Электрооборудование нефтяной и газовой промышленности

части рамы. Гидравлический цилиндр питается от насоса 18, приводимого в действие электродвигателем 19. Все электро­ двигатели получают питание от дизельной электростанции 20, установленной на тягаче.

Дальнейшим развитием конструкции этого экскаватора яв­ ляется роторный траншейный экскаватор ЭТР231А. Роторный траншейный экскаватор ЭТР231А оснащен двигателем внут­ реннего сгорания трактора Т-130, вращающим генератор ГСС 104-4, 250 кВ-А, 1500 об/мин. Привод механизма хода осу­ ществляется через коробку передач асинхронным двигателем А02 (40 кВт, 980 об/мин). Для привода ротора служит асин­ хронный двигатель АОП2 (100 кВт, 930 об/мин), работающий через двухскоростной редуктор и реечные зацепления.

Транспортер получает движение от двух двигателей АОП2 (17 кВт, 1460 об/мин), соединенных фланцами с редукторами ведущих барабанов. Навешанная часть транспортера удержи­ вается электрической талью грузоподъемностью 0,5 т, приво­ димой во вращение двигателем (0,83 кВт, 875 об/мин).

Механизм подъема передней части рабочего органа экска­ ватора имеет гидропривод. Гидравлический цилиндр получает питание от шестеренчатого насоса, вращаемого двигателем А02 мощностью 10 кВт, частотой вращения 1460 об/мин. В этом экскаваторе автономная дизель-электрическая установка с син­ хронным генератором трехфазного тока мощностью 250 кВ А и напряжением 380 В питает электроэнергией синхронные трех­ фазные двигатели с короткозамкнутыми роторами, вращающие механизмы транспортера, ротора, гусеничного хода тягача, мас­ ляного насоса и электротали. Напряжение генератора регули­ руется автоматическим электромагнитным регулятором напря­ жения или ручным реостатом в цепи обмотки возбуждения

и реверса питаются стабилизированным постоянным током на­ пряжением 220 В, получаемым от электромагнитного стабили­ затора напряжения и выпрямителя. К катушкам контакторов электрической тали подведено питание при напряжении 24 В переменного тока от трансформатора. Все осветительные и на­ гревательные приборы включены на напряжение 24 В.

Электродвигатели хода, ротора и транспортера защищены от перегрузок тепловыми реле. Тепловые элементы реле вклю­ чены в силовые цепи электродвигателей, а их размыкающие контакты соединены последовательно в цепи управления элект­ роприводами. При перегрузке электродвигателя хотя бы одного из механизмов срабатывает соответствующее тепловое реле,

432

размыкается его контакт и все электроприводы механизмов одновременно отключаются, а на пульте управления загора­ ется лампочка, сигнализирующая о перегрузке соответствую­ щего механизма.

Для защиты силовой цепи и электродвигателей механизмов от короткого замыкания и стопорных режимов в две фазы об­ мотки статора генератора включены реле максимального тока. После срабатывания этих реле разрывается цепь питания реле защиты генератора, которое шунтирует своими размыкаю­ щими контактами обмотку возбуждения генератора. Сила тока в обмотке возбуждения синхронного генератора уменьшается, а следовательно, уменьшается до нуля его напряжение. Цепь катушки реле защиты генератора получает питание от аккуму­ ляторной батареи, что обеспечивает стабильное напряжение на его контактах и возможность автоматических отключений генератора при срабатывании максимальных токовых реле или реле защитного отключения генератора.

Управление генератором, а также электродвигателями хода, ротора, транспортера и тали —дистанционное при помощи кно­ пок управления. Для управления электродвигателем масляного насоса служит автоматический выключатель.

В схеме предусмотрены контакторы, осуществляющие ре­ верс электродвигателей хода, ротора и транспортера. Электро­ обогреватель кабины, передние и задние фары экскаватора и осветительные приборы пульта управления получают питание от генератора, а плафоны освещения кабины и звуковой сиг­ нал— от аккумуляторной батареи.

Для ускорения запуска дизеля а зимних условиях на нем установлен форсуночный подогреватель, запальная свеча и электродвигатель которого получают питание от аккумулятор­ ной батареи.

сквозь щели.

Размещенные по бокам экскаватора аварийные выключа­ тели позволяют при нажатии на рычаг выключить генератор с земли, так как их размыкающие контакты находятся в цепи катушки реле защиты генератора.

Применение смешанного привода (механического для ме­ ханизмов, расположенных на тягаче, и электрического —для рабочего органа и транспортера) позволяет существенно уп­ ростить электрическую схему машины без существенного из­ менения ее кинематической схемы.

Поэтому в роторном траншейном экскаваторе ЭТР253 элек­ тропривод имеет только ротор (двигатель типа АОЮ1-4М

433

125 кВт, 380 В, 1470 об/мин) и транспортер (три двигателя типа АОС2 62-4— 18,5 кВт при ПВ-25%, 380 В, 1350 об/мин). На подвижной части транспортера установлены два электро­ двигателя, работающих на один барабан, а на неподвижной — один электродвигатель.

Для охлаждения полупроводниковых диодов системы воз­ буждения генератора применен вентилятор с приводным элек­ тродвигателем типа А012 11-4 (0,6 кВт, 380 В, 1350 об/мин).

Защита электродвигателей осуществляется реле максималь­ ного тока, включенными через трансформаторы тока.

Для рытья траншей под трубы диаметром 1420 мм предназ­ начен экскавадор ЭТР253А, в котором тягачом служит дизельэлектрический трактор ДЭТ-250М. В этом экскаваторе привод ротора и транспортера такой же, как в экскаваторе ЭТР253, а для привода хода применена система трехобмоточный гене­ ратор— двигатель постоянного тока, позволяющая плавно ре­ гулировать скорость хода от 20 до 350 м/ч. Стабилизация ско­ рости хода достигается введением обратных связей, подавае­ мых на вход магнитного усилителя, от которого питается одна из обмоток возбуждения возбудителя.

Двигатель ротора экскаватора во время разработки тран­ шей работает в условиях резко переменной нагрузки, нередко значительно превышающей номинальную. В отдельных случаях нагрузка может быть настолько велика, что возникает опас­ ность разрушения отдельных звеньев механической передачи.

Поэтому момент, развиваемый ротором электропривода, должен быть в допустимых пределах. Ограничение момента достигается получением специальной механической характе­ ристики двигателя. Форма этой характеристики должна быть такой, чтобы при рабочих нагрузках обеспечивалась высокая производительность механизма с последующим ограничением момента. Такая характеристика называется «экскаваторной».

Для получения «экскаваторной» характеристики обычно применяют электропривод постоянного тока по системе трехоб­ моточный генератор — двигатель или генератор— двигатель с управляемым возбудителем генератора. В траншейных экска­ ваторах для облегчения условий работы в кинематической цепи имеется муфта предельного момента, которая, проскальзывая, сглаживает удары в механических передачах, защищая их от разрушений.

Мощность двигателей роторного траншейного экскаватора определяют по заданным параметрам траншеи, категориям грунта и производительности. Однако из-за отсутствия доста­ точных экспериментальных и теоретических данных при рас­ чете пользуются эмпирическими зависимостями. Для расчета мощности получил также применение способ удельных пока­ зателей, собранных за большой период эксплуатации. При этом способе расчета мощности двигателя определяют по ве­

434

личине мощности, необходимой для выемки или перемещения 1 м3 грунта.

Мощность, затрачиваемая на копание, предварительно мо­ жет быть определена из предположения, что усилие копания

Значения k в приведенной формуле зависит от физико-меха­ нических свойств грунта, режимов и условий резания, геометрии и износа режущих зубьев. Поэтому, чтобы пользоваться форму­ лой, необходимо иметь экспериментальные данные о всех воз­ можных условиях работы экскаватора. Формула (12.2) при­ годна для приближенных статических расчетов и предваритель­ ного выбора мощности.

Мощность, затрачиваемая на вращение транспортера экска­ ватора, может быть определена по формулам, принятым для быстроходных криволинейных транспортеров:

где К — коэффициент, учитывающий число ведущих и направ­

ный 0,3—0,7; a i— угол входа грунта на ленту, равный 90°; аг — угол выхода грунта с ленты (этот угол не должен превышать угла естественного откоса); a — угол наклона транспортера; г] — КПД трансмиссии и транспортера.

По экспериментальным данным, удельная мощность для привода транспортера составляет в летних условиях 0,037 кВт/м3 и в зимних условиях 0,044 кВт/м3.

Мощность, затрачиваемая на передвижение экскаватора, оп­

грунта, профиля пути перемещения и скорости передвижения) на скорость передвижения. В рабочем режиме мощность, затра­ чиваемая на передвижение, составляет в среднем 15 Вт на раз­ работку 1 м3 грунта в 1 ч.

435

Подводные траншеи для магистральных трубопроводов раз­ рабатывают главным образом несамоходными речными земсна­ рядами, перемещаемыми к месту проведения работ буксирными судами. Земснаряды во время работы передвигают при помощи лебедок.

На земснарядах чаще всего имеется семь лебедок, из кото­ рых две становые (носовая и кормовая), четыре папильонажные (по две на носу и корме) и одна рамоподъемная. Папильонажным способом разработки траншей называется такой способ, при котором рабочий орган в процессе работы переме­ щается поперек забоя с последовательным перемещением попе­ рек забоя с последовательным перемещением земснаряда вдоль забоя. В процессе работы земснаряд передвигается при по­ мощи становых и папильонажных лебедок подтягиванием или отпуском канатов, закрепленных на якорях.

Кроме лебедок на земснарядах имеются разнообразные на­ сосы (осушительный, пожарный, зачистной, топливный и масля­ ный), компрессор и вентиляторы. На разливочном понтоне на­ ходятся также две лебедки.

На речном траншейном земснаряде типа ТЗР25 все электро­ двигатели, цепи освещения, управления и сигнализации во время работы земснаряда получают питание от дизель-генера­ тора с генератором переменного тока типа С117-4 (125 кВ А, 380/220 В, 1500 об/мин) с электромагнитным регулятором на­ пряжения УБК-0. Четыре папильонажные и две становые ле­ бедки приводятся во вращение четырехскоростными асинхрон­ ными короткозамкнутыми двигателями АО 73-12/8/6/4 мощно­ стью 4/6/7/Э кВт, частоту вращения которых можно изменять от 480 до 1420 об/мин переключением числа пар полюсов.

Рамоподъемная лебедка приводится во вращение асинхрон­ ным короткозамкнутым двигателем с повышенным скольжением типа АОС 52-4 (7 кВт, 1305 об/мин). Для привода лебедок на разливочном понтоне служат двигатели АОС 42-3 (2,8 кВт, 2730 об/мин). Кратность начального пускового момента у этих двигателей составляет 2,2, что облегчает условия их пуска. Ба­ рабаны всех лебедок после отключения электродвигателей удер­ живаются в неподвижном состоянии электромагнитными тор­ мозами.

Пожарный и осушительный насосы приводятся во вращение двигателями АО 52-4-4 (7 кВт, 1460 об/мин), зачистной, топлив­ ный и масляные насосы АО 41-4-4 (1,7 кВт, 1425 об/мин), ком­ прессор АОП 63-6 (8 кВт, 930 об/мин), вентилятор ком­ прессора АО 31-4 (0,6 кВт, 1410 об/мин). Управление гидромо­ ниторами осуществляется при помощи электромагнитных зо­ лотников. Для питания нагрузок земснаряда во время перерывов в его работе служит бензоэлектростанция с генера­ торами СГ-9С (9 кВ А, 230 В).

Управление всеми электродвигателями дистанционное, кон­

436

такторное. Контакторы смонтированы на панели управления, установленной вместе с силовым распределительным щитом в машинном зале.

Кнопочные посты управления электромагнитами золотников и контакторами двигателей лебедок, переключатели числа пар полюсов многоскоростных двигателей вместе с контрольно-из­ мерительными приборами и сигнальными лампами установлены на пульте багермейстера в рубке управления.

Защита двигателей от перегрузок и коротких замыканий обеспечивается установочными автоматами. Предусмотрен трансформатор 380/24 В для питания переносных ламп.

§ 80. Электропривод вспомогательных механизмов

Механизмы битумоплавильных котлов УБ-1, УБ-2 и УБК-81 имеют индивидуальный электропривод от асинхронных короткозамкнутых двигателей. Электроприводы вентилятора, топлив­ ного насоса и мешалки — нереверсивные, лебедки и битумного насоса — реверсивные (для предупреждения застывания мас­ тики в наружной магистрали). Управление всеми двигате­ лями— дистанционное при помощи магнитных пускателей и кнопок управления, которые вместе с остальной коммутацион­ ной аппаратурой монтируют в шкафах, устанавливаемых вне котла. Электроприводы получают питание от передвижных электростанций напряжением 380 В или от трансформаторных подстанций (в случае централизованного электроснабжения).

Техническая характеристика битумоплавильных котлов сле­ дующая.

Технические данные двигателей битумоплавильных котлов

437

Мешалки:

Все двигатели закрытые, обдуваемые. Двигатели вентиля­ тора и мешалки выполнены со щитовыми подшипниками и креплением на лапах; двигатели битумного и топливного насо­ сов— со щитовыми подшипниками и креплением на лапах или фланцевым креплением. Электропривод применяют также в та­ ких вспомогательных механизмах, как станок для резки и пере­ мотки рулонных материалов СРВ (двигатель АО 32-4 — 1 кВт, 1410 об/мин), приспособление для резки битума ПРБ (двига­ тель АО 52-6 — 4,5 кВт, 950 об/мин), станок для рыхления ре­ зиновой крошки СРК (двигатель А 41-4— 1,7 кВт, 1420 об/мин). Управление всеми двигателями — дистанционное при помощи магнитных пускателей и кнопок управления.

Трубогибочные станки ГТ-1021, ГТ-1221 и ГТ-1421 имеют электроприводы, питаемые от сети или генератора 380/220 В. Электродвигатель маслонасоса мощностью 22 кВт управляется нереверсивным магнитным пускателем, а электродвигатель ле­ бедки мощностью 7,5 кВт — реверсивным магнитным пускате­ лем. В схеме имеется путевой выключатель, контакт которого включает лампу, сигнализирующую о предельном угле гиба трубы.

§ 81. Электрооборудование для сварки трубопроводов

Сварочные агрегаты

Сварка трубопроводов по ряду причин технологического ха­ рактера осуществляется преимущественно от источников посто­ янного тока. Источники питания постоянного тока разделяют на сварочные генераторы и сварочные выпрямительные уста­ новки. Для сварки плетей на базах, имеющих централизованное электроснабжение, применяют стационарные одно- и многопос­ товые сварочные генераторы с электрическим приводом и сва­ рочные выпрямительные установки. Для сварки трубопроводов на трассе используют передвижные сварочные агрегаты.

Выпрямительные сварочные установки собирают из полу­ проводниковых элементов, обладающих свойством проводить ток только в одном направлении. В обратном направлении по­ лупроводники практически не пропускают электрический ток. Основные свойства полупроводникового элемента характеризу­ ются следующими величинами: 1) допустимой плотностью вы-

438

прямленного тока, отнесенной к единице рабочей поверхности полупроводникового элемента; эта величина зависит от условий охлаждения элемента. Интенсивное искусственное охлаждение позволяет в 2—2,5 раза поднять нагрузку элемента по сравне­ нию с естественным охлаждением; 2) падением напряжения в полупроводниковом элементе, зависящим от силы выпрямлен­ ного тока и свойств полупроводника; 3) величиной обратного напряжения. Две последние величины характеризуют технико­ экономические показатели полупроводникового элемента, от них зависит КПД выпрямителя.

В сварочных выпрямительных установках применяют полу­ проводниковые элементы, соединенные в трехфазную мостовую схему выпрямления, дающую меньшую пульсацию выпрямлен­ ного напряжения, более равномерную загрузку силовой сети переменного тока и лучшее использование трансформатора, пи­ тающего выпрямитель, чем однофазные схемы.

Выпрямительные сварочные установки имеют высокие дина­ мические свойства из-за меньшей электромагнитной инерции, чем у генераторов. Ток и напряжение при переходных процес­ сах изменяются практически мгновенно. Отсутствие вращаю­ щихся частей делает установки более простыми и надежными в эксплуатации, чем генераторы постоянного тока. Трехфаз­ ные выпрямительные установки обеспечивают высокую ста­ бильность горения дуги, особенно при малой силе тока. Уста­ новки целесообразно применять при ручной дуговой сварке изделий из тонкого металла, а также при сварке и наплавке в среде защитных газов.

Сварочные выпрямители ВСС-120-4 и ВСС-300-3 предназна­ чены для питания электрической дуги при ручной дуговой сварке, резке и наплавке металлов; выпрямитель ВКС-500 — для ручной дуговой сварки, автоматической и полуавтоматиче­ ской сварки под флюсом, резки и наплавки; выпрямители ИПП и ВС — для сварки плавящимся электродом в среде защитных газов. Они имеют жесткие внешние характеристики. Универ­ сальные сварочные выпрямители ВСУ-300 и ВСУ-500 имеют «падающие» и жесткие внешние характеристики, поэтому их можно применять как для ручной дуговой сварки, так и для сварки в среде защитных газов плавящимся электродом. Для питания нескольких сварочных постов служат многопостовые сварочные выпрямители ВКСМ-1000 на номинальную силу тока 1 000 А.

Параллельное включение сварочных машин применяют в тех случаях, когда мощность одного источника недостаточна для сварки. При параллельном соединении генераторов необходимо, чтобы они были одного типа или с одинаковыми внешними ха­ рактеристиками.

Во избежание появления уравнительного тока генераторы должны иметь одинаковые напряжения холостого хода и соеди­

439

няться одинаковыми зажимами. После включения генераторов на параллельную работу необходимо по амперметрам устано­ вить одинаковую нагрузку обеих машин; этого достигают при помощи регулирующих устройств генераторов. В последние годы широко внедряются машины для контактной сварки тру­ бопроводов.

Электрооборудование трубосварочных баз и линий

Трубосварочные базы и линии предназначены для сварки в полевых полустационарных условиях отдельных труб в сек­ ции, транспортируемые затем на трассу трубопровода. Эти базы и линии могут находиться в районах, не имеющих централизо­ ванного электроснабжения, поэтому их комплектуют передвиж­ ными электростанциями. Электрооборудование трубосварочных баз и линий монтируют в блоках питания и управления, поста­ вляемых комплектно с остальным оборудованием.

В комплект электрооборудования полустационарных трубо­ сварочных баз ЭТ 207П входят дизель-электростанция ЭС-250 и блок питания БП-ЗА. При централизованном электроснабжении блок питания может быть присоединен к промышленной элект­ росети.

Дизель-электростанция ЭС-250 имеет синхронный генератор ГСС 104-4 с электромашинным возбудителем и автоматическим регулятором напряжения УБК-1. На щите электростанции смон­ тированы электроизмерительные приборы, общий автоматичес­ кий выключатель в цепи статора генератора и реле напряжения с катушками, включенными между нулевым проводом и мас­ сой. Эти реле, воздействуя своими контактами на катушку про­ межуточного реле, обеспечивают защитное отключение возбуж­ дения генератора при пробоях изоляции электрооборудования аналогично схемам роторных экскаваторов. Цепь катушки про­ межуточного реле получает питание от аккумуляторной батареи дизеля.

Блок питания БП-ЗА представляет собой распределительный шкаф длиной 5900 мм, шириной 2200 мм и высотой 2200 мм с общими шинами, получающими питание от дизель-электро­ станции. В шкафу установлены три сварочных преобразователя ПСО-ЗОО-З с дистанционными регуляторами тока ДРТ-300М, один преобразователь ПСГ-500 и два сварочных выпрямителя ВКСУ 500X2. Таким образом, блок питания располагает источ­ ником питания для ручной сварки, сварки в среде С02 и под флюсом. В блоке имеются также три электромашинных преоб­ разователя: преобразователь частоты С-572А (7,2 кВт, 36 В, 200 Гц) для питания электроинструмента и два преобразова­ теля переменного тока в постоянный. Один из них, состоящий из асинхронного двигателя А 41-2 (2,8 кВт, 2750 об/мин) и ге­ нератора постоянного тока ГСК-1500 (1 кВт, 27,5 В), служит для питания двигателя сварочной головки; второй (двигатель

440