率是先进燃气轮机技术的核心目标。
通过提高压比、降低透平内通气漏失以及利用废气余热等方式，可以提高燃气轮机的效率。
在燃气轮机的研究和生产中，各种技术手段的不断改进使得燃气轮机的效率有了不断提高，这有效地减少了人类对能源资源的开采和消耗，大大提高了能源利用效率。
2. 低排放环保问题一直是燃气轮机技术面临的主要挑战之一。
燃气轮机燃烧时会产生大量的氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）等有害气体，对环境和人体健康造成影响。
为了降低燃气轮机的排放量，人们开始研究低排放技术，例如超低NOx低排放燃烧系统、降低污染物排放的催化转化技术等，这些技术的应用有效地减少了燃气轮机的污染排放，实现了燃气轮机清洁环保的目标。
海洋石油平台设备介绍
主要有齿轮、轴、泵体、泵盖、轴承套、轴端密封等组成 如图所示，当主动齿轮I在驱动机的驱动下带动从动齿轮Ⅱ按箭头所 示方向旋转时，吸液腔内的主、从齿轮不断脱离啮合，由于先脱离啮合 的轮齿7和7，顶圆半径所扫过的容积，大于后脱离啮合的轮齿8和8， 啮合点半径所扫过的容积，吸液腔的容积增大，压力降低，产生真空， 液体在外界大气压力的作用下进入吸入室；充满齿间的液体沿泵体内表 面被带到排液腔，排液腔内的主、从齿轮不断进入啮合，由于先进入啮 合的轮齿1和1，啮合点半径所扫过的容积小于后进人啮合的轮齿2和2， 顶圆半径所扫过的容积，液体受压，压力升高，被挤出排液腔，进入排 出管道。齿轮连续旋转，液体就不间断地被吸入和排出，实现了齿轮泵 的连续工作。其输出压力取决于驱动机功率、设备强度及排液管路的压 力损失。 平台上的齿轮泵一般包括：柴油泵等。
柱塞泵为往复泵的一种， 结构通常有两部分组成，一 部分是直接输送液体，把机 械能转换为液体压力能的液 力端，另一部分是将原动机 的能量传给液力端的传动端。 依靠柱塞的往复运动，使工 作室的容积周期的变化，使 液体不断地被吸入和排出完 成工作。
平台上的柱塞泵一般包 括：闭排泵和压井泵，化学 注入泵。
齿轮泵
齿轮泵工作原理图
螺杆泵
螺杆泵的主要组成部分是螺杆及与之相配套的衬套。
由于密封腔室的不断形成、推移和消失，使混合液通过一个一个密 封腔室，从吸入端推挤到排出端，压力不断升高。由于密封腔室的推移 速度是恒定的，理论上螺杆泵的流量是非常均匀的，不存在流量波动。
由于螺杆泵的衬套由橡胶制成，螺杆与衬套间的相对运动为滚动加 滑动，为高粘、高含砂、高含气原油的输送创造了有利的条件，加之螺 杆泵的运动件少，过流面积大，油流扰动小，使其能在高粘原油中高效 工作。
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柱塞泵为往复泵的一种， 结构通常有两部分组成，一 部分是直接输送液体，把机 械能转换为液体压力能的液 力端，另一部分是将原动机 的能量传给液力端的传动端。 依靠柱塞的往复运动，使工 作室的容积周期的变化，使 液体不断地被吸入和排出完 成工作。
平台上的柱塞泵一般包 括：闭排泵和压井泵，化学 注入泵。
齿轮泵
齿轮泵工作原理图
螺杆泵
螺杆泵的主要组成部分是螺杆及与之相配套的衬套。
由于密封腔室的不断形成、推移和消失，使混合液通过一个一个密 封腔室，从吸入端推挤到排出端，压力不断升高。由于密封腔室的推移 速度是恒定的，理论上螺杆泵的流量是非常均匀的，不存在流量波动。
由于螺杆泵的衬套由橡胶制成，螺杆与衬套间的相对运动为滚动加 滑动，为高粘、高含砂、高含气原油的输送创造了有利的条件，加之螺 杆泵的运动件少，过流面积大，油流扰动小，使其能在高粘原油中高效 工作。
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热电冷联供系统在海上平台的应用
油 Ｎ
中图 分 类 号 ： ０ ＴＥ ９
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ： ０ ５ ３ ５ （ ０ ２ ０ —０ ２０ １ ０ １ ８ ２ １ ） ２０ ２ — ３
气 Ｐ
Ｒ
０ 引 言
分 布式能 源 系统在许 多 国家 、 区 已经是 一种 成 地
发 展 有 重 要 意 义 。 目前 生 活 楼 是 海 上 固 定 平 台 的 一
护 Ｓ
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ｈ ａｉｇａ ｄｐ ｗｅ） 其 中一种 十分重 要 的方 式 。 ｅ ｔ ｎ ｏ ｒ是 ｎ Ｃ ＨＰ系统 是 以燃 料 为能源 ， Ｃ 同时满 足 小型 区域
口
Ｄ
Ｓ
或 建筑 物 内的供 暖 、 冷及 供 电需求 的分 布 式能 源供 供
应 系 统 。Ｃ ＨＰ在 １ ７ Ｃ ９ ８年 由美 国公 共 事业 管理 政 策 法公 布后在 美 国得 到了正 式 的推广 ， 且逐 渐 被其 他 并
余热 锅炉 ， 发 电机组 排放 的高 温烟 气热 量 转换 成蒸 将 汽热 量或 者热 水热 量 。实 际应 用 中 ， 负 荷 （ 调 负 受 空 荷和 电负荷 ） 小 、 荷 比例 、 荷 变 化 模式 、 行 控 大 负 负 运 制 目标 、 备 投 资 回收 期 等 因素 的影 响 ， 统 中还 需 设 系
之一 。
国家 所接 受 ， 国外 一 些 国 家从 上 个 世 纪 ９ ｏ年 代 开 始 就 已经进 入快 速 发 展 和应 用 阶段 。经 济 的高 速 发 展
对能 源供 给提 出 了更 高要 求 ， 为保 障 国家 能 源 需 求 ，
中国 海 洋 石 油 总 公 司 提 出 了 “ 二 五 ” 间 实 现 十 期
海上平台节电的几种方法
从海上平台电气系统组成入手，可以简单分析一下海上平台节电的潜在点。
海上发电系统，都是采用简单循环发电（ 开式循环） ，它们的效率都存在理论上的极限值，效率的 提高 目 前依赖于新材料或新工艺的开发。而对于原动机节能的讨论不在本文考虑的范围。 对于输配电系统 ， 变压器节能运行和降低线路损耗是可以充分考虑的。负荷系统 中，电机节能运
随着技术不断发展 ， 变压器型号不断更新， ｓ 发展到 Ｓ ０ Ｓ ｌ 从 ７ １、 １ 型， 效率不断提高。 最近几年， 海上平 台使用变压器的型号均为 ｓ ，但也有部分厂家开始推荐使用 Ｓ ０ ９ １ 型。根据 国家有关部门决定，
２１年 ７ １ ００ 月 日开始 ， 配电变压器能耗要降低到 Ｓ ｌ １ 的水平 ，因此 ，目 前海上平台可 以考虑采用 Ｓ ０ １
关
键
词 ：海上平台；节电
ｌ 引言
海上 油气 生产 平 台的供 电方式 可 以分为 陆地 电网供 电和 自备 发 电机 组独立 供 电两 类 。 于采 用陆 对
地 电网供 电，需要 向供电部门交电费，节电的必要性不言而喻； 对于利用油气 田本身油气资源 自 行发 电的海上平台， 以采用燃气轮机发电为例， 负荷率与燃料率也呈正比关系， 节电措施依然有重大意义。
通常 电动 机类 负荷 可 占到整个海 上 平台负 荷 的 ６ ％ 以上 。资料 显示 ，我 国 ８ ％以上 的 电机 产 品 ０ ０ 效 率 比国外先 进水 平低 ２ ％～５ ％。我 国 目前广 泛应 用 的 Ｙ系列 电动机 效率平 均值 为 ８ ＿ ；美 国高 效 ７３ 电动机 的效 率平均 值 为 ９ ＿ ，该 效率 水平 为美 国能源 政 策法令 （ Ｐ Ｔ 法令 ）所 规定 的市 场准入 ０３ Ｅ ＡＣ 效 率水 平 ：美 国超 高效 电动机 是近几 年 的产 品 ，其 效率平 均值 为 ９ ． 。我 国高 效 电动机 Ｙ １７ ｘ、Ｙ２Ｅ 一 两个系 列与 普通 Ｙ系 列 电动 机相 比，虽 然制 造 的耗铜 量 、耗 铝量 、铁 心 的硅钢 片 消耗量 相应 增多 ，费
滑片式天然气压缩机在海洋石油平台上的应用研究
（ Ｏ ｆ ｓ ｈ ｏ ｒ ｅ Ｏ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ ， Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ ４ ５ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｒｅ ｃ ｉ ｐ ｒ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｎａ ｔ ｕｒ ａ ｌ ｇ ａ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ ｐ ｌ ａ ｙ ｓ ａ ｎ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｆ ｆ ｓ ｈ ｏ ｒ ｅ ｏ ｉ ｌ ｐ ｌ ａ ｆ ｔ ｏ ｒ ｍ． Ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｉ ｎ ｔ ｏ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｇ ａ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎｔ ，ｓ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ／ｄ ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ，ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ￣ ，ｏ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ，ｍａ ｉ ｎｔ ｅ ｎ ａ ｎｃ ｅ ａ ｎｄ ｓ ｐ ａ ｃ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｔ ，ｅ ｔ ｃ，ｔ ｈｅ ｐ ａ ｐｅ ｒ ｇ ｉ ｖ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅｎ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ Ｖａ ｎ ｅ Ｎａ ｔ ｕｒ ａ ｌ Ｇａ ｓ Ｃｏ ｍｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｏｆ ｆｓ ｈ ｏ ｒ ｅ Ｐｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ
Ｇ Ａ Ｏ Ｐ ｅ ｎ ｇ ， Ｈ ｕ ｉ Ｎ ｉ ｎ ｇ ， Ｇ Ａ Ｏ Ｊ ｉ ａ ｎ—ｈ ｕ ，Ｊ Ｉ Ｑ ｉ ｎ ｇ — ｌ ｉ ｎ ，Ｄ Ｅ Ｎ Ｇ Ｔ ｉ ｎ ｇ ，Ｊ Ｉ Ａ Ｊ ｉ ｎ － ｊ ｉ ｎ
海上石油平台设备安装方法——透平发电机废热安装篇
流经各个热油用户，提供热源余热回收装置一般可分为卧式和立式两种类
型。 立式占用平台面积比较小，但是高度较高，需要综合考虑场
地的建造能力。 此项目为立式形式，设备参数见表 ２，设备外形
见图 ４。
图 ３ 主机操作平台
（８） 主机操作平台的设计安装。 主机操作平台共计两层，
第９期
· １２７·
李洋：海上石油平台设备安装方法———透平发电机废热安装篇
海上石油平台设备安装方法———透平发电机废热安装篇
李洋
（ 海洋石油工程（ 青岛） 有限公司，山东 青岛 ２６６５２０）
摘要：海洋石油平台上有很多超大型机械设备需要安装，燃气透平发电机和废热回收装置是海洋石油油气平台中最核心的两类大型设
资料应该第一时间核实场地是否具备吊装条件，吊机工况是否
满足，最高点是否可以吊装就位。
（２） 设备到货后，与业主、详设一起验货以后，先组装进气
风管，由于风管到货为两段，长度较长，建议现场卧式组装，组装
图 ７ 入口管道和风闸的安装示意图
（ 下转第 １３０ 页）
山 东 化 工
ＳＨＡＮＤＯＮＧ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０２１ 年第 ５０ 卷
（４） 发电机吊装之前，需按照厂家要求对 ＡＶＭ 三块垫板下
方结构梁进行铣平机加工作业，由于设备厂家对 ＡＶＭ 三块垫
板的下方支撑结构水平度、平整度、共面度（ 平行度） 要求极高，
所以主结构梁铣平完成后一定要符合厂家技术要求并需要业
主、第三方以及厂家的共同确认后，方可进行 ＡＶＭ 的安装。 机
加工以后，应及时做好防护措施，防止结构表面二次破坏，并禁
１ 透平发电机安装
用，也随着深水工程规模越来越大，发电机也越来越趋于大型
型。 立式占用平台面积比较小，但是高度较高，需要综合考虑场
地的建造能力。 此项目为立式形式，设备参数见表 ２，设备外形
见图 ４。
图 ３ 主机操作平台
（８） 主机操作平台的设计安装。 主机操作平台共计两层，
第９期
· １２７·
李洋：海上石油平台设备安装方法———透平发电机废热安装篇
海上石油平台设备安装方法———透平发电机废热安装篇
李洋
（ 海洋石油工程（ 青岛） 有限公司，山东 青岛 ２６６５２０）
摘要：海洋石油平台上有很多超大型机械设备需要安装，燃气透平发电机和废热回收装置是海洋石油油气平台中最核心的两类大型设
资料应该第一时间核实场地是否具备吊装条件，吊机工况是否
满足，最高点是否可以吊装就位。
（２） 设备到货后，与业主、详设一起验货以后，先组装进气
风管，由于风管到货为两段，长度较长，建议现场卧式组装，组装
图 ７ 入口管道和风闸的安装示意图
（ 下转第 １３０ 页）
山 东 化 工
ＳＨＡＮＤＯＮＧ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０２１ 年第 ５０ 卷
（４） 发电机吊装之前，需按照厂家要求对 ＡＶＭ 三块垫板下
方结构梁进行铣平机加工作业，由于设备厂家对 ＡＶＭ 三块垫
板的下方支撑结构水平度、平整度、共面度（ 平行度） 要求极高，
所以主结构梁铣平完成后一定要符合厂家技术要求并需要业
主、第三方以及厂家的共同确认后，方可进行 ＡＶＭ 的安装。 机
加工以后，应及时做好防护措施，防止结构表面二次破坏，并禁
１ 透平发电机安装
用，也随着深水工程规模越来越大，发电机也越来越趋于大型
双燃料燃气轮机在大型海上发电系统中的应用研究
双燃料燃气轮机在大型海上发电系统中的应用研究导语：在大型海上发电系统中，燃气轮机作为主要发电设备之一，其性能和效率对整个系统的可靠性和经济性至关重要。
而双燃料燃气轮机作为一种创新的技术方案，可以利用两种不同的燃料，并实现更高效率的能量转化。
本文将围绕双燃料燃气轮机在大型海上发电系统中的应用进行研究，分析其工作原理、优势和挑战，并展望其未来发展前景。
1. 引言随着全球对清洁能源的需求不断增长，燃气轮机作为一种高效、低排放的发电设备，受到了广泛关注和应用。
然而，传统的燃气轮机一般只能够使用一种燃料，限制了其灵活性和可靠性。
为了提高能源的可持续利用性和降低环境污染，双燃料燃气轮机应运而生。
双燃料燃气轮机是指能够同时或分别燃烧两种不同燃料的燃气轮机，其应用在大型海上发电系统中具有重要意义。
2. 双燃料燃气轮机的工作原理双燃料燃气轮机采用了先进的燃烧技术，可以在短时间内切换燃料和燃烧模式，实现对不同燃料的灵活利用。
其工作原理主要包括燃料供给系统、燃气发电系统和燃气排放系统三个部分。
当进行燃料切换时，系统会通过调整供气压力、燃烧室温度和氧化剂的配比等参数来适应新的燃料类型和特性。
3. 双燃料燃气轮机的优势双燃料燃气轮机在大型海上发电系统中具有以下优势：- 灵活可靠：双燃料燃气轮机可以根据需要在不同燃料之间切换，以应对不同的工况和燃料供应情况。
这极大地提高了系统的可靠性和灵活性。
- 高效节能：通过合理选择和切换燃料，双燃料燃气轮机能够在不同负荷运行条件下实现更高的效率和能源利用率，降低能源消耗和运营成本。
- 环保低排放：使用可再生的燃料，如天然气和生物质，可以减少燃料燃烧过程中产生的大气污染物和温室气体排放，达到环保减排的目标。
4. 双燃料燃气轮机应用中的挑战尽管双燃料燃气轮机在大型海上发电系统中具有诸多优势，但其应用仍然面临一些挑战：- 燃料供应问题：双燃料燃气轮机需要同时或分别使用两种不同燃料，因此需要保证燃料供应的可靠性和稳定性。
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1) 海上采油气平 台和大型 浮动生产、储存、 卸货油轮即 FPSO等, 由于其远离陆地, 所采用的 电力系统, 具有它的独立性和特殊性。一般要求海 上平台电力系统所选用发电机, 调压动作时间短、 调节速度快, 发电机 要有较强励磁 能力和过载能
力。燃气轮机发电机组完全符合这些特征, 同时具 有效率高、启动快、运转平稳等特点。
掉, 而今越来越多地被收集加压, 得以利用。锦州 JZ9- 3改造工程就是一个实例。
采集的天然气通常含有水、油及其它杂质, 不 能直接用于燃气透平的燃料, 否则透平会产生喷嘴 及叶片等部位积碳、腐蚀等, 损害燃气透平。所以 天然气须经处理才可使用。
在平台上天然气通常处理的手段如下。 1) 天然气加压。对于压力低的天然气和 伴 生气 利用燃气压缩机加压处理, 使其达到可以 使用的压力条件。 2) 天然气加温。加温使天然气中的水、油易 挥发, 减少天然气杂质。 3) 利用燃气洗涤罐, 燃气除液罐等不同构造 的分离罐体将燃气中 的水, 油及其 它杂质分离出 去。 4) 利用化学方法, 如: 三甘醇、乙二醇脱水 系统, 降低露点有效地去除燃气中的水分。
中图分类号: U 673 文献标识码: C 文章编号: 1001- 8328 ( 2008) 04- 0055- 04
Abstract: M ore and m ore gas turb ine generator and the o ther equ ipm ents drived by gas turbine are installed on the offshore platform, wh ich attracts much o f peop le s' attention. T his paper in troduces the app lied extension, fuel advan tage, installat ion process and system characterist ics of the gas turb ine generator and som e o ther equip m ents o f gas turb ine on o ffshore for the re ference o f designer and pro fessiona.l
4 燃气轮机的系统特征
前面已谈 到燃气轮机的特 点是转速 高、功率 大、体积小等。为了满足燃气透平的正常运转, 其 系统设计有明显的特征。
1) 滑油系统。 ( 1) 由于燃气轮 机转速高, 其 轴承部位采取 强制润滑的滑油压力高。 通常燃气轮机滑油压力约为 1M P a; 柴油机滑油压力约为 0. 4 M Pa。 ( 2) 由于燃气轮 机转速高, 为 了运转安全起 见, 系统选用 3套滑油泵组。 第一为滑油预供泵 # 由交流电机带动, 在燃气 轮机启动之前就得保证燃气轮机滑油供给, 防止启 动, 燃气轮机转速突然升高, 轴承烧毁; 第二为主 滑油泵 # 由燃 气轮机自己带动, 在燃气 轮机启动 时, 转速升高后, 预供泵自动脱离, 系统由主滑油 泵供给滑油; 第三为 备用滑油 泵 # 由直流 ( 备用 电力系统供给 ) 电机带动, 燃气轮机在出现突然断 电故障时, 直流电机带动备用滑油泵立即启动向燃 气轮机供给滑油, 防止燃气轮机轴承烧毁。 ( 3) 由燃气轮机带动的主滑油泵排出的高压 稳定的滑油供润滑外, 还分出一路作为燃气轮机叶
片转向控制装置液压动力源的液压油, 来调整叶片 转向。
2) 启动系统。 燃气轮机启动系 统通常为电启 动。该系 统简 单, 操作方便。系统即由开关控制交流电, 经电抗 器和变频装置至启动电机来启动燃气透平, 可有效 防止该系统过电流和控制启动电机速度, 当燃气轮 机转速升至 60% 时, 启动电机自动脱离, 启动完 成。 3) 燃料系统。 海上采油平台燃气轮机的燃 料系统通常有两 种, 双燃料系统 # 燃油 ( 柴油 ) 和燃气系统。 ( 1) 双燃料系统是燃油 ( 柴油 ) 和燃气两个 各自独立的系统组成。其中燃气系统简单。透平的 燃气管道上设有关断阀和控制阀, 来控制着燃气进 入透平燃气管汇再分配给各燃气喷嘴。系统上的各 种阀件是由气 /电或电动, 自动连锁控制着, 保障 该系统安全运作。 与燃气系统不同, 燃油系统还设有燃油增压泵 和燃油供给泵。如: 渤南 BN 26- 2 平台透平发电 机组就配备了双燃料系统。 ( 2) 燃气系统。由于燃 气系统是个独 立的系 统, 其系统特点, 在双燃料系统中已叙述。 4) 供气及泄放系统。 供气及泄放系统中的供气, 就是将大气经过燃 气轮机的压缩器, 压缩成高压气体。空气经压缩的 高压气体又分成两部分, 其中一部分供给燃气轮机 燃烧室与燃气混合燃烧爆炸, 产生巨大能量推动透 平高速旋转。另一部分气体作用为: ∃ 吹除透平冷 却空腔由于燃 烧爆炸而产生的 巨大热量, 冷却透 平; % 利用其高压高温的特点, 清除管路、喷嘴的 污染结碳等; & 雾化透平燃油供透平燃烧。通常这 部分气体被称为 PCD 气, 这是燃气轮机系统的 主要特点。 5) 通风系统。 燃气轮机的另一个特点就是透平装置机组用围 板箱围起来。虽然透平内空腔被 PCD 气吹扫冷 却, 但透平装置外壳还存有大量的热在围板箱内。 围板箱内的高 温严重影响着各 种电气、仪 表等设 备, 附件的正常工作, 所以燃气轮机围板箱设有通 风装置 ( 系统 ) , 将透平装置外壳的热量从围板箱 内排出箱外, 以保证各种电气、仪表等设备, 附件
2) 燃料可以 就地取材 , 利用海上采油气 平台在正常生产中采集到的天然气来供给燃气轮机 消耗, 避免了采油平台远离陆地, 燃料运输过程中 带来的不便和危险以及高昂的运输费用; 同时避开 了采油平台地方狭小, 难以储存大量燃料的困难。
3) 燃 气轮 机体 积 小、功 率 大、机 组 安装 简 便。
第 21卷 第 4期 2008年 8月
中国修船
CH INA SH IPREPA IR
V o .l 21 N o. 4 A ug. 2008
海洋平台
燃气轮机在海洋石油平台上的应用
李作琨 1, 王大勇 2, 莫文涛 1, 屈会智1, 孙 维 2
( 1. 天津修船技术研究所, 天津 300456; 2. 海洋石油工程有限公司, 天津 300452)
1 问题的提出
作为发动机的燃气轮机在航空、航海、发电等 领域得到了利用, 其功率大、体积小、效率高、排 放气体污染小等优势越来越受到行家的关注。然而 用于发动机燃料的要求却比较高。在飞机上用的是 高级航空汽油, 在其它发动机上也用的是汽油或经 处理的轻质燃油, 价格相对昂贵, 在一般情况下, 其运输、储存的条件要求高。因此, 在能源紧缺的 今天, 燃气轮机作为发动机还不可能像柴油机那样 被广泛应用。相反, 在海洋采油设施上, 作为原动 机的燃气轮机却越来越得到了很好地应用。
! 57!
2008年第 4期
中国修船
第 21卷
的正常工作如图 1所示。
5 燃气轮机机组安装工艺
由于燃气轮机机组功率大、体积小、旋转平稳 的特点, 又组装在围板箱内, 所以整箱安装在海洋 平台或 FPSO上, 即可布置在机舱内又可安装在露 天甲板上, 其安装工艺比柴油机机组简便许多。
燃气轮机机组安装技术 要求及步骤 ( 根据厂 商文件 ) 。
摘要: 在海洋采油平台等工程中, 越来越多地选用了燃气轮机主发电机组及其它燃气轮机设 备, 引起了人们的关注。文章介绍了在海洋采油平台上, 燃气透平的应用范围、能源优势、安装 及系统特点, 供设计和专业人员参考。
关键词: 燃气轮机 (透平 ) 发电机组; 透平燃气压缩机组; 采油气平台; FPSO; 天然气; 伴 生气
K ey w ords: gas turb ine genera tor; turb ine gas com pressor; w ellhead platform; F loating Product ion Storage and O ffload ing units; natural gas; associated gas
4) 燃气轮机系统自动化程度高, 管理方便。 所以燃气轮机在海洋采油设施上应用的优势, 不言而喻。
2 燃气轮机在海洋采油设施上应用的范围
近年来海上采油各种功能的平台和 FPSO 等主 电力系统大都选用了燃气轮机发电机组。如: 东方 DF1- 1, 渤南 BN26- 2, 蓬莱 PL19- 3等, 燃气轮
缩机, 同样收到良好的效益。
装置的排烟出口温度可降到 200 ~ 300 ∀ , 充分利
由于燃气轮机的排烟温度高达 400 ~ 600 ∀ 。 用了废热, 减少了能耗。如: 在渤南 BN26 - 2 平
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
为了充分利用这些废热, 厂商设计并推荐了燃气轮 台上安装了这套装置, 见图 2。这套装置选用, 不
上采油平台及 FPSO等大型海洋设施工程上的应用
技术。随着海洋工程不断开发, 选用燃气透平发电
机及其它以燃气透平为原动机的大型设备的优势,
越来越多地凸显出来。
收稿日期: 2008 - 04
山船报道
瓦锡兰在山海关船舶重工有限责任公司设立长期服务站
瓦锡兰公司 2008年 5月在中国山海关船舶重工有限责任公司 ( 以下简称山船重工 ) 建立了一个永久
机发电机组废热回收装置。所谓 废热回收装置
仅节约了能源, 减少了大气污染, 同时间接地降低
就是在燃气轮机发电机组排气烟道上加装一套热交 了燃气轮机使用的成本。
图 2 BN26- 2燃气透平发电机及其废热回收装置示意图
3 燃气轮机的燃料 # # # 天然气
天独厚。天然气在海上采集来源有二: 其一, 是天 然气井即从地层直接采集; 其二, 是在采集原油工
性的服务站, 两家公司的合作协议于 5月 20日签署。山船重工将在其厂区向瓦锡兰公司提供办公区域以
及车间。其战略意义之一旨在承接高技术含量的修船工作, 向中国最大修船基地的目标迈进。
力。燃气轮机发电机组完全符合这些特征, 同时具 有效率高、启动快、运转平稳等特点。
掉, 而今越来越多地被收集加压, 得以利用。锦州 JZ9- 3改造工程就是一个实例。
采集的天然气通常含有水、油及其它杂质, 不 能直接用于燃气透平的燃料, 否则透平会产生喷嘴 及叶片等部位积碳、腐蚀等, 损害燃气透平。所以 天然气须经处理才可使用。
在平台上天然气通常处理的手段如下。 1) 天然气加压。对于压力低的天然气和 伴 生气 利用燃气压缩机加压处理, 使其达到可以 使用的压力条件。 2) 天然气加温。加温使天然气中的水、油易 挥发, 减少天然气杂质。 3) 利用燃气洗涤罐, 燃气除液罐等不同构造 的分离罐体将燃气中 的水, 油及其 它杂质分离出 去。 4) 利用化学方法, 如: 三甘醇、乙二醇脱水 系统, 降低露点有效地去除燃气中的水分。
中图分类号: U 673 文献标识码: C 文章编号: 1001- 8328 ( 2008) 04- 0055- 04
Abstract: M ore and m ore gas turb ine generator and the o ther equ ipm ents drived by gas turbine are installed on the offshore platform, wh ich attracts much o f peop le s' attention. T his paper in troduces the app lied extension, fuel advan tage, installat ion process and system characterist ics of the gas turb ine generator and som e o ther equip m ents o f gas turb ine on o ffshore for the re ference o f designer and pro fessiona.l
4 燃气轮机的系统特征
前面已谈 到燃气轮机的特 点是转速 高、功率 大、体积小等。为了满足燃气透平的正常运转, 其 系统设计有明显的特征。
1) 滑油系统。 ( 1) 由于燃气轮 机转速高, 其 轴承部位采取 强制润滑的滑油压力高。 通常燃气轮机滑油压力约为 1M P a; 柴油机滑油压力约为 0. 4 M Pa。 ( 2) 由于燃气轮 机转速高, 为 了运转安全起 见, 系统选用 3套滑油泵组。 第一为滑油预供泵 # 由交流电机带动, 在燃气 轮机启动之前就得保证燃气轮机滑油供给, 防止启 动, 燃气轮机转速突然升高, 轴承烧毁; 第二为主 滑油泵 # 由燃 气轮机自己带动, 在燃气 轮机启动 时, 转速升高后, 预供泵自动脱离, 系统由主滑油 泵供给滑油; 第三为 备用滑油 泵 # 由直流 ( 备用 电力系统供给 ) 电机带动, 燃气轮机在出现突然断 电故障时, 直流电机带动备用滑油泵立即启动向燃 气轮机供给滑油, 防止燃气轮机轴承烧毁。 ( 3) 由燃气轮机带动的主滑油泵排出的高压 稳定的滑油供润滑外, 还分出一路作为燃气轮机叶
片转向控制装置液压动力源的液压油, 来调整叶片 转向。
2) 启动系统。 燃气轮机启动系 统通常为电启 动。该系 统简 单, 操作方便。系统即由开关控制交流电, 经电抗 器和变频装置至启动电机来启动燃气透平, 可有效 防止该系统过电流和控制启动电机速度, 当燃气轮 机转速升至 60% 时, 启动电机自动脱离, 启动完 成。 3) 燃料系统。 海上采油平台燃气轮机的燃 料系统通常有两 种, 双燃料系统 # 燃油 ( 柴油 ) 和燃气系统。 ( 1) 双燃料系统是燃油 ( 柴油 ) 和燃气两个 各自独立的系统组成。其中燃气系统简单。透平的 燃气管道上设有关断阀和控制阀, 来控制着燃气进 入透平燃气管汇再分配给各燃气喷嘴。系统上的各 种阀件是由气 /电或电动, 自动连锁控制着, 保障 该系统安全运作。 与燃气系统不同, 燃油系统还设有燃油增压泵 和燃油供给泵。如: 渤南 BN 26- 2 平台透平发电 机组就配备了双燃料系统。 ( 2) 燃气系统。由于燃 气系统是个独 立的系 统, 其系统特点, 在双燃料系统中已叙述。 4) 供气及泄放系统。 供气及泄放系统中的供气, 就是将大气经过燃 气轮机的压缩器, 压缩成高压气体。空气经压缩的 高压气体又分成两部分, 其中一部分供给燃气轮机 燃烧室与燃气混合燃烧爆炸, 产生巨大能量推动透 平高速旋转。另一部分气体作用为: ∃ 吹除透平冷 却空腔由于燃 烧爆炸而产生的 巨大热量, 冷却透 平; % 利用其高压高温的特点, 清除管路、喷嘴的 污染结碳等; & 雾化透平燃油供透平燃烧。通常这 部分气体被称为 PCD 气, 这是燃气轮机系统的 主要特点。 5) 通风系统。 燃气轮机的另一个特点就是透平装置机组用围 板箱围起来。虽然透平内空腔被 PCD 气吹扫冷 却, 但透平装置外壳还存有大量的热在围板箱内。 围板箱内的高 温严重影响着各 种电气、仪 表等设 备, 附件的正常工作, 所以燃气轮机围板箱设有通 风装置 ( 系统 ) , 将透平装置外壳的热量从围板箱 内排出箱外, 以保证各种电气、仪表等设备, 附件
2) 燃料可以 就地取材 , 利用海上采油气 平台在正常生产中采集到的天然气来供给燃气轮机 消耗, 避免了采油平台远离陆地, 燃料运输过程中 带来的不便和危险以及高昂的运输费用; 同时避开 了采油平台地方狭小, 难以储存大量燃料的困难。
3) 燃 气轮 机体 积 小、功 率 大、机 组 安装 简 便。
第 21卷 第 4期 2008年 8月
中国修船
CH INA SH IPREPA IR
V o .l 21 N o. 4 A ug. 2008
海洋平台
燃气轮机在海洋石油平台上的应用
李作琨 1, 王大勇 2, 莫文涛 1, 屈会智1, 孙 维 2
( 1. 天津修船技术研究所, 天津 300456; 2. 海洋石油工程有限公司, 天津 300452)
1 问题的提出
作为发动机的燃气轮机在航空、航海、发电等 领域得到了利用, 其功率大、体积小、效率高、排 放气体污染小等优势越来越受到行家的关注。然而 用于发动机燃料的要求却比较高。在飞机上用的是 高级航空汽油, 在其它发动机上也用的是汽油或经 处理的轻质燃油, 价格相对昂贵, 在一般情况下, 其运输、储存的条件要求高。因此, 在能源紧缺的 今天, 燃气轮机作为发动机还不可能像柴油机那样 被广泛应用。相反, 在海洋采油设施上, 作为原动 机的燃气轮机却越来越得到了很好地应用。
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2008年第 4期
中国修船
第 21卷
的正常工作如图 1所示。
5 燃气轮机机组安装工艺
由于燃气轮机机组功率大、体积小、旋转平稳 的特点, 又组装在围板箱内, 所以整箱安装在海洋 平台或 FPSO上, 即可布置在机舱内又可安装在露 天甲板上, 其安装工艺比柴油机机组简便许多。
燃气轮机机组安装技术 要求及步骤 ( 根据厂 商文件 ) 。
摘要: 在海洋采油平台等工程中, 越来越多地选用了燃气轮机主发电机组及其它燃气轮机设 备, 引起了人们的关注。文章介绍了在海洋采油平台上, 燃气透平的应用范围、能源优势、安装 及系统特点, 供设计和专业人员参考。
关键词: 燃气轮机 (透平 ) 发电机组; 透平燃气压缩机组; 采油气平台; FPSO; 天然气; 伴 生气
K ey w ords: gas turb ine genera tor; turb ine gas com pressor; w ellhead platform; F loating Product ion Storage and O ffload ing units; natural gas; associated gas
4) 燃气轮机系统自动化程度高, 管理方便。 所以燃气轮机在海洋采油设施上应用的优势, 不言而喻。
2 燃气轮机在海洋采油设施上应用的范围
近年来海上采油各种功能的平台和 FPSO 等主 电力系统大都选用了燃气轮机发电机组。如: 东方 DF1- 1, 渤南 BN26- 2, 蓬莱 PL19- 3等, 燃气轮
缩机, 同样收到良好的效益。
装置的排烟出口温度可降到 200 ~ 300 ∀ , 充分利
由于燃气轮机的排烟温度高达 400 ~ 600 ∀ 。 用了废热, 减少了能耗。如: 在渤南 BN26 - 2 平
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
为了充分利用这些废热, 厂商设计并推荐了燃气轮 台上安装了这套装置, 见图 2。这套装置选用, 不
上采油平台及 FPSO等大型海洋设施工程上的应用
技术。随着海洋工程不断开发, 选用燃气透平发电
机及其它以燃气透平为原动机的大型设备的优势,
越来越多地凸显出来。
收稿日期: 2008 - 04
山船报道
瓦锡兰在山海关船舶重工有限责任公司设立长期服务站
瓦锡兰公司 2008年 5月在中国山海关船舶重工有限责任公司 ( 以下简称山船重工 ) 建立了一个永久
机发电机组废热回收装置。所谓 废热回收装置
仅节约了能源, 减少了大气污染, 同时间接地降低
就是在燃气轮机发电机组排气烟道上加装一套热交 了燃气轮机使用的成本。
图 2 BN26- 2燃气透平发电机及其废热回收装置示意图
3 燃气轮机的燃料 # # # 天然气
天独厚。天然气在海上采集来源有二: 其一, 是天 然气井即从地层直接采集; 其二, 是在采集原油工
性的服务站, 两家公司的合作协议于 5月 20日签署。山船重工将在其厂区向瓦锡兰公司提供办公区域以
及车间。其战略意义之一旨在承接高技术含量的修船工作, 向中国最大修船基地的目标迈进。