Силова частина дизельного пожежного насоса, який використовується на певній морській станції екстреної допомоги, використовує дизельний двигун John Deere серії 6135 з електронним уприскуванням палива. Під час багатотижневих випробувань було виявлено, що вихлопна труба дизельного двигуна стала червоною, температура вихлопної труби перевищувала норму, швидкість була нестабільною, спостерігалася сильна тряска. Після перевірки впускної труби, масляного контуру, подвійного турбінного механізму та проміжного охолоджувача дизельного двигуна було остаточно виявлено, що вихлопний шланг був розірваний, трос корозійний, механізм турбіни пошкоджений і зношений, а проміжний охолоджувач розіржав і витік морської води. Завдяки технічному обслуговуванню несправних деталей і заміні інтеркулера вищевказані проблеми дизельного пожежного насоса були повністю усунені, а обладнання відновлено до нормальної роботи.
Базова структура дизельного пожежного насоса
Аварійний пожежний насос є останнім засобом пожежогасіння у випадку пожежі на платформі, який може врятувати життя всіх на платформі та захистити безпеку всього обладнання в критичні моменти.
Тому аварійні пожежні насоси є невід'ємною частиною платформного обладнання. Враховуючи важливість аварійних пожежних насосів, частина двигуна пожежного насоса повинна проходити регулярне технічне обслуговування, перевірку та ремонт.
Дизельний пожежний насос John Deere розроблено та встановлено на 17-метровій палубі морської платформи у 2012 році (відкрите розміщення). Після 8 років експлуатації корпус дизельного двигуна зазнав сильної корозії в багатьох областях через високу солоність і вологість навколишнього середовища в морі. На основі цього наприкінці 2020 року на платформу було встановлено незалежний захист від блоку підйому, а також проведено модифікації дистанційного та іншого електронного керування.
Загальний принцип роботи дизельного пожежного насоса такий:
Після запуску дизельного пожежного насоса (натисканням кнопки запуску локально або дистанційно, починаючи з центральної диспетчерської або змінюючи тиск на виході мережі пожежної труби), електродвигун 24 В постійного струму приводиться в дію від батареї для приводу обертання маховика. Маховик приводить в рух колінчастий вал, а колінчастий вал приводить в дію поршень для стиснення повітряно-дизельної суміші. Після того, як туманна суміш піддається тиску, вона послідовно запалюється через шість комплектів свічок запалювання, щоб запустити дизельний двигун.
Після фільтрації температура свіжого повітря підвищиться після турбонаддуву, а потім проміжним охолоджувачем охолодиться до 25-60 градусів, щоб запобігти надто високій температурі стисненого повітря в циліндрі та розрідженню потоку повітря, що призведе до при недостатньому згорянні дизеля і зниженні потужності.
Інтеркулер в цьому пристрої охолоджується морською водою. Коли пожежний насос працює нормально, морська вода буде забиратися з випускного трубопроводу морської води до проміжного охолоджувача, де вона обмінюватиметься теплом зі стисненим повітрям. Після теплообміну морська вода буде скидатися в море, а охолоджений стиснений газ надходитиме в циліндр для спалювання, що дозволить дизельному двигуну видавати потужність.
Усунення несправностей, виявлення проблем і керування процесом
1. Вихлопний контур м'який
У вимкненому стані через розрив з'єднання виявлено значний зазор у випускному шлангу, з'єднаному з вихлопним коліном і вхідним трубопроводом інтеркулера з правого боку дизельного двигуна;
Закріплені з’єднувальні стрижні з обох боків шланга піддані сильній корозії та від’єдналися від кріпильних болтів.
Після аналізу вихлопний шланг фіксується фіксованими шатунами з обох сторін, які відіграють роль у фіксації та амортизації. Через суворе морське середовище шатуни піддаються корозії та ламаються. Витяжний шланг не має опори та фіксації. Під час численних щотижневих випробувань вібрація високої температури та високого тиску вихлопного тиску викликала сильну вібрацію шланга протягом тривалого часу, що зрештою призвело до механічної втоми, розтріскування та витоку повітря.
Розрив випускного шланга дизельного двигуна
рішення:
Замініть випускний шланг на новий і замок із нержавіючої сталі;
Переробити нову кріпильну штангу шланга і відновити установку після антикорозійної обробки.
2. Несправність механізму турбонаддуву, пошкодження троса
Згідно з техобслуговуванням даний дизельний пожежний насос пройшов технічне обслуговування в середині жовтня 2019 року. Через блокування механізму турбокомпресора замінено новий турбокомпресор.
Протягом періоду тестування 2019-2022 він зазнав багаторазових ремонтів і наразі показує таку ефективність:
Після запуску двигун працює нормально протягом однієї хвилини. Коли тиск води в насосі досягає 10 МПа, вихлопна труба стає червоною та перегрівається, швидкість двигуна нестабільна, і виникає явище масляної вантажівки, що виділяє густий чорний дим. Двигун сильно тремтить, а через тертя між лопатями турбокомпресора та спіралью утворюються іскри.
Ненормальна температура турбокомпресора і горить червоним
Ненормальна робота дизельного двигуна, в тому числі:
1. Передавальний механізм турбокомпресора несправний, і турбокомпресор не відкривається нормально. Приблизно через дві хвилини роботи корпус турбокомпресора горить червоним.
2. Нестабільна швидкість дизельного двигуна призводить до нестабільного тиску та робочого об’єму пожежного насоса.
3. Під час роботи дизель-генераторної установки з вихлопної труби виділяється густий чорний дим.
Оглянувши різні системи дизеля, обслуговуючий персонал попередньо встановив наявність механічної несправності всередині турбокомпресора дизеля.
Під час перевірки обслуговуючий персонал встановив, що:
Знос мідної втулки і вала турбокомпресора викликає збільшення поздовжнього і осьового зазору. Між лопатками впускної турбіни турбокомпресора та спіральною оболонкою виникає тертя, і утворене сміття потрапляє між клапаном і кільцем сідла клапана через впускний канал. Щільна кришка між кільцем сідла клапана та клапаном зношена, що призводить до поганої герметичності. Деякі високотемпературні гази та гази під високим тиском проходитимуть через впускний клапан, впускну трубу та проміжний охолоджувач, доки не будуть вимиті з впускного отвору повітряного фільтра, спричиняючи підвищений опір впуску, недостатнє всмоктування, неповне згоряння та неповне згоряння дизельного палива у вихлопній трубі. Вихлопна труба червоніє, недостатня потужність, падає швидкість, виникають інші явища.
Починаючи випробування на навантаження дизельного пожежного насоса, було виявлено, що у випускному колекторі стався сильний витік повітря, що призвело до зменшення потоку газу та перетворення тепла на стороні турбіни турбокомпресора, що спричинило низьку швидкість турбокомпресора та зниження кількість повітря, що надходить у циліндр, що призводить до високої температури вихлопу та червоної вихлопної труби.
Робота з проблемами витоку вихлопної труби:
1. Зніміть глушник і сильфон
2. Злийте охолоджуючу воду з пристрою
3. Зніміть турбокомпресор і розберіть його для перевірки (за винятком будь-яких пошкоджень турбокомпресора)
4. Після зняття випускного колектора та інших відповідних компонентів було виявлено, що прокладки вихлопної труби циліндрів 5 і 6 були пошкоджені, що спричинило витік повітря. Шість нових прокладок вихлопної труби виготовлені з графітового матеріалу
5. Знову встановіть випускний колектор, заново встановіть турбокомпресор, заново встановіть глушник, відремонтуйте та встановіть його та перевірте пристрій. Спочатку обійдіть виконавчий механізм турбокомпресора, обмотайте штекер ланцюга керування ізоляційною стрічкою та дайте потужності турбокомпресора досягти максимуму;
Під час першого випробування важіль приводу турбокомпресора було піднято вгору в неправильному напрямку та відкрито не повністю, в результаті чого вихлопна труба все ще стала червоною;
Друге випробування було проведено, потягнувши шток приводу вниз у правильному напрямку. Обороти турбокомпресора нормальні, вихлопна труба не червоніє, оберти дизеля теж нормальні. Після роботи понад 10 хвилин машина нормально зупинилася, і тест було завершено.
Причиною пошкодження прокладки вихлопної труби може бути те, що діаметр між гофрованою трубою вихлопної труби та глушником став меншим, а діаметр впускного кінця глушника також дуже малий, що спричиняє збільшення вихлопу. зворотний тиск. З часом пошкоджується прокладка випускного колектора.
Рекомендується повторно обробити вихлопну трубу. Діаметр вихлопної труби буде збільшуватися з кількістю вигинів і довжиною, і немає можливості стати меншою, ніж раніше.
Оберніть штекер схеми керування приводом турбокомпресора ізоляційною стрічкою, і його не потрібно повторно підключати.
Не впливає на використання. (Спочатку персонал платформи також зафіксував виконавчий механізм турбокомпресора, потягнувши вниз шток, але не вийняв штекер лінії керування, який міг легко пошкодити виконавчий механізм. Таким чином, ланцюг штекера тепер видалено).
Після заміни механізму турбіни та проведення кількох випробувань її було запущено та працювало протягом 5-10 хвилин із номінальним вихідним навантаженням. Температура вихлопу залишалася стабільною на рівні 400-500 градусів, а область турбокомпресора більше не стала червоною. Проблема була вирішена.
3. Кілька кодів несправностей відображаються локально
Під час початкового технічного обслуговування було виявлено, що кілька кодів попереджень про несправності відображалися на локальному моніторі, включаючи попередження зв’язку SPN3822 для випускного циркуляційного насоса 2-го ступеня (кабель другого датчика ECR) і попередження про від’єднання SPN641 для приводу турбіни.
Сигнал про несправність, який відображається на модулі локального блоку керування, є кодом SPN3822, який є результатом попередньої перевірки проблеми заклинювання турбокомпресора. Оскільки турбокомпресор не може автоматично визначити та виконати ступінь відкриття, щоб запобігти неправильній роботі механізму турбіни, з’єднувальний кабель циркуляційного насоса вихлопу було від’єднано вручну. Лише пізніше відновивши турбінний механізм і підключивши кабель, можна усунути відповідний код несправності.
Модуль локального блоку керування відображає інший код несправності SPN641, що вказує на збій зв’язку між клапаном VGT приводу турбокомпресора двигуна та ECM. Під час інспекції на місці виявлено, що в джгуті проводів між ECM і локальним блоком керування є два корозійні та зламані дроти, які, як виявилося, були робочим проводом живлення (J1-H3AI-H4) клапана VGT приводу , викликаючи збій зв’язку між ECM і клапаном VCT.
Цей роз’єм належить до спеціалізованих роз’ємів і не підлягає розбиранню для обслуговування, тому з ним можна працювати лише на місці. Дві лінії живлення клапана VCT JH31-H4 обжимаються на круглій клемній колодці, потім вставляються в круглий штифт і міцно зав’язуються стяжками, щоб запобігти поганому контакту. Після обробки зв’язок між ECM і VCT є нормальним, і код SPN641 більше не відображається.
4. Корозія, розрив і витік води інтеркулера
Після видалення м’якого з’єднання вихлопної труби та використання ліхтарика для освітлення інтеркулера виявилося, що на ребрах охолодження інтеркулера є суцільні краплі води. Під час торкання рукою були зернисті краплі води з сильним рибним запахом морської води, що було визначено як корозія та перфорація теплообмінної трубки інтеркулера.
Інтеркулер використовує супутню морську воду для охолодження свіжого повітря після турбонаддуву. Морська вода є сильно корозійною, що спричиняє витік води в теплообмінних трубах інтеркулера. Завдяки високому розташуванню інтеркулера, у найвищій точці двигуна, і тому факту, що морська вода досягає інтеркулера лише після запуску двигуна. Коли двигун працює, морська вода проходить через інтеркулер і надходить у впускний колектор перед тим, як потрапити в циліндр. Погане згоряння в циліндрі спричиняє утворення нагару та водяної пари, які додатково роз’їдають клапани та кільця сідла. Посилюється знос всередині циліндра, зношуються поршень і поршневі кільця.
Після визначення корозійної перфорації проміжного охолоджувача, враховуючи, що хоча морська вода є корозійною, кількість просочування не надто велика, а дизельний пожежний насос є критично важливим аварійним обладнанням і знаходиться в резервному режимі, демонтувати та ремонтувати не дозволяється інтеркулер давно. Рекомендується, щоб місце нафтопромислу:
1. Зменшити частоту тестування обладнання та перейти від щотижневого до два рази на місяць;
2. Терміново придбати інтеркулер і своєчасно його замінити.
3, Резюме дослідження та резервні пропозиції:
Після детальної перевірки різними силами технічного обслуговування на нафтовому родовищі було виявлено та вирішено, що дизельний пожежний насос мав недостатню потужність і нагрівання турбіни через корозію, аномально високі температури та інші причини. Згодом дизельний пожежний насос було відновлено в нормальному режимі очікування шляхом заміни запасних частин і зміни робочих процедур.
Через те, що обладнання імпортується з США, цикл замовлення запчастин відносно тривалий, і потрібен певний час для відновлення обладнання після поломки. Крім того, у поєднанні зі спеціальною аварійною функцією дизельного пожежного насоса рекомендовані наступні робочі процедури:
1) Не запускайте дизельний двигун, якщо це не надзвичайна ситуація, щоб запобігти подальшому пошкодженню двигуна;
2. Замінити інтеркулер;
Замініть турбокомпресор і вихлопну трубу в зборі;
4) Виконайте середній або капітальний ремонт, замініть внутрішні компоненти, такі як клапани, сідла, поршневі кільця тощо
Цей пожежний насос відноситься до аварійного обладнання та є найважливішим аварійним протипожежним обладнанням на морських нафтових родовищах. Якщо протягом нормального періоду видобутку нафтового родовища виникає короткостроковий аномальний стан, існує певний ризик безпеки для нафтового родовища, як зазначено нижче:
Ризик 1
Під час великомасштабних пожежних спринклерів це може спричинити низький тиск у протипожежній мережі та недостатнє протипожежне водопостачання.
Заходи боротьби:
1) Замініть гарячу роботу холодною та мінімізуйте кількість гарячої роботи, наскільки це можливо.
2) Забороняється проводити вогневі роботи одночасно в кількох небезпечних зонах. Припиніть роботи з відкритим вогнем у небезпечних зонах.
3) Заходи контролю за тепловими роботами, що проводяться у небезпечних зонах, повинні бути вдосконалені.
4) Посилити тепловий моніторинг під час проведення вогневих робіт, укомплектувати засобами пожежогасіння та підвищити здатність пожежних спостерігачів реагувати на надзвичайні ситуації.
5) Шифрування та перевірка вибухозахищеного електрообладнання та електроприладів для усунення пожежної небезпеки.
6) Перевірте стан міжнародних берегових з’єднань і шлангів на стикувальній палубі, щоб переконатися в надійності та зручності використання.
Ризик 2
У разі технічного обслуговування або збою живлення електричного пожежного насоса, електричний пожежний насос не може нормально запуститися, а дизельний пожежний насос не може використовуватися, що призводить до збою системи протипожежного захисту.
Заходи боротьби:
1) Зашифруйте та протестуйте електричний пожежний насос, а також відповідно подовжте період обслуговування після вимкнення електричного пожежного насоса.
2) Залиште один електричний пожежний насос і виконайте достатню підготовку перед заміною насоса, щоб скоротити час технічного обслуговування операції заміни насоса.
3) Додайте на місці портативні вогнегасники з сухим порошком і піною на колесах, щоб підвищити здатність гасити перші пожежі.
4) Перевірте міжнародне берегове з’єднання та стан шланга стикувальної палуби, щоб переконатися в надійності та зручності використання.
5) Енергетичний відділ зашифрував і протестував аварійний генератор, намагаючись подати живлення на пожежний насос у разі втрати електроенергії на платформі.
6) Сприяти з’єднанню та взаємозв’язку трубопроводів протипожежного захисту між цією платформою та сусідніми платформами.