Электропривод центробежных нагнетателей.

В состав компрессорного агрегата входят центро­бежный нагнетатель, мультипликатор, устанавливаемый между валом электродвигателя и валом нагнетателя, электродвигатель с аппаратурой управления, система смазки, вентилятор обдува электродвигателя и контрольно-измерительные приборы..

Центробежный нагнетатель и мультипликатор

Мультипликатор повышает частоту вращения вала двигателя до значения, необходимого для центробежного нагнетателя. Потери мощнос­ти в нем составляют около 1,5 %.

Основным типом электродвигателей, применяемых в уста­новках транспорта газа магистральных газопроводов, являются двигатели серии СТД. Главные приводные электродвигатели КС ус­танавливают вне помещения нагнетателей, которое является помещением со взрывоопасной зоной класса В 1а. Нагнетатель­ный цех отделяется от машинного зала перегородкой (Однако не исключается возможность установки электро­двигателей и компрессоров в общем зале при использовании взрывозащищенных машин. В качестве таких машин могут слу­жить электродвигатели СТДП, выпускаемые промышленностью для тех же напряжений и мощностей, что и двигатели СТД.

Питание обмоток возбуждения синхронных двигателей мо­жет осуществляться от тиристорных преобразователей или ге­нераторов постоянного тока. Преимуществом тиристорных пре­образователей для возбуждения синхронных двигателей по сравнению с электромашинными является их высокое быстро­действие. Высокая инерционность электромашинных возбуди­телей (примерно в 20 раз выше, чем у тиристорных) не позво­ляет осуществлять своевременное форсирование тока возбуждения в случае быстрого и значительного падения напряжения сети. Тиристорный возбудитель обладает более высоким КПД, но коэффициент мощности у него ниже, чем у электромашин­ного. Однако сам синхронный двигатель может быть источни­ком реактивной мощности, а мощность возбудителя не превы­шает нескольких процентов мощности привода, поэтому низ­кий коэффициент мощности тиристорного преобразователя практически не сказывается на коэффициенте мощности элек­тропривода.Кроме того, тиристорный возбудитель не имеет вращающихся частей и более надежен, чем машинный. Следу­ет отметить дополнительные преимущества тиристорного пре­образователя: бесшумность, сокращение площади и отсутствие фундамента, возможность использования в системах автомати­ческого регулирования (например, для поддержания постоянст­ва cosφ или напряжения на шинах), малые мощности сигналов управления и др.

Тиристорные возбудители, выполняемые с различными схе­мами соединения тиристоров в зависимости от мощности син­хронных приводов, находят все большее применение в нефтя­ной и газовой промышленности.

Для синхронных двигателей во взрывозащищенном испол­нении используются бесщеточные системы возбуждения. От­сутствие скользящих контактов в цепях возбуждения бесщеточ­ных синхронных двигателей обеспечивает ряд преимуществ: отпадает проблема коммутации машин постоянного тока и изно­са контактных колец, меньше расходы на эксплуатацию, воз­можна работа во взрывоопасных зонах и др.

Бесщеточный возбудитель состоит из вращающегося диод­ного выпрямителя, обращенного переходного генератора и за­щитного устройства. Обмотка возбуждения синхронного двига­теля М (рис. 12.4) питается от трехфазного мостового диодно­го выпрямителя V, подключенного к якорю генератора Г, нахо­дящемуся на одном валу с двигателем. Защита выпрямителя и генератора от перенапряжений при пуске двигателя осуществ­ляется блоком защиты от перенапряжений. При появлении по­вышенного напряжения на обмотке возбуждения двигателя, имеющего обратную полярность по отношению к выпрямителю V, тиристоры VT1, VT2 отпираются и включают резисторы R2, R3- Датчик тока возбуждения РА служит для защиты от перегрузки. Обмотка возбуждения ОВ синхронного возбудителя питается от тиристорного выпрямителя VB и трансформатора ТВ от сети 0,4 кВ. Управление возбуждением осуществляется с помощью блока оперативного управления БОУ и автоматиче­ского регулятора возбуждения АРВ. Бесщеточная диодная сис­тема возбуждения обеспечивает автоматическую синхрониза­цию двигателя в функции тока статора, автоматическое форси­рование возбуждения (кратность по току 1,4 и более), а также ограничение длительности автоматического форсирования воз­буждения (регулируется в пределах до 15 с) и защиту от асинхронного хода и коротких замыканий. Никаких мер по гашению магнитного поля при отключении двигателя от сети не предусматривается. Поэтому при диодной бесщеточной сис­теме возбуждения длительность гашения поля довольно значи­тельна.

Принципиальная схема управления синхронным двигателем с бесщеточной системой возбуж­дения

Схема управления и защиты синхронного двигателя СТД-4000-2 с бесщеточным возбудитель­ным устройством

Вариант схемы управления и за­щиты синхронного электродвигателя СТД-4000-2 с бесщеточ­ным возбуждением. Высоковольтный выключатель JIB снабжен электромагнитным приводом. Обмотка возбуждения возбудителя ОВВ питается от унифицированного регулятора возбуждения РВСД и трансформатора напряжения НОМ, подключенного ко входу выпрямителя Bill. РВСД питается от трансформаторов тока ТТЗ, ТТ4 и трансформатора напряжения НТМИ. Этот регулятор при нормальном уровне напряжения сети автомати­чески поддерживает неизменным заданный коэффициент мощ­ности двигателя, выгодный для потребителя. При понижении напряжения в сети регулятор увеличивает возбуждение двига­теля, поддерживая тем самым постоянство напряжения на ши­нах и улучшая качество электроснабжения других смежных по­требителей. При глубоких снижениях напряжения, а также при пусках двигателя регулятор осуществляет форсирование возбуждения. Переменное напряжение частотой 400 Гц, снима­емое с якоря возбудителя В, после выпрямления мостовым вы­прямителем ВМ подается на обмотку возбуждения двигателя ОВД. Тиристорный ключ ТК обеспечивает ограничение пере­напряжений в обмотке ОВД в переходных режимах, а также гашение ноля при отключении обмотки возбуждения возбудите­ля ОВВ. Ротор возбудителя В, выпрямитель ВМ и тиристор­ныи ключ ТК находятся на одном валу с ротором двигателя Д. При пуске двигателя в результате действия ценен управления пуском возбуждается контактор КТВ и своими контактами включает на питание электромагнит включения привода ЭВ. Включается выключатель ЛВ. Двигатель разгоняется в асин­хронном режиме. При снижении пускового тока до значения, соответствующего подсинхронной скорости, токовое реле РПТ замыкает свой контакт в цепи реле РП1. В результате возбуж­дается реле PII1, обесточивается реле РП2 и с выдержкой времени включается контактор /С/7/, контакт которого КП1-2 подает питание в обмотку возбуждения возбудителя ОВВ. По­сле втягивания двигателя в синхронизм реле РМ разрывает своим контактом цепь реле времени РВ. Если пуск затянулся и асинхронный режим продолжается длительно, то реле вре­мени РВ своим контактом возбуждает реле РПЗ, а последнее своим контактом РПЗ-1 подает питание на отключающий элек­тромагнит ЭО привода выключателя, а контактом РПЗ-2 замы­кает цепь обмотки контактора гашения поля КП2. Последний своим контактом КП2-2 отключает питание обмотки ОВВ. Од­новременно контактом РПЗ-3 отключается и контактор КП1. Аналогично схема действует при выпадении двигателя из син­хронизма.

Реле РМ имеет две обмотки - токовую РМ(Т) и напряже­ния РМН. Оно реагирует па направление реактивной мощнос­ти, которая в асинхронном режиме поступает из питающей се­ти в двигатель. Кроме форсирования, обеспечиваемого регуля­тором РВСД, создается дополнительное форсирование при снижении напряжения, осуществляемое реле форсирования РФ и контактором форсирования КФ, шунтирующим своим контактом резистор R4 в цепи питания обмотки возбуждения ОВВ. Резистор R3 служит для настройки регулятора РВСД. Оба резистора R3 и R4 служат для регулирования возбуждения. Защита от пробоя вентилей цепи возбуждения осуществ­ляется реле РН2, включенным последовательно с конденсато­ром С. При пробое вентилей в обмотке этого реле появляется переменный ток, оно срабатывает и своим контактом возбужда­ет катушку реле РП4, которое контактом РП4-1 включает эле­ктромагнит отключения ЭО привода выключателя ЛВ. Одно­временно контактом РП4-2 включается контактор КП2, и его контакт КП2—2 отключает обмотку возбуждения возбудителя ОВВ. Таким же образом осуществляется отключение ЛВ и ОВВ при действии:

• защиты от понижения напряжения (выходное реле РП5, действующее от реле РН1);

• дифференциальной токовой защиты (выходное реле РП6, действующее от токового реле, включенного между трансфор­маторами тока ТТ1 и ТТ5);

• схемы частотной разгрузки, реле которой действует при снижении частоты в энергосистеме (выходное реле РП7)\

• защиты от замыкания на землю (выходное реле РП8, действующее при срабатывании токового реле, подключен­ного к трансформатору тока нулевой последовательности ТИПУ,

• технологических защит, кнопки аварийного отключения КО.

Реле дифференциальной токовой защиты, реле частоты и токовое реле защиты от замыканий на землю на схеме не по­казаны. Защита от перегрузок обеспечивается токовым реле РПТ, а от коротких замыканий - дифференциальной токовой защитой. Технологические защиты действуют при неисправно­стях в системах смазки и других устройствах компрессорного агрегата.

Ведутся работы по созданию синхронного электродвигателя мощностью 16 МВт на напряжение 10 кВ. Возбуждение элект­родвигателя предусматривается от статического тиристорного возбудителя типа ВТЕ 10-315/230, а пуск - от преобразовате­ля частоты.