一、油井伴生气的特性:
油井伴生气是在石油开采过程中产生的副产品,具有压力不稳定、组分不稳定的特点。主要成分是甲烷,含量约70%-80%,同时还含有少量的其他烷烃类气体以及CO、N2等成分。化学性质活泼,遇明火极易燃烧甚至爆炸,这种气体的热值约为42MJ/Nm³,具有较高的能量密度。
二、伴生气发电机组的配置及特点:
2.1、燃气发动机采用康明斯发动机改制及康明斯燃气本体,配备手动球阀、防爆切断阀、进口调压器,阻火器、压力表、压力变送器等部件。
康明斯发动机以优异的动力性、可靠性、耐久性和经济性享誉业内,拥有雄厚的技术储备,能够为全球市场提供跨地区的解决方案。
2.2、发电机采用无锡法拉第电机,法拉第(FARADAY)成立于2004年,专业从事高效率、高可靠性无刷交流高低压发电机的生产制造,是全球众多发电机组生产企业,船舶设备配套企业、油气田设备配套企业、军工产品制造商、工程机械类发电产品制造商等行业的优秀合作伙伴。
2.3、对于采用热电联产的伴生气发电工况,我司采用专用机组控制器,能够根据进出水的温度合理的控制余热阀的开度,确保电力及热能输出正常。
2.4、我公司伴生气发电机组随机带有燃气过滤器,内置燃气滤芯。
此款过滤器采用聚结过滤方式,过滤精度5µm,更换周期可达1500~2000小时。燃气过滤器容污量大、精度高、使用时间长,能够有效去除伴生气中的雾状水分和油雾。伴生气发电机组过滤器前端建议配置分离器,以增加燃气过滤器的寿命。
2.5、一体化撬装机房:整机一体化成撬,撬装机房表面喷塑,发动机、发电机、控制并网柜、余热回收装置各部一起成撬。
一体化设计提高了设备的集成度和可靠性。方便了设备的安装、调试和维护。
在油田伴生气发电项目中,一体化撬装机房能够快速部署。适应油田现场的复杂环境和工作条件。
三、我司伴生气发电机组优势:
3.1、可靠性高:
我公司针对伴生气工况特别开发的伴生气发电机组,采用调整压缩比和点火时间,增加气管路压力和排温显示,增加燃气控制电磁阀(不是燃气调压阀)等多项措施,确保机组长期、可靠的运行。
3.2、技术先进:
对于燃气发电机组来说,油井伴生气甲烷值(MN,不是甲烷百分比含量)低,抗爆性差,且杂质、石蜡、水分等有害物质含量高。虽然伴生气低热值高,但是伴生气的压力和组分随时变化,各组分燃烧速度不同,机组不好控制。
3.2.1、闭环控制优势:我公司机组控制系统采用闭环控制,闭环控制多用于大型发电机组(济柴16V190/20V190,玉柴YC12VC/YC16VC等),调整时间短、精度高,但成本高,我司经过三年研究,将闭环系统小型化,并降低成本,成功安装于我公司伴生气发电机组上,效果非常好,技术在国内伴生气发电机组方面属于领先地位。
3.2.2、闭环控制系统流程图:
3.2.3、闭环系统功能简介:
发电机组燃气闭环控制系统针对伴生气发电工况专业设计,将当前发电机组控制方案优势集结于一体,特点主要表现如下:
1)系统集成性高( ECU 模块采用Freescale 双核处理器,运算能力强;控制策略采用欧美最先进的内燃机电控喷射系统算法和C模块化程序设计架构;采用国际先进的电子节气门线控技术和集成宽域氧传感器控制技术- Drive by wire 技术;系统采用高能顺序点火,火花塞寿命长,经济性好,排放低;采用国际统一EOBD 诊断系统,故障代码定义标准,故障诊断便捷、迅速;所有关键部件,均为全球采购,保证电控燃气系统部件的高质量和高可靠性,满足各种工况发动机苛刻的使用环境)
2)功能强大、便于扩展(支持多种控制策略;支持多模运行模式;使用CAN总线控制,支持多ECU扩展;支持多缸点火)
3)调速稳定性强(目标机型开发满足于ISO8528中相关规定,符合G2/G3中相关规定)
4)燃气消耗率低(目标机型采用稀薄燃烧技术,全程可控制在最佳空燃比,稳定燃烧,使燃料得到充分燃烧,燃气消耗率低)
5)排温控制优异 (目标机型采用稀薄燃烧技术,排温低,可针对大负荷单独整定控制排温)
6)气路匹配丰富(针对气源限制,可根据客户需要,设计最恰当的燃气匹配气路,可针对客户实际应用,开发出最恰当的闭环系统方案)
7)点火样式及支持方案多 (顺序点火;分组点火;支持60-2信号齿及36-2信号齿方案,使机械匹配更便捷)
8)人机交换丰富,具有行业针对性(多种闭环控制方案;多目标转速;支持多I/O口输出;支持多路模拟量输出;多种通讯协议;实时的故障诊断反馈;部分运行策略可定制化)
闭环控制系统可简单理解为四步,检测、调整、反馈、再检测,形成一个闭环,且全程自动化控制,无须人为干预。
3.3、智能化程度高:
随着国内互联网+的蓬勃发展,我公司把传统发电机组控制和互联网紧密结合起来,采用国内知名品牌"众智"9系列控制器和4G通信模块,会同控制器厂家开发出一款适合伴生气发电工况的在线监控APP。
此款APP不但能够实现传统机组控制的相关功能,还可实现燃气管道压力及储罐液位实时监测、超限报警。此功能需要选配相应的附件。
此款APP可把机组数据、电网数据、负载数据等上传到云端APP,在手机端和电脑端不但能够实现开机\停机\并网\解列等基本操作,而且还具有故障报警\历史数据查询功能,彻底实现无人值守,使整个项目运行智能化、科技化。
3.4、安全性高:
3.4.1、机组硬件方面:机组配置防爆阀、阻火器、灭火罩等安全部件,
1)防爆排气阀安装于发动机进气歧管上,在燃气组分变化或者气门关闭不严时,可对进气歧管内气体泄压。当压力正常时,防爆排气阀自动关闭,有效防止“回火”现象造成危险。
2)阻火器,符合GB/T 13347石油气体管道阻火器规范要求,当发生“回火”现象时,此阻火器可以阻止火星由进气歧管蔓延至整个进气管路。
3)灭火罩安装于发动机排气管尾部,在发动机燃烧不充分、火花塞故障、高压包故障时,发动机排气管有可能会产生少量火星,安装灭火罩可以有效的熄灭此类火星。
4)防爆切断阀安装于发动机进气管路上,此防爆切断阀发动机启动时打开,停机关闭,避免特殊情况下发电机组无法停机。
3.4.2、机组软件及控制方面:机组数据监测全面,反应调节迅速。具有故障报警、自动停机、远程停机等功能,确保机组安全可靠的运行;
3.5、机组使用综合成本低:
人力成本:由于机组采用先进的控制系统及智能化配置,可以实现无人值守,节约了人力成本。
运维成本:发动机采用东风康明斯改制,性能先进、配件通用性高(空滤、机滤、马达、充电发电机、皮带等均为康明斯标准件)。机组保养周期长,保养时间可达1000小时。
3.6、质量保证期长:
相较于其他机组主用1000H,备用1年的质保期,我司机组提供主用2000H,备用2年的超长质保,且提供相应的现场指导及技术服务。
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