Электротехнические комплексы компрессорных

СТАНЦИЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ

Сжатие газа осуществляется на компрессорных станциях, оборудованных поршневыми и центробежными компрессорами. Поршневые компрессоры обычно приводятся в действие от газовых двигателей внутреннего сгорания, называются газомоторные компрессоры. Основные преимущества таких компрессорных установок заключаются в возможности широкого регулирования мощности за счет изменения частоты вращения вала двигателя и изменения режима работы самого компрессора. На компрессорных станциях также применяют центробежные компрессоры, преимуществами которых являются:

1. большая производительность

2. отсутствие внутренних трущихся частей (не требуется смазки)

3. меньшая стоимость установки в случае применения электропривода

основной недостаток центробежных компрессоров заключается в проблеме регулирования их производительности, что требует применения регулируемого привода. Наиболее распространенными видами для привода центробежных компрессоров является ЭД и газовые турбины. Центробежный нагнетатель – центробежный компрессор, степень сжатия которого больше 1,1 не снабженной устройством охлаждения газа в процессе сжатия. Действующие компрессорные станции имеют производительность компрессоров около 200 м³/мин с частотой вращения около 8000 об/мин в соединении с приводным двигателем через мультипликатор (повышающую передачу), мощность потребляемая около 4000 кВт. Более современные нагнетатели имеют производительность около 400 м³/мин, потребляемую мощность до 10000 кВт, частоту вращения около 5000 об/мин, эти нагнетатели преимущественно снабжаются газотурбинным приводом. На компрессорной станции устанавливают до 10-15 центробежных нагнетателей с электрическим или газотурбинным приводом. Все работающие агрегаты станции разбиваются на параллельно работающие группы. В каждой из групп могут работать либо 1, либо несколько последовательно соединенных нагнетателей. Питание электроэнергией компрессорных станций с электроприводом центробежных нагнетателей осуществляется от сетей энергосистемы, здесь устанавливаются мощные высоковольтные двигатели до нескольких десятков тысяч кВт. Электрическая мощность для питания потребителей компрессорных станций с газотурбинным приводом может изменяются от 500 до 3000 кВт и расходуется для электропривода циркуляционных насосных установок систем водяного охлаждения и масля насосов, вентиляционных агрегатов, насосных станций производственного и бытового водоснабжения и расходом электроэнергии на собственные нужды. В тех случаях, когда сети энергосистемы в районе газопровода отсутствуют или не обеспечивают надежное электропитание на площадке станции сооружают собственную электростанцию с синхронными генераторами, укомплектованные газовыми или дизельными двигателями.

Особенности электроприводов центробежных нагнетателей

В состав компрессорного агрегата входит центробежный нагнетатель, мультипликатор (повышающий редуктор) устанавливаемый между валом ЭД и валом нагнетателя, ЭД с аппаратурой управления, вентилятор обдува ЭД и контрольно-измерительные приборы. Мультипликатор повышает частоту вращения вала двигателя до значения, необходимого для центробежного нагнетателя, потери мощности в нем составляют около 1,5%. Основным типом ЭД, применяемых в установках транспорта газа магистральных газопроводов, являются двигатели СТД . главные приводные ЭД устанавливают вне помещения нагнетателей, которые являются помещениями со взрывоопасной зоной класса В-1а, но не исключается возможность установки ЭД и компрессоров в общей зоне, в этом случаи используются СД серии СТДП. Питание обмоток возбуждения СД может осуществляться от тиристорных преобразователей или генераторов постоянного тока.

Преимуществом тиристорных преобразователей являются их высокое быстродействие, позволяющее своевременно производить форсировку тока возбуждения в случае падения напряжения в сети. Дополнительными преимуществами тиристорного возбудителя являются бесшумность, малые мощности сигналов управления, возможность использования в системах автоматического регулирования, например, для поддержания постоянного коэффициента мощности.

Тиристорные возбудители выполняются с различными схемами соединения тиристоров в зависимости от мощности синхронного привода находят все большее применение. для СД во взрывозащищенном исполнении используется безщеточные системы возбуждения, отсутствие скользящих контактов обеспечивает ряд преимуществ:

1. возможна работа во взрывоопасных зонах

2. отсутствует проблема коммутации

безщеточный возбудитель состоит из вращающегося диодного выпрямителя, обращенного переходного генератора и защитного устройства. Обмотка возбуждения синхронного возбудителя питается от тиристорного выпрямителя и снабжена блоком оперативного управления и автоматического регулятора возбуждения. Безщеточная диодная система возбуждения обеспечивает автоматическую синхронизацию двигателя в функции тока статора, а также автоматическое форсирование возбуждения и ограничения длительности форсирования возбуждения и защиту от асинхронного хода и КЗ, меры по гашению поля при отключении двигателя от сети не предусматриваются, поэтому при диодной безщеточной системе возбуждения длительность гашения поля значительна.

РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАГНЕТАТЕЛЕЙ

Одним из наиболее эффективных способов регулирования производительности является применение ЭД с регулируемой частотой вращения. Первые попытки создания данной системы электропривода показал, что используемые полупроводниковые схемы недостаточно надежны. Система управления усложнила эксплуатацию и снижала надежность работы всей компрессорной станции. В современных электроприводах содержащих четырех обмоточный трансформатор мощностью до 40 МВА, преобразователь частоты, СД и управляемый возбудитель. Статорная обмотка ЭД имеет две трехфазные обмотки, которые соединены в схему две звезды и сдвинуты одна по отношению к другой на 30⁰. каждая обмотка питается от высоковольтного преобразователя частоты. Применение такого принципа позволяет уменьшить пульсации мощности и снизить добавочные потери. Преобразователь частоты включает в себя управляемый выпрямитель, фильтр, инвертор, управление преобразователем частоты осуществляется с помощью регулятора в диапазоне от 0 до 65 Гц. Ступенчатое регулирование изменением числа работающих нагнетателей не обеспечивают нормальную работу при переменном режиме газопровода, но этот способ регулирования в сочетании с плавным регулированием с использованием преобразователя частоты позволяет уменьшить диапазон плавного регулирования.

Значительная экономия электроэнергии достигается регулированием частоты вращения вала приводимого ЭД получающего питание от полупроводникового преобразователя частоты. Привод центробежных нагнетателей должен обеспечивать плавное регулирование частоты вращения вала на 30% ниже ее нормального значения. Технико-экономическая целесообразность регулирования подачи центробежных нагнетателей изменением частоты вращения вала определяется режимом работы газопровода числом и производительностью нагнетателей и должна проверяться для каждого конкретного случая. Оценочное значение экономии электроэнергии при замене не регулируемого привода центробежных нагнетателей на регулируемый электропривод составляет 30-40%.