一种海上平台用燃油供应设备及供应方法与流程

本发明涉及海上供油技术领域，特别是一种海上平台用燃油供应设备，还涉及上述海上平台用燃油供应设备的供应方法。

背景技术：

当前我国船用燃油供应单元厂家比较多，技术相对成熟，船用燃油供应单元集成增压、加热/冷却、过滤等功能于一体，将燃油从日用油仓抽出，先后经过增压、过滤、混合以及加热/冷却处理，以达到船舶主辅机的使用条件；船用燃油供应单元具备集成度高、占地空间小、多种燃油切换的优点。

海上平台苛刻的环境（高浓度油气的易燃易爆性、高盐浓度的海风的腐蚀性）对燃油供应设备提出严苛的技术要求：设备和控制系统进行防爆设计、抗腐蚀性高、自动化水平高、可靠性高以及灵活性高等；由于船舱安全稳定的环境，导致船用燃油供应单元不具备防爆、防腐、应急处理等能力，并且燃油供应单元设备集成度高，设备灵活性低，因此船用燃油供应单元不能满足为海上平台供油的需求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能够根据当前的工况为海上钻井平台发电机组供应适宜温度、压力、粘度条件的燃油，并且具备灵活性高、安全、可靠的海上平台用燃油供应设备。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供了上述海上平台用燃油供应设备的供应方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种海上平台用燃油供应设备，该设备包括柴油增压模块、燃油增压模块、循环模块，柴油增压模块包括并联设置的柴油调压管路和柴油增压管路，在柴油调压管路上安装有柴油调压阀组，在柴油增压管路上安装有柴油增压泵组，柴油调压管路和柴油增压管路的一端均与外部柴油日用柜连通，柴油调压管路和柴油增压管路的另一端均与循环模块连通；

燃油增压模块包括柴油原油切换阀、燃油清滤管路、并联设置的燃油调压管路和燃油增压管路，在燃油调压管路上安装有燃油调压阀组，在燃油增压管路上安装有燃油增压泵组；柴油原油切换阀的输入端分别通过单向阀与外部柴油日用柜和外部燃油日用柜连通，燃油调压管路和燃油增压管路的一端与柴油原油切换阀的输出端连通，燃油调压管路和燃油增压管路的另一端与燃油清滤管路连通，燃油清滤管路的另一端均与循环模块连通；

循环模块包括循环模块1和循环模块2，循环模块1和循环模块2均包括循环管路，在循环管路上依次连接的柴油撬原油撬切换阀、混油桶、燃油循环泵组、加热器组和粘度测量模块，循环模块1和循环模块2的循环管路的输入端均与柴油增压模块、燃油增压模块来连通，循环模块1和循环模块2的循环管路的输出端分别与外部不同原油发电机连通。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的海上平台用燃油供应设备，在循环管路的输出端还安装有正常应急切换阀，正常应急切换阀的切换输出端与循环管路的输入端与柴油增压模块的连通处连通。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的海上平台用燃油供应设备，在循环管路的输出端还安装有回油管路，在回油管路上安装有回油调压阀组、冷却器、油桶油柜转换阀，油桶油柜转换阀的油桶输出端与混油桶连通，油桶油柜转换阀的油柜输出端连接有柴油原油转换阀，柴油原油转换阀的柴油输出端与外部柴油日用柜连通，柴油原油转换阀的原油输出端与外部原油日用柜连通。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的海上平台用燃油供应设备，所述加热器组若干串联或并联的加热器，加热器上均并联有旁路开关，加热器上还配有安全阀，每个加热器的进出口均配有泄放阀，加热器组的进出口管路上均配有温度计。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的海上平台用燃油供应设备，所述柴油调压阀组和原油调压阀组均由两个并联的调压阀组成。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的海上平台用燃油供应设备，所述柴油增压泵组包括两个并联设置的柴油增压泵，原油增压泵组包括两个并联设置的原油增压泵。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的海上平台用燃油供应设备，所述燃油清滤管路为由自清滤器和旁通滤器并联形成的管路。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的海上平台用燃油供应设备，一种海上平台用燃油供应方法，该方法包括手动、半自动和全自动工作模式，全自动又包括以下工作模式：

（1）冷车启动运行模式

在主机备车状态下，利用柴油增压模块与主机对应的循环模块联合运作的方式对主机进行燃油供给，柴油增压模块增压泵将柴油日用柜内柴油抽取并做一级增压，循环模块的进口处于柴油接口位置，柴油经过混油桶后通过循环泵做二级增压并使柴油在循环模块与主机间循环，主机回油通过板冷后至混油桶；

（2）柴油自动转原油运行模式

主机在冷车模式下启动后带入负载，负载达到后转原油模式，转原油模式是燃油增压模块与主机对应循环模块的联合运作，在进入原油模式后会使柴油增压模块停止，燃油增压模块进口在原油侧，原油增压泵将原油日用柜内原油抽取并做一级增压，燃油循环模块进口处于原油接口位置，原油经过混油桶后通过循环泵做二级增压并使原油在循环模块与主机间循环，同时会根据原油粘度利用电加热器对其进行加热，主机回油通过冷却器降温后至混油桶；

（3）柴油大清洗模式

在原油模式下，主机正常带负载运行，大清洗模式是将燃油增压模块进口转至柴油侧，燃油增压模块增压泵抽取柴油日用柜内柴油，经过循环模块并进入主机消耗；燃油流动管线与原油模式相同，只是循环模块内通过检测燃油粘度决定主机回油是否可以经过冷却器；

（4）柴油小清洗模式

利用柴油增压模块清洗循环模块自身，将循环模块内原油消耗掉；

（5）正常系统停机模式

停止本循环模块内循环泵的运转，同时在不影响另一台循环模块工况的前提下停止与其联合运作的增压模块，本循环模块内及其停止的增压模块内所有阀门恢复初始位置；

（6）应急模式1

应急模式1是无法在循环模块上进行选择的，只有当某种模式下出现特定故障后进行跳转进入；一般情况是本循环模块与燃油增压模块进行联合运作在某种模式下，且燃油增压模块出现故障报警会进入应急模式1，应急模式1工况与冷车模式及小清洗模式相同，该模式主要是在原油模块故障的情况下保证主机供油；

（7）应急模式2

应急模式2是在循环模块出现故障时跳转进入，或者在循环模块上选择进入，任何模式下都可以选择直接进入应急模式2；应急模式2主要是以柴油增压模块作为唯一动力来源进行压力建立，经过循环模块内部大旁通给主机供油；循环模块进口处在柴油侧，同时出口阀门由正常位变为应急位，主机回油经过板冷后不回混油桶，而是回到原油日用柜；

（8）燃油增压模块、柴油增压模块、燃油循环模块通用自动起停模式

各个模式下都有对应的增压泵或循环泵运转，泵组处于一用一备状态，起初工作泵将给予30s进行压力建立，若未能建立将转为备用泵运行，若30s后依旧未能建立，则将停止模块工作并报故障报警；若增压模块与循环模块都已建立起压力，便可进入对应模式；若在进入模式后出现工作泵压力降低到标准下，5s时间内未能重新建立压力则切至备用泵，备用泵则依旧有30s时间进行压力建立。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

（1）设备工作灵活性高，存在手动、半自动和全自动三种工作模式；

（2）燃油切换速度的自适应调节，根据燃油的温度、粘度状态自动调节燃油切换阀门的时间，既保证尽快实现燃油切换，又避免了燃油乳化阻塞问题的出现；

（3）模块化的结构设计，为设备的手动执行部件以及零件的拆卸、维修、保养提供了充足的空间；

（4）操作简单的控制系统，在全自动模式下只需要通过按下几个按钮便实现了作整个燃油供给撬块系统的操作，简单、方便、易上手；

（5）安全性高：应急模式1及应急模式2是自动模式下的保障，此外还有半自动和手动模式，整个系统可靠性逐层递进，保障了海上平台用燃油供应设备的安全可靠运行。

附图说明

图1为本发明的一种结构组成图；

图2为本发明的一种结构连接图；

图3为本发明的系统原理图；

图4为本发明柴油增压模块的系统原理图；

图5为本发明燃油增压模块的系统原理图；

图6为本发明循环模块的系统原理图；

图7为本发明循冷车启动模式的程序流程图；

图8为本发明柴油自动转原油模式的程序流程图；

图9为本发明柴油大清洗模式的程序流程图；

图10为本发明柴油小清洗模式的程序流程图；

图11为本发明正常系统停机模式的程序流程图；

图12为本发明应急模式1的程序流程图；

图13为本发明应急模式2的程序流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1-3，一种海上平台用燃油供应设备，包括柴油增压模块、燃油增压模块以及循环模块1、2，其中柴油增压模块和燃油增压模块在供应侧，循环模块1、2在增压侧；

（1）参照图4，柴油增压模块：

柴油日用柜出口连接柴油增压模块入口，模块入口经手动球阀至双联滤器，连接管路上配有压力表阀及压力表，双联滤器出口至柴油增压泵组，两个泵为并联状态，互为冗余，泵的进口设有手动球阀。两个柴油增压泵出口为单向阀，后连接手动球阀，同时并联后的出口管路上通出仪表管路，接至仪表盘的压力表阀、压力表上，同时仪表管路分支接至仪表盘的压力开关；并联完成后的管路分别通两路，一路进入调压阀组，目的是达到限压作用，调压阀组管路由两个并联的调压阀形成的管路，互为备用，每个调压阀的进出口均有手动球阀，当泵油压力大于设置值，调压阀打开，燃油返回至柴油日用柜，以此达到降低压力的目的，当压力恢复正常时，调压阀自动关闭；另一路经过手动球阀抵达模块出口，出口管路上安装压力表阀、压力表以及压力传感器。

（2）参照图5，燃油增压模块：

燃油增压模块设有两个入口，分别接柴油日用柜及原油日用柜，入口分别接手动球阀后至气动转换阀，即柴油/原油切换阀，气动转换阀两个进口均设有单向阀，防止柴油和原油交叉混合污染；阀门出口接至双联滤器，其管路上配设压力表阀及压力表。双联滤器出口至原油增压泵组，两个泵为并联状态，互为冗余，泵的进口设有手动球阀，两个柴油增压泵出口为单向阀，后连接手动球阀，同时并联后的出口管路上通仪表管路，接至仪表盘的压力表阀、压力表上，同时仪表管路分支接至仪表盘的压力开关；并联完成后的管路由三通变为两路，一路由翅片管路接至调压阀组，调压阀组管路为两个并联的调压阀形成的管路，每个调压阀的进出口均有手动球阀，同时对每一个调压阀设有旁通管路，管路上安装手动球阀，调压阀组管路的出口接回原油增压泵入口；另一支管路进入并联的自清滤器或旁通滤器，通过组合三通阀选择燃油经过自清滤器和旁通滤器，正常工作的过程中，燃油选择接通自清滤器，具备压差报警和自动清洗功能，当自清滤器故障时，接通旁通滤器。模块出口管路通出仪表管路，接至仪表盘的压力表阀、压力表上，同时该仪表管路分支接压力传感器；气动转换阀由通入7公斤的压缩空气，用于驱动燃油切换阀，由于该模块在防爆区，因此不可以使用电动阀，选择安全防爆的气动阀；同样的防爆需求，自清滤器通入4公斤的氮气，用于反冲洗，避免电火花造成原油与空气接触燃烧的风险。

（3）参照图6，循环模块：

循环模块设有两个入口，分别连接柴油增压模块的出口及燃油增压模块的出口，入口分别接手动球阀后至气动转换阀，即柴油撬/原油撬切换阀，气动转换阀两个进口均设有单向阀；紧接着为流量计管路，流量计进出口均有手动球阀，同时为流量计设有旁通管路，管路上安装了手动球阀。经此段管系后便进入混油桶，在混油桶入口安装温度传计监测从油仓里泵送的燃油温度，此外桶身安装压力表和温度计，监测混合燃油的温度和压力。混油桶顶部为液位开关及机械式排气装置，其进出口安装手动球阀，同时设有旁通管路并装有球阀，排气装置出口接往原油日用柜；混油桶出口管路上装有安全阀，混油桶底部设有泄放管路，泄放及安全阀出口均连接至集油槽。混油桶出口连接至燃油循环泵组，两个泵为并联状态，互为冗余，泵的进口设有手动球阀及y型滤器；两个燃油循环泵泵出口为单向阀，后连接手动球阀，同时并联前后的管路通出仪表管路接至仪表盘的压力表阀、压力表上，同时仪表管路分支接至仪表盘的压差开关，泵出口仪表管路分支接压力传感器；之后进入电加热器组，两个电加热器为串联连接，同时配有旁通管路，每个电加热器进出口设有手动球阀，同时旁通管路进出口设有手动球阀，通过球阀的开关实现单加热器通行、双加热器串联通行和旁通管路通行；每个加热器本体上配有安全阀，每个加热器进出口配有泄放阀，加热器组的进出口管路上配有温度计；加热器组出口接粘度测量模块，粘度测量模块主要是粘度计及测量法兰组成，粘度测量模块进出口设有手动球阀，同时配备旁通管路，管路上安装手动球阀；粘度测量模块出口连接至气动转换阀的一个进口，该阀为正常管路或应急管路的切换阀，而粘度测量模块连接的是正常管路侧；应急管路侧联通燃油循环撬柴油进口支路，支路上设有手动球阀，以此支路称为燃油供应设备的“大旁通”；气动转换阀出口接撬块出口双联滤器，双联滤器出口经手动球阀至撬块出口，出口前通出仪表管路接至仪表盘的压力表阀、压力表上，同时仪表管路分支接至压力传感器；在正常管路/应急管路切换阀出口至撬块出口双联滤器管路上进行分支接至主机回油管线，同主机回油管路一同抵达回油调压阀，调压阀进出口设有手动球阀，调压阀出口接至气动转换阀，该气动转换阀为板冷/冷却器旁通管路切换阀；三通阀选择通入板冷或者冷却器旁通管路，板冷指的是板式冷却器，旁通由一调压阀及调压阀进出口的手动球阀组成；板式冷却器冷侧的进出口分别安装了蝶阀，油的进出管路分别安装了泄放管路及温度计，板冷油的出口与冷却器旁通管路出口汇集通至气动转换阀，该阀为回油至混油桶或回油至日用柜选择阀；回混油桶则直接经过一单向阀回至混油桶，若回日用柜则管路通往日用柜调压阀，调压阀进出口设有手动球阀；调压阀出口与手动三通阀入口相连，该阀将选择回油若是回日用柜，则是选择回柴油日用柜还是原油日用柜。

1、本申请的工作模式：

由于海上的使用环境对设备的可靠性和安全性要求非常严苛，因此在进行控制系统设计时，需要考虑到多种工况，因此燃油供应设备也需具有多种工作模式，主要存在手动模式、半自动模式以及全自动模式三大类；其中全自动模式存在如下八种工作模式：

（1）参考图7，冷车启动运行模式：

在主机备车状态下，利用柴油增压模块与主机对应燃油循环模块联合运作的方式对主机进行燃油供给；柴油增压模块增压泵将柴油日用柜内柴油抽取并做一级增压，燃油循环模块进口处于柴油位置，柴油经过混油桶后通过循环泵做二级增压并使柴油在循环模块与主机间循环；主机回油通过板冷后至混油桶。

（2）参考图8，柴油自动转原油运行模式：

主机在冷车模式下启动后带入负载，负载达到后转原油模式，转原油模式是燃油增压模块与主机对应循环模块的联合运作，在进入原油模式后会使柴油增压模块停止。燃油增压模块进口在原油侧，原油增压泵将原油日用柜内原油抽取并做一级增压，燃油循环模块进口处于原油位置，原油经过混油桶后通过循环泵做二级增压并使原油在循环模块与主机间循环，同时会根据原油粘度利用电加热器对其进行加热，主机回油通过冷却器旁通管路后至混油桶。

柴油大清洗

（3）参考图9，柴油大清洗模式：

在原油模式下，主机正常带负载运行；大清洗模式是将燃油增压模块进口转至柴油侧，燃油增压模块增压泵抽取柴油日用柜内柴油，经过循环模块并进入主机消耗，以此来消耗系统内的原油，从而达到清洗燃油增压模块及循环模块内原油的目的；燃油流动管线与原油模式相同，只是循环模块内通过检测燃油粘度决定主机回油是否可以经过板冷。

（4）参考图10，柴油小清洗模式：

若两台循环模块均工作在原油模式下，本台循环模块需进入大清洗模式，因燃油增压模块与另一台循环模块工作在原油模式，不可转为柴油，所以本台循环模块在转大清洗模式时会跳转为小清洗模式（同时可在原油模式下人为转入小清洗模式）；小清洗模式工况与冷车模式及应急模式1相同，利用柴油增压模块清洗循环模块自身，将本循环模块内原油消耗掉。

（5）参考图11，正常系统停机模式：

停止本循环模块内循环泵的运转，同时在不影响另一台循环模块工况的前提下停止与其联合运作的增压模块；本循环模块内及其停止的增压模块内所有阀门恢复初始位置。

（6）参考图12，应急模式1（柴油增压模块-循环模块供油）

应急模式1是无法在循环模块上进行选择的，只有当某种模式下出现特定故障后进行跳转进入；一般情况是本循环模块与燃油增压模块进行联合运作在某种模式下，且燃油增压模块出现故障报警（一般为原油增压泵压力无法建立）会进入应急模式1，应急模式1工况与冷车模式及小清洗模式相同。该模式主要是在原油模块故障的情况下保证主机供油。

（7）参考图13，应急模式2（柴油增压模块直供主机）

应急模式2是在循环模块出现故障时（一般为燃油循环模块循环泵压力无法建立）跳转进入，或者在循环模块上选择进入，任何模式下都可以选择直接进入应急模式2；应急模式2主要是以柴油增压模块作为唯一动力来源进行压力建立，经过循环模块内部大旁通（进入循环模块后直接通过管线抵达循环模块出口，相当于旁通掉整个循环模块）给主机供油；循环模块进口处在柴油侧，同时出口阀门由正常位变为应急位，主机回油经过板冷后不回混油桶，而是回到原油日用柜。

（8）燃油增压模块、柴油增压模块、燃油循环模块通用自动起停模式

各个模式下都有对应的增压泵或循环泵运转，泵组处于一用一备状态，起初工作泵将给予30s进行压力建立，若未能建立将转为备用泵运行，若30s后依旧未能建立，则将停止模块工作并报故障报警（压力建立的标准依据为压力或压差开关）；若增压模块与循环模块都已建立起压力，便可进入对应模式。若在进入模式后出现工作泵压力降低到标准下，5s时间内未能重新建立压力则切至备用泵，备用泵则依旧有30s时间进行压力建立。

2、本申请的发明要点：

（1）海上平台用燃油供应设备的电气集成与控制

控制系统决定燃油供应设备的自动化水平，由于设备工作区域的危险性，对控制系统的电气设计提出了高要求。根据燃油供应设备的功能：燃油增压模块供应燃油、燃油自动切换、燃油泵自动切换、自动过滤、压差报警、故障报警；柴油增压模块供应柴油、柴油泵自动切换、压差报警、故障报警；循环模块循环泵自动切换、压差报警、粘度和温度控制、加热器加热功率控制、故障报警、液位报警、自动排气、气动阀平滑控制等。

（2）模块化结构和电气设计技术

在结构方面，由于供油设备的工作原理几近相同，为了提高设备的可移动性、灵活性，满足不同情况下的燃油供应条件（仅在正常运行时采用原油以降低成本，其他所有的启动、停机和应急采用柴油）；因此在进行设计时，需要结合模块的功能和结构进行设计，从而提高模块的功能性和灵活性。

电气的模块化设计主要是降低控制系统的复杂性，通过针对柴油、原油的增压、加热、冷却以及粘度控制等功能分析，结合燃油供应设备的工作模式，分别进行模块化电气设计。模块化设计降低了控制系统的复杂性，提高了控制系统的稳定性和可靠性。

（3）燃油的平滑切换和自适应调节技术

当燃油在柴油和原油间切换时，如果速度过快将导致燃油管道结晶，损坏过滤系统，如果设置过长时间来切换，导致柴油成本上升。为了改变这个问题，该项目采用的自动调节的燃油切换技术，系统通过计算燃油的温度变化率来自动调节转速的快慢；如当温度变化率大于2℃/min时，气动阀将暂停一段时间直至温度变化率达到合理范围，当温度变化率过低时，通过加快阀门的转动，增大燃油的温度变化率，以满足快速供油的目的；采用该技术，实现了燃油的平滑切换和自动调节切换时间的功能。

3、本发明的有益效果：

（1）设备工作灵活性高，存在手动、半自动和全自动三种工作模式；

（2）燃油切换速度的自适应调节，根据燃油的温度、粘度状态自动调节燃油切换阀门的时间，既保证尽快实现燃油切换，又避免了燃油乳化阻塞问题的出现；

（3）模块化的结构设计，为设备的手动执行部件以及零件的拆卸、维修、保养提供了充足的空间；

（4）操作简单的控制系统，在全自动模式下只需要通过按下几个按钮便实现了作整个燃油供给撬块系统的操作，简单、方便、易上手；

（5）安全性高：应急模式1及应急模式2是自动模式下的保障，此外还有半自动和手动模式，整个系统可靠性逐层递进，保障了海上平台用燃油供应设备的安全可靠运行。