導讀

　　海洋鉆井平臺是海上油氣勘探的利器，但運行費用高昂。

　　柴油機是動力來源，合理使用、維護柴油機不僅有利于柴油機安全穩(wěn)定運行，而且能降低維修成本。

　　絕大多數(shù)設備使用者采用生產(chǎn)廠家推薦的累計運行小時數(shù)作為柴油機大修周期量化指標，而忽略了廠家另一推薦量化指標——燃油總消耗量。

　　這一指標對于鉆井平臺等受限于工況而負載率普遍較低的柴油機來說至關重要，可大幅降低柴油機單位時間內(nèi)的維修成本。

　　一、確定大修周期的因素

　　1、大修指標分析

　　柴油機大修有兩種判別方式：

　　一種是計劃外修理，觀察柴油機的運行狀況隨機確定大修時問，一般是使用中出現(xiàn)柴油機功率不足、排煙發(fā)黑、曲軸箱下排氣明顯變大等現(xiàn)象，再參考運行時問安排大修。

　　大修周期可以延長，但周期內(nèi)故障率較高，甚至可能發(fā)生重大故障。

　　另一種方式是計劃內(nèi)修理，即根據(jù)生產(chǎn)廠家建議的運行時問或某些參數(shù)達到大修某一指標時安排大修，以在一定程度上降低機器故障率，適用于機器故障會造成較嚴重后果或較大經(jīng)濟損失的大型設備集成，如航運船、鉆井平臺等…，以下僅對這種情況進行討論。

　　美國卡特彼勒公司(Caterpillar，簡稱CAT)對其生產(chǎn)的卡特柴油機制定了以下大修指標：

　　(1)總?cè)加拖牧俊?/P>

　　(2)累計運行時間。

　　(3)潤滑油消耗：

　　潤滑油消耗單位為g/kWh，當潤滑油消耗量達到正常值的3倍時，預示柴油機大修時間已到。

　　這需要日常維護時做好記錄，統(tǒng)計相關參數(shù)才能獲得數(shù)據(jù)。

　　而且負載高時會明顯比負載低潤滑油消耗大，對比時只能參照負載相近時的數(shù)據(jù)，且要排除柴油機異常故障消耗，需要長時問的數(shù)據(jù)收集和豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗判斷，難度相對較大[1]。

　　(4)曲軸箱下排氣：

　　曲軸箱下排氣變化可通過壓力顯示或透氣口煙霧判斷，下排氣增大可能因為缸套、活塞磨損超標;

　　也可能是運轉(zhuǎn)部件異常，引起潤滑油溫升高。

　　結(jié)合運轉(zhuǎn)時間，排除出氣口不暢、傳感器故障等異常的因素，方能判斷是正常磨損引起還是異常因素作用[3]。

　　(5)油樣分析：

　　在更換潤滑油時取樣分析，可以量化潤滑油中金屬微粒的含量和種類，判斷是否存在異常磨損、異常磨損的部位和磨損程度[4]。

　　但這樣的磨損是由于柴油機某一運轉(zhuǎn)部件故障引起還是所有運轉(zhuǎn)部件使用時間較長狀況不佳而導致金屬微粒含量增加，普通客戶是難以判斷的，需要專業(yè)工程師根據(jù)設備運行時間、油樣分析中微粒種類、數(shù)量作出綜合判斷，以便決定更換某一運轉(zhuǎn)部件或整機大修處理。

　　(6)機器振動和噪聲變大：

　　噪聲和振動變大預示著運轉(zhuǎn)部件的狀況異常，存在運轉(zhuǎn)部件松脫、配合問隙超標、異常磨損等現(xiàn)象，同樣需要專業(yè)工程師通過運行時間、傳感器檢測參數(shù)分析等判斷是正常磨損超限還是故障引起的振動，排除異常故障因素方能作為大修指標[5]。

　　卡特柴油機大修分為頂部大修、中部大修、整體翻身大修，資料提供的運行時間和總?cè)加拖牧咳绫?和表2所示。

　　客戶一般按照運行時間確定大修周期，但生產(chǎn)廠家資料明確認定燃油消耗量更具參考價值，描述如下：

　　經(jīng)驗表明燃油消耗更能準確地確定柴油機大修時間，燃油消耗更加準確地反映了柴油機運行負載，表1和表2中總?cè)加拖氖前凑肇撦d率60%時的燃油消耗計算。

　　即長期負載50%左右的柴油機和90%的柴油機在同等運行時間下機器的損耗相差很大。

　　燃油消耗量準確地反映了柴油機負載率和設備磨損程度間的關系。

　　鉆井平臺工況較特殊，游車快速上下與停止時負載相差較大，泥漿泵停轉(zhuǎn)接鉆具時負載更低，但無法因此頻繁切換柴油機[6]。

　　所以柴油機有較長累計時間運行功率非常低，導致總負載率僅在40%左右，而生產(chǎn)廠家供參考的總?cè)加拖牧渴前凑?0%負載計算，如能按照總?cè)加拖牧看_定大修周期可適當延長柴油機大修周期。

　　2、卡特柴油機大修周期分析

　　某平臺實際運行時間和燃油消耗對照如表3所示。

　　相對進口設備高昂的維修費用，根據(jù)燃油消耗得到的大修時問可以延長數(shù)千小時，節(jié)省修理費用。

　　可以調(diào)整修理時機，避開生產(chǎn)繁忙時期，不影響生產(chǎn)，盡量避免維修人員工作在高溫、高噪聲的環(huán)境中，提高維修質(zhì)量。

　　二、合理訂購大修備件

　　(1)卡特柴油機生產(chǎn)廠家只負責技術和生產(chǎn)，維修服務由指定的代理商承擔。

　　代理商所列大修備件清單包含所有可能損壞的備件，部分備件非廠家要求必須更換件，須客戶根據(jù)現(xiàn)場使用狀況逐一核對，確定大修備件清單。

　　(2)缸套、活塞等高價值備件生產(chǎn)廠家均有詳細的書面更換標準，滿足再使用要求的缸套、活塞均可以處理后再次使用，不能單純聽從修理廠家要求。

　　(3)部分增壓器、水泵等組件生產(chǎn)廠家不再提供修理包，推薦使用翻新件。

　　理論上來說，經(jīng)過廠家翻新的部件檢驗合格后使用一個大修周期沒有問題，實際使用效果需要長期收集統(tǒng)計數(shù)據(jù)，得出可靠結(jié)論。

　　(4)噴油器廠家推薦的使用壽命是一個頂部大修周期，一臺柴油機全部更換新件需要32萬元左右，但實際使用至第二個頂部大修周期，大多數(shù)噴油器可以正常工作(可能也與鉆井平臺負荷系數(shù)低有關)，僅這一項可節(jié)約大量修理費用。

　　三、大修注意事項

　　(1)柴油機缸蓋修理過程中需使用較多專用工具，為了保證修理質(zhì)量，維修廠家一般會考慮運回廠家車間修理。

　　這對于鉆井平臺等海上設施增加了運輸工作，延長維修時間。

　　為此，生產(chǎn)廠家推出了翻新缸蓋(回收舊缸蓋)，可節(jié)省維修時間，費用與缸蓋修理相差不大。

　　(2)翻身大修在具備條件的基礎上，盡量回修理廠車間修理。

　　因為相較現(xiàn)場修理，回修理廠車問檢查更全面，油道清潔更徹底。

　　(3)大修檢查和部件更換必須詳細記錄，可能需在下個修理周期更換的非易損件需注明，申購備件時避免漏訂，進口件到貨周期較長，一旦漏訂將影響修理周期。

　　(4)大修后的柴油機回裝到位后，必須測量曲軸軸向竄動量。

　　曾有柴油機大修后運轉(zhuǎn)幾十小時后曲軸斷裂，廠家檢查判斷是柴油機回裝后曲軸受附屬設備干擾，無軸向竄動間隙，導致曲軸扭斷。

　　(5)現(xiàn)場修理時，機器的防護非常重要。

　　例如某平臺在兩臺柴油機中期大修時，由于防護不到位，船廠噴砂除銹的雜質(zhì)進入潤滑油道，導致兩臺柴油機修復不長時問即相繼發(fā)生了拉缸事故。

　　(6)卡特柴油機按生產(chǎn)廠家標準修復后可以達到額定功率，具備試驗條件的可以按照額定負載進行負載試驗。

　　四、結(jié) 語

　　卡特柴油機大修費用高昂，通過合理制定大修周期和選擇大修備件，可以節(jié)省大量維修費用。

　　對于因工況所限總負載率較低的柴油機，建議按照燃油消耗量確定大修周期，從而可以適當延長大修周期。

　　無論是按照總?cè)加拖牧窟€是運行時間確定大修周期，都需要避免人為造成的低負載運行。

　　因為長期低負載運行不僅增加燃油消耗量，而且消耗了柴油機運行時間，相應縮短了大修周期[7]。

　　鉆井平臺工況的特殊性決定了其負載率不會太高，但實際使用中發(fā)現(xiàn)還存在鉆臺與機艙溝通不及時造成的人為低負載運行，新型鉆井平臺、航運船舶等都有一套完善的功率管理系統(tǒng)，在超載時會自動啟動備用柴油機并自動并網(wǎng)供電，即使備用機無法立即補充供電，也會自動限制部分設備功率，避免電網(wǎng)過載斷電。

　　這些安全防護措施可以使柴油機大膽運行在較高的負載狀態(tài)下，降低運行成本也延長了單位時問內(nèi)柴油機大修周期[8]。

　　參考文獻

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　　[7]董海亮，葉仕生，孟慶偉，等.基于長期低負載運行的T70燃氣輪機參數(shù)優(yōu)化[J].科技創(chuàng)新導報，2019，(6)：99100.

　　[8]丁海，***勇.鉆井功率限制系統(tǒng)設計方案[J].中國海洋平臺，2019，(3)：8—12.

　　原創(chuàng)作者系：

　　1.中石化海洋石油工程有限公司上海鉆井分公司

　　趙 偉

　　2.中石化海洋石油工程有限公司 周宏字