节能型原油发电机组燃料供给装置的制作方法

1.本发明属于柴油机节能技术领域，具体涉及一种节能型原油发电机组燃料供给装置。


背景技术：

2.目前南海在建的大型海工钻井平台一般选用经济性较好的可燃烧原油的发电机组作为平台电站主动力，平台电站功率一般在为11000～34000kw，为了满足电站冗余设计要求，平台一般安装2～4台原油发电机，运行时部分机组投入工作，保留有1～2台原油发电机组处于热备状态，即燃油、压缩空气、冷却水等原油发电机组运行所需介质处于连续供给状态，满足原油发电机随时起机的需求。
3.原油发电机组单机功率一般分为5500kw、7600kw、8500kw，为了满足平台电力需求，工作时需要多台机组并网运行为平台提供电力，且24h全天候不间断工作。
4.原油发电机组需要不间断运行的前提条件之一为其配套的燃料供给装置不间断运行。另外，为了防止机组中的燃料的凝固，需要增压泵一直为备用机组提供一定温度和压力的燃料，保证机组及其连接管系中的燃料处于流动状态；运行机组工作过程中未全部使用的燃料流经机组及其连接管系，保证燃料也处于流动状态。
5.原油发电机组的燃料供给系统一般为1套/平台，燃料供给系统中包括燃料供给泵和燃料增压泵两种泵浦，其中燃料供给泵的流量为平台所有机组所需燃料体积流量的1.5倍，燃料增压泵的流量为平台所有原油发电机组所需燃料体积流量的3倍，泵浦流量均选择的比较大，一方面是为了满足原油发电机组在突加负荷时燃料恒压供给的需求，另一方面是在因泵浦长时间使用，工作效率降低后，仍能满足机组足额燃料供给的需求。然而目前海工平台上在用的原油发电机组燃料供给系统所选用的螺杆泵均为恒速螺杆泵，使用恒速螺杆泵能使燃料供给系统简单，但也存在以下几方面的问题。
6.第一、泵组功率浪费较大；
7.螺杆泵为容积式泵，泵转速为额定转速，流量为额定流量。海工平台上机组工作负荷一般低于75％额定功率，另外一般留有1台机组处于停机备用状态，因此燃料供给泵和燃料增压泵的流量比柴油机需求的燃料流量大较多。以4台7600kw原油发电机组组成的电站计算，匹配的燃油供给泵的参数：流量14.5m3/h、功率5.5kw，燃油增压泵的参数：流量30m3/h、功率11.5kw；4台原油机组按照3用1备的方式工作，运行机组按照75％额定功率计算，则总计需要的燃料的体积流量约为4m3/h，即燃料供给泵流量的利用效率约为27.5％，其多余流量都通过稳压阀回流到燃料储存柜中；燃料增压泵的流量按照柴油机额定功率所需燃油流量的1.5倍计算，则燃料增压泵的利用率约为20％，其多余流量都循环进入增压泵的吸口。燃料供给泵和燃料增压泵的实际运行功率约为17kw，但实际有效的泵功率约为3.8kw，因此泵功率浪费严重。
8.第二、燃料供给单元的工作可靠性降低，维修工作量较大。
9.燃料供给泵和燃料增压泵均采用恒速电机驱动，则泵组的螺杆、机械轴封、轴承等
运动部件寿命衰减较快，易出现因螺杆磨损而导致的泵送效率降低，轴封漏泄，短周期的频繁更换轴承等问题，使无人值守原油发电机组对人的依赖增大，不利于设备安全运维。
10.燃料供给单元的核心部件为燃料供给泵和燃料增压泵，其运行可靠，各部件工作寿命的延长均对原油发电机组的安全运行至关重要。同时提升燃料供给单元的工作效率将对平台带来可观的经济效益和环境效益，以4台7600kw原油机组按照3用1备的方式工作，运行机组按照75％额定功率工作计算，则泵组每年可节约电能约为115632kw.h，co2减排约115285kg。
11.目前，现用的海工平台原油发电机组的燃料供给系统虽能很好的满足燃料的流量、压力、粘度控制的功能需求，但是工作效率较低，不能很好的满足绿色节能的发展要求，同时工作寿命和工作可靠性有待进一步的提升。因此有必要提出改进。


技术实现要素：

12.本发明解决的技术问题：提供一种节能型原油发电机组燃料供给装置，本发明旨在降低燃料供给泵的运行功率，减少泵组运动部件的单位时间磨损率，延长泵组的使用寿命，提升燃料供给单元工作可靠性。
13.本发明采用的技术方案：节能型原油发电机组燃料供给装置，包括燃料储存罐、变频恒压泵a、变频恒压泵b、变频恒压泵c、变频恒压泵d、混油筒、储压筒，还包括与原油发电机组的燃料供给入口连接的机组截止止回阀，对应安装于原油发电机组燃料回油管路上的机组背压阀，以及机组三通转换阀；
14.所述变频恒压泵a和变频恒压泵b并联设置互为备用，所述变频恒压泵a和变频恒压泵b的进口总路与燃料储存罐连接且出口总路通过流量测量装置与混油筒进口连接；所述变频恒压泵c和变频恒压泵d并联设置互为备用，所述变频恒压泵c和变频恒压泵d进口总路与混油筒出口连接且出口总路通过燃料过滤和粘度调节装置与机组截止止回阀的进口管路连接；
15.所述变频恒压泵a和变频恒压泵b的出口总管上设有压力传感器a，所述变频恒压泵c和变频恒压泵d的出口总管上设有压力传感器b；
16.所述变频恒压泵a和变频恒压泵b的出口管通过稳压阀a连通到燃料储存罐；所述混油筒通过放气阀连通到燃料储存罐；所述机组截止止回阀的进口管路通过稳压阀b连通到混油筒，所述机组截止止回阀的进口管上连接有储压筒；
17.所述机组三通转换阀第一端口与机组背压阀连接，所述机组三通转换阀第二端口连通燃料储存罐，所述机组三通转换阀第三端口连通到混油筒。
18.对上述技术方案的进一步限定，所述变频恒压泵a和变频恒压泵b进口总管与燃料储存罐的连接管路上设有过滤器，所述变频恒压泵a的出口管上设有截止止回阀a，所述变频恒压泵b的出口管上设有截止止回阀b；
19.所述变频恒压泵c的出口管上设有截止止回阀c，所述变频恒压泵d的出口管上设有截止止回阀d。
20.对上述技术方案的进一步限定，所述流量测量装置包括流量计和流量计旁通阀，所述流量计和流量计旁通阀并接在一起。
21.对上述技术方案的进一步限定，所述燃料过滤和粘度调节装置包括加热器、自净
滤器和自净滤器旁通滤器、以及粘度计和粘度计旁通阀，所述自净滤器和自净滤器旁通滤器并接，所述粘度计和粘度计旁通阀并接，所述加热器与自净滤器和自净滤器旁通滤器的共同连接一端连接，所述自净滤器和自净滤器旁通滤器的共同连接另一端与粘度计和粘度计旁通阀的共同连接一端连接。
22.本发明与现有技术相比的优点：
23.1、本方案在不改变现有的原油发电机组燃料供给单元总体布局的基础上，将原来的恒速螺杆泵更改为变频恒压泵，在满足原油发电机组燃料供给流量、压力、粘度、清洁度等不变的情况下，降低了泵组的运行转速，一方面有效降低了泵组的运行功率，提升燃料供给效率，达到了节能目的；另一方面泵组转速的降低，使螺杆泵的运动部件如：螺杆、机械轴封、轴承等磨损较小，减少泵组运动部件的单位时间磨损率，延长了泵组的工作寿命，进而提升了燃料供给单元的可靠性。
24.2、本方案在机组截止止回阀的进口管上连接有储压筒，满足原油发电机组在突加、突卸负荷时，原油发电机组入口燃料压力的稳定；
25.3、本方案中变频恒压泵a和变频恒压泵b的压力传感器a安装于泵出口总管道上，一方面压力比较平稳，不会因为距离泵出口比较近而出现压力检测值抖动的情况，另外压力传感器a不设置在混油筒上，防止了压力信号变化的迟滞而引起燃料供给单元压力的波动；同理变频恒压泵c和变频恒压泵d的压力传感器b16安装于泵出口总管道上，且不安装在储压筒18上；
26.4、本方案中变频恒压泵a和变频恒压泵b可根据原油发电机组的功率自动调节转速，匹配合适的燃油供给量，改变了现有方案中恒速螺杆泵依靠稳压阀溢流稳压而造成的电能损耗，降低了泵的转速，减少了运动部件对螺杆、机械轴封、轴承等部件磨损，延长了泵组的使用寿命；
27.5、本方案中变频恒压泵c和变频恒压泵d可根据原油发电机组回油量和耗油量的多少，自动调节转速，改变了现有方案中恒速螺杆泵依靠稳压阀溢流稳压而造成的电能损耗，降低了泵的转速，减少了运动部件如螺杆、机械轴封、轴承等部件磨损，延长了泵组的使用寿命。
附图说明
28.图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
30.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括
所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
31.请参阅图1，详述本发明的实施例。
32.节能型原油发电机组燃料供给装置，如图1所示，包括燃料储存罐1、变频恒压泵a3、变频恒压泵b4、变频恒压泵c12、变频恒压泵d13、混油筒11、储压筒18；本实施例中对应4台原油发电机组，还包括与4台原油发电机组的燃料供给入口连接的机组截止止回阀，分别为截止止回阀e19、截止止回阀f20、截止止回阀g21、截止止回阀h22；对应安装于4台原油发电机组燃料回油管路上的机组背压阀，分别为背压阀a24、背压阀b25、背压阀c26、背压阀d27；还包括机组三通转换阀，分别为三通转换阀a28、三通转换阀b29、三通转换阀c30、三通转换阀d31。
33.所述变频恒压泵a3和变频恒压泵b4并联设置互为备用，所述变频恒压泵a3和变频恒压泵b4的进口总路与燃料储存罐1连接，所述变频恒压泵a3和变频恒压泵b4进口总管与燃料储存罐1的连接管路上设有过滤器2；所述变频恒压泵a3和变频恒压泵b4的出口管路通过流量测量装置9与混油筒11进口连接，所述变频恒压泵a3的出口管上设有截止止回阀a6，所述变频恒压泵b4的出口管上设有截止止回阀b7；所述变频恒压泵a3和变频恒压泵b4的出口总管上设有压力传感器a8。所述变频恒压泵a3和变频恒压泵b4的出口管通过稳压阀a5连通到燃料储存罐1。所述混油筒11通过放气阀10连通到燃料储存罐1。
34.所述变频恒压泵c12和变频恒压泵d13并联设置互为备用，所述变频恒压泵c12和变频恒压泵d13进口总路与混油筒11出口连接，所述变频恒压泵c12和变频恒压泵d13的出口总路通过燃料过滤和粘度调节装置17与截止止回阀e19、截止止回阀f20、截止止回阀g21、截止止回阀h22的进口总路连接；所述变频恒压泵c12的出口管上设有截止止回阀c14，所述变频恒压泵d13的出口管上设有截止止回阀d15；所述变频恒压泵c12和变频恒压泵d13的出口总管上设有压力传感器b16。
35.所述截止止回阀e19、截止止回阀f20、截止止回阀g21、截止止回阀h22的进口管路通过稳压阀b23连通到混油筒11；所述截止止回阀e19、截止止回阀f20、截止止回阀g21、截止止回阀h22的进口总管连接有储压筒18。
36.所述三通转换阀a28、三通转换阀b29、三通转换阀c30、三通转换阀d31第一端口分别与背压阀a24、背压阀b25、背压阀c26、背压阀d27连接，所述三通转换阀a28、三通转换阀b29、三通转换阀c30、三通转换阀d31第二端口均连通燃料储存罐1，所述三通转换阀a28、三通转换阀b29、三通转换阀c30、三通转换阀d31第三端口均连通到混油筒11。
37.所述流量测量装置9包括流量计32和流量计旁通阀33，所述流量计32和流量计旁通阀33并接在一起。
38.所述燃料过滤和粘度调节装置17包括加热器34、自净滤器35和自净滤器旁通滤器36、以及粘度计37和粘度计旁通阀38，所述自净滤器35和自净滤器旁通滤器36并接，所述粘度计37和粘度计旁通阀38并接，所述加热器34与自净滤器35和自净滤器旁通滤器36的共同连接一端连接，所述自净滤器35和自净滤器旁通滤器36的共同连接另一端与粘度计37和粘度计旁通阀38的共同连接一端连接。
39.其中：
40.燃料储存罐1用于存放燃料油；
41.变频恒压泵a3和变频恒压泵b4为燃料供给泵，用于为补充原油发电机组消耗的燃
料，两套泵浦互为备用；
42.流量测量装置9用于监测原油发电机组消耗的燃油量；
43.混油筒11用于接收变频恒压泵a3和变频恒压泵b4输送的燃料油，接收原油发电机组流经三通转换阀a28、三通转换阀b29、三通转换阀c30、三通转换阀d31的原油发电机组的回油，并为变频恒压泵c12和变频恒压泵d13的入口提供带有一定压力的燃料油；
44.变频恒压泵c12和变频恒压泵d13为燃料增压泵，用于为原油发电机组燃料增压，两套泵组互为备用；
45.燃料过滤和粘度调节装置17用于过滤燃料中的杂质和调节燃料的粘度；储压筒18用于燃料压力缓冲，当原油发电机组突加、突卸负荷时，保持燃料供给系统压力的稳定；
46.截止止回阀e19、截止止回阀f20、截止止回阀g21、截止止回阀h22对应连接4台原油发电机组燃料供给入口，可手动操作切断/接通燃料的供给；
47.背压阀a24、背压阀b25、背压阀c26、背压阀d27对应安装于4台原油发电机组燃料回油管路，设定压力一般约为5bar，用于保持原油发电机组燃料管系有一定的压力，以满足原油发电机组高压油泵工作对燃料压力的需求；
48.三通转换阀a28、三通转换阀b29、三通转换阀c30、三通转换阀d31为手动三通转换阀，正常工作时用于联通原油发电机组的回油管系和混油筒，保证机组及其连接管系中的燃料一直处于流动状态，防止常温高粘度的燃料凝固在管道中，阻塞管道。
49.具体工作方式如下：
50.1)首次启动
51.原油发电机组启动前，首先将变频恒压泵a3和变频恒压泵b4的工作压力设定为0.5mpa，将变频恒压泵c12和变频恒压泵d13的工作压力设定为0.7mpa；开启截止止回阀e19、截止止回阀f20、截止止回阀g21、截止止回阀h22，三通转换阀a28、三通转换阀b29、三通转换阀c30、三通转换阀d31工作于联通原油发电机组回油管系和混油筒的状态；开启燃料供给单元的变频恒压泵a3(变频恒压泵b4设为备用泵组)，此时由于泵后管系为空管系，压力传感器a8无压力，变频恒压泵a3工作于额定流量状态，当混油筒11注满油后，开启变频恒压泵c12(变频恒压泵d13设为备用泵组)，此时因泵后管系为空管系，压力传感器b16无压力，变频恒压泵c12工作于额定流量状态；当系统建压后，且混油筒11上放气阀10无空气流出后，燃料供给单元可投入原油发电机组正常供油使用状态。
52.2)正常工作
53.当原油机组停机时，则理论燃料消耗为0，此时变频恒压泵c12(变频恒压泵d13设为备用泵组)因无燃料消耗，工作于最低流量状态，维持原油发电机组及其连接的管系内燃料处于流动状态即可；变频恒压泵a3(变频恒压泵b4设为备用泵组)工作于最低流量状态，多余的燃料油通过稳压阀a5回流至燃料储存罐1。
54.当原油发电机组启动后，一台或多台原油发电机组运行时，随着机组总输出功率的变化，变频恒压泵a3在满足设定压力下工作，自动改变转速为混油筒补充燃料，此时稳压阀a5处于关闭状态；变频恒压泵d13同理也在设定压力下工作，根据原油发电机组回油量和耗油量的多少，自动调节转速，此时稳压阀b23也处于关闭状态。
55.本发明在不改变现有的原油发电机组燃料供给单元总体布局的基础上，将原来的恒速螺杆泵更改为变频恒压泵，在满足原油发电机组燃料供给流量、压力、粘度、清洁度等
不变的情况下，降低了泵组的运行转速，一方面有效降低了泵组的运行功率，提升燃料供给效率，达到了节能目的；另一方面泵组转速的降低，使螺杆泵的运动部件如：螺杆、机械轴封、轴承等磨损较小，减少泵组运动部件的单位时间磨损率，延长了泵组的工作寿命，进而提升了燃料供给单元的可靠性。
56.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
57.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。