Электрооборудование нефтяной и газовой промышленности

Частоту вращения секции можно изменять десятью ступенями от 12 до 60 м/ч, а на каждой ступени — плавно на 25% вниз от номинала.

Принципиальная схема электрооборудования установки УТ1 показана на рис. 12.7. Электроприводы постоянного тока уста­ новки получают питание от сварочного агрегата СДАУ1 с жест­ кой характеристикой, состоящего из асинхронного двигателя ДЗ и генератора Г Асинхронный двигатель ДЗ может получать питание от передвижной электростанции или от промышленной электрической сети.

Обмотка возбуждения генератора ОВГ питается через трансформатор Тр и выпрямитель ВС. Ток в этой обмотке можно регулировать изменением сопротивления РСЗ или пере­ ключением числа витков вторичной обмотки трансформатора Тр.

От общих шин постоянного тока получает питание шланго­ вый полуавтомат ПАС для прихватки труб, машинка для на­

В1. При помощи резистора РС1 можно регулировать частоту вращения этого двигателя. Включение и реверсирование дви­ гателя вращения секции Д2 (тип Г-12в — 24—30 В, 10 А) осу­ ществляется трехполюсным переключателем П. Для регулиро­ вания частоты вращения этого двигателя служит резистор РС2.

Для включения сварочного тока и подачи газа служат вклю­ чатель В2, контактор К и электропневматический клапан ЭПК.

Радиопомехи подавляются емкостями Cl, С2 и СЗ; для из­ мерения напряжения генератора служит вольтметр V

Схема электроприводов полевой автосварочной установки ПАУ 602, предназначенной для сварки под слоем флюса труб диаметром 720—1220 мм в секции длиной до 40 м, принципи­ ально не отличается от схемы на рис. 12.7. Небольшое отличие заключается в том, что двигатель постоянного тока привода

гателя осуществляется дистанционно контакторами в цепи якоря. Трубосборочные линиии МТЛ121 и МТЛ141 предназначены для механизированной сборки на стеллажах труб диаметрами 1220 и 1420 мм в плети длиной до 36 м. Рассмотрим принципи­ альные электрические схемы МТЛ121 и МТЛ141 (рис. 12.8). Линии состоят из трех секций и будки. Привод рольгангов про­ дольного перемещения труб вдоль линии приводится во враще­ ние на первой секции — двумя электродвигателями М3 и М4, на второй секции — тремя электродвигателями М5, Мб и М7, на третьей секции — тремя электродвигателями М8, М9 и М10. Приводы рольгангов, маслонасоса Ml и вентилятора М2 приво­

442

дятся во вращение асинхронными двигателями с короткозамк­ нутыми роторами.

Защита от короткого замыкания и перегрузок из-за недо­ пустимой продолжительности пуска, а также включение дви­ гателей маслонасоса и вентилятора осуществляются трехпо­ люсными автоматическими выключателями В7, В8, В4 и В5.

Включение приводов рольгангов может быть раздельное и совместное. Включение влево или вправо приводов рольгангов первой секции осуществляют поворотом влево или вправо ручки универсального переключателя ВА2. При этом срабаты­ вает соответственно магнитный пускатель Р1-1 или Р1-2, их за­ мыкающие главные контакты, подключающие сеть к обмоткам электродвигателей М3 и М4, валы которых начинают вращаться в ту или другую сторону.

Для прямого или реверсивного включения электродвигате­ лей рольгангов второй и третьей секций ручку универсального переключателя ВАЗ необходимо повернуть влево или вправо. При этом срабатывает магнитный пускатель Р2-1 или Р2-2, за­ мыкающие главные контакты которого включают электродви­ гатели на прямое или обратное вращение. Совместное управле­ ние приводами рольгангов осуществляется универсальным пере­ ключателем ВА4. При этом все валы электродвигателей начи­ нают вращаться в ту или другую сторону одновременно.

В схеме предусмотрены электрическая и механическая бло­ кировки включения магнитных пускателей Pl-1, Р1-2 и P2-J, Р2-2 с помощью их размыкающих блок-контактов и механичес­ кого переключателя контактов универсальных переключателей. Электродвигатели М3 —М10 выключают поворотом ручки уни­ версальных переключателей ВА2 — ВА4 (нулевое положение).

Для экстренной остановки в нужном положении электродви­ гателей рольгангов в схеме применено динамическое торможе­ ние, которое работает следующим образом. В момент выклю­ чения электродвигателей М3 — М10 замыкаются разомкнутые размыкающие блок-контакты Pl-1, Pl-2, Р2-1 и Р2-2, которые включены последовательно в цепь с катушкой реле времени РВ и выпрямительным мостом Д8 — Д11. Эти блок-контакты под­ ключают катушку реле времени РВ к сети напряжением 220 В. Реле срабатывает и замыкается его замыкающий контакт в цепи катушки контактора РЗ, после чего срабатывает контак­ тор и замыкаются его замыкающие главные контакты, которые включают динамическое торможение электродвигателей. Дина­ мическое торможение осуществляется постоянным током, полу­ ченным трехфазным однополупериодным выпрямителем Д5 — Д7. Выпрямительный ток проходит по двум статорным обмот­ кам каждого электродвигателя и создает тормозной момент. Причем две параллельно включенные обмотки электродвигате­ лей М3 и М4 соединены последовательно с параллельно вклю­ ченными обмотками электродвигателей М5 — М10,

443

*состоит из встроенного в общий корпус генератора постоянного тока и приводного асинхронного элект­

чателем В2.

445

Задающая обмотка (03) ЭМУ питается стабилизированным постоянным напряжением 220 В. Регулирования тока в задаю­ щей обмотке, а следовательно, и регулирования частоты враще­ ния вала двигателя постоянного тока M l2 достигают посредст­ вом реостата R1. На прямое и обратное вращение двигатель М12 включают универсальным переключателем ВА1.

Для стабилизации частоты вращения вала двигателя М12 в схеме предусмотрены отрицательные обратные связи по час­ тоте вращения вала (ОСС) и по напряжению двигателя (ОСН). Отрицательная обратная связь по скорости осуществляется об­ моткой управления ОСС ЭМУ и тахогенератором ТГ, вал кото­ рого посредством муфты связан с валом двигателя. Обмотка возбуждения тахогенератора питается током от стабилизиро­ ванного источника напряжением 220 В. Обмотка ОСН, подклю­ ченная параллельно к якорю двигателя, составляет цепь отри­ цательной обратной связи по напряжению. Резисторы R8 и R9 ограничивают ток в обмотках ОСС и ОСН.

Частоту вращения .вала двигателя контролируют по вольт­ метру V, который подключен параллельно к якорю тахогенера­ тора. Если напряжение на двигателе М12 из-за отсутствия одной или двух обратных связей резко увеличится, а следова­ тельно, увеличится и частота вращения вала двигателя, то сра­ батывает реле Р4, замыкающий контакт которого замкнет цепь реле Р5, которое сработает и своим замыкающим контактом заблокирует себя. Размыкающий контакт Р5 в свою очередь от­ ключит задающую 03 обмотку ЭМУ, и двигатель остановится. Для обеспечения нормальной технологической последователь­ ности операций на линии установлены три конечных выключа­ теля. При поднятых перегружателе и гидроподъемнике замы­ кающие контакты конечных выключателей В2 и ВЗ, последова­ тельно включенные в цепь катушек магнитных пускателей Р1-1 и Р2-1 размыкаются. Таким образом, двигатели рольгангов маг­ нитными пускателями Р1-1 и Р2-1 не включаются.

Вторые пары размыкающих контактов В2 и ВЗ включают сигнальную лампу Л2 с надписью «Опусти механизмы». Если труба будет лежать на механизмах продольного перемещения, то размыкающий контакт конечного выключателя В1 разомк­ нется, что в свою очередь отключит задающую 03 обмотку ЭМУ Труба не будет вращаться и замыкающий контакт В1 окажется замкнутым, при этом появится световой сигнал лампы Л1 с надписью «Подними трубу». При поднятии трубы схема приходит в рабочее состояние.

Вспомогательное оборудование

Электропривод находит применение и во вспомогательных механизмах для сварочных работ. Так, маслонасос центратора ЦВ10Н приводится во вращение двигателем постоянного тока (4,8 кВт, 27 В), питаемым через предохранитель, кабель и

446

Глава 13

Коэффициент мощности и экономия электроэнергии

§ 82. Общие положения

Работа асинхронных двигателей, трансформаторов и других устройств переменного тока, обладающих индуктивным сопро­ тивлением, сопровождается процессом непрерывного изменения возникающего в них магнитного потока. При всяком изменении магнитного потока в цепи этих устройств возникает э. д. с. са­ моиндукции, противодействующая изменению магнитного по­ тока. Поэтому напряжение генераторов переменного тока, уста­ новленных на электростанциях, содержит составляющую, кото­ рая в каждый момент времени компенсирует противодействие э. д. с. самоиндукции. Следовательно, и мгновенное значение мощности генератора всегда имеет такую составляющую, кото­ рая обусловлена противодействием э.д. с. самоиндукции. Эта составляющая мгновенной мощности генератора называется реактивной мощностью.

Как известно из курса электротехники, реактивная мощ­ ность, идущая на создание магнитного потока в аппаратах и машинах, обладающих индуктивным сопротивлением, 4 раза

втечение каждого периода переменного тока меняет свое на­ правление, причем среднее значение этой мощности за каждый полупериод равно нулю.

Таким образом, к токоприемникам промышленных предприя­ тий доставляется кроме активной энергии, преобразуемой в них

вдругие виды энергии, также и реактивная энергия, которая необходима для создания магнитных полей в электродвигате­ лях, трансформаторах и т. д.

Реактивная энергия, соответствующая реактивной мощности, не производит полезной работы. Вместе с тем обмен реактив­ ной мощностью между токоприемниками и генераторами элект­ ростанций приводит к добавочным потерям активной энергии в линиях, трансформаторах и генераторах.

Мерой соотношения между активной и реактивной мощно­ стями является коэффициент мощности, определяемый как от­

где Q — передаваемая реактивная мощность.

448

При синусоидальной форме напряжения и тока величина коэффициента мощности совпадает с косинусом угла сдвига фаз между напряжением и током. При несинусоидальной форме напряжений и токов для определения коэффициента мощности cos ф необходимо умножить на коэффициент искажения, мень­ ший единицы и характеризующий реактивные мощности высших гармоник.

По формуле (13.1) определяют текущее значение коэффици­ ента мощности для определенного момента времени.

Основным показателем потребления реактивной мощности за некоторый период наблюдения (сутки, месяц, год) является средневзвешенный коэффициент мощности, рассчитываемый по формуле

Коэффициент мощности электротехнической установки, до­ стигнутый без применения специальных средств для повышения его, называется естественным. Естественный соэф большинства промышленных предприятий колеблется в пределах 0,5—0,7.

Реактивная энергия, потребляемая предприятием, определя­ ется величиной намагничивающей мощности, которая требуется отдельным элементам электроустановки. На долю асинхронных двигателей приходится более 60% всей реактивной энергии, по­ требляемой от энергетических систем промышленными пред­ приятиями, а на долю трансформаторов — до 20%. Остальная часть (около 20%) приходится на долю преобразовательных подстанций, установок индукционного нагрева, реакторов, воз­ душных линий и др. Таким образом, основными потребителями реактивной энергии на промышленных предприятиях являются асинхронные двигатели и трансформаторы.

Реактивная мощность Q, потребляемая асинхронным двига­ телем при данной его относительной нагрузке р, может быть выражена

номинальной нагрузке, равная Р!^фн/г]н; Р — коэффициент на­ грузки двигателя, имеющий значение Р/Рн\ Р» и Р — номиналь­ ная мощность и мощность нагрузки на валу двигателя соответ­ ственно; т]н — номинальный КПД двигателя; 15фн— тангенс угла сдвига фаз между линейным током и напряжением при номинальной нагрузке.

Основную роль в балансе реактивной мощности асинхрон­ ного двигателя играет реактивная мощность холостого хода Qo, зависящая от объема магнитной цепи и от величины воздуш­ ного зазора, т. е. от номинальной мощности и конструкции дви­

гателя.

Реактивная мощность холостого хода у асинхронных двига­ телей единых серий колеблется в пределах 60—85% от реак­ тивной мощности двигателя при полной нагрузке. На рис. 13.1 показано изменение относительной реактивной мощности асин­ хронных двигателей в зависимости от коэффициента нагрузки.

тивная мощность трансформатора может быть вычислена на основании его каталожных данных:

Реактивная мощность намагничивания составляет в среднем у современных трансформаторов при холостом ходе 4—6% от их номинальной мощности (у более старых конструкций 4,5— 10%). При полной нагрузке реактивная мощность повышается приблизительно в 2 раза, однако решающее значение для ве­ личины cos ф трансформатора имеет характер его нагрузки, т. е. cos ср нагрузки.

450