книги / Электрификация предприятий нефтяной и газовой промышленности

перемотки рулонных материалов СРБ (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 рези­ новой крошки СРК (двигатель А 41-4 1,7 кВт, 1420 об/мин). Управление всеми двигателями дистанционное при помощи маг­ нитных пускателей и кнопок управления.

Трубогибочные станки имеют электроприводы, питаемые от сети или генератора 380/220 В. Электродвигатели маслонасосов мощностью 10—30 кВт управляются нереверсивными магнит­

ется путевой выключатель, контакт которого включает лампу, сигнализирующую о предельном угле гиба трубы.

53. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СВАРКИ ТРУБОПРОВОДОВ

С варочные агрегаты

Сварка представляет собой процесс получения неразъемного соединения путем раздельного или совместного приложения тепла и давления. Существующие способы сварки разделяются на две группы: сварка плавлением и сварка давлением. На трассах трубопроводов чаще всего применяется электродуговая сварка плавлением и электроконтактная сварка давлением.

По ряду технологических причин электродуговая сварка трубопроводов выполняется преимущественно электрической дугой постоянного тока. Источники питания постоянного тока разделяют на сварочные генераторы и сварочные выпрямитель­ ные установки. Для сварки плетей на базах, имеющих центра­

водом и сварочные выпрямительные установки. Для сварки трубопроводов на трассе используют передвижные сварочные агрегаты (генераторы и выпрямители).

В зависимости от технологических требований источники пи­ тания сварочной дуги должны иметь падающую или жесткую внешнюю характеристику. Падающую внешнюю характери­ стику генератора постоянного тока можно создать либо при по­ мощи последовательной обмотки возбуждения, включенной на­ встречу обмотке независимого возбуждения, либо за счет реак­ ции якоря. Падающую внешнюю характеристику имеют свароч­ ные генераторы, входящие в комплект агрегатов АСДП-500, АСД-3-1, АСБ-300 и преобразователей ПС-500, ПСО-500, ПСО-800, ПС-300 и ПС-300М.

Для получения жесткой внешней характеристики обмотку последовательного возбуждения включают согласно с обмоткой независимого возбуждения генератора. В этом случае магнит­ ный поток, создаваемый обмоткой последовательного возбужде­ ния, не только компенсирует действие реакции якоря, но и со­ здает э. д. с., компенсирующую падение напряжения в якоре.

361

Обычно сварочные генераторы с жесткой внешней характери­ стикой применяются в многопостовых агрегатах. Сварочные посты подключаются к генератору параллельно через регулируе­ мые балластные резисторы, при помощи которых можно инди­ видуально регулировать силу сварочного тока. Жесткую внеш­ нюю характеристику имеют многопостовой преобразователь ПСМ-1000, агрегаты АСДП-500Г и АСДП-500Г-ЗМ.

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 ди­ намические свойства из-за меньшей электромагнитной инерции, чем у генераторов. Ток и напряжение при переходных процессах изменяются практически мгновенно. Отсутствие вращающихся частей делает установки более простыми и надежными в экс­ плуатации, чем генераторы постоянного тока. Трехфазные вы­ прямительные установки обеспечивают высокую стабильность горения дуги, особенно при малой силе тока. Установки целесо­ образно применять при ручной дуговой сварке изделий из тон­ кого металла, а также при сварке и наплавке в среде защит­ ных газов. Сила сварочного тока регулируется при помощи дросселя с переменным воздушным зазором. Дроссель вклю­ чают на стороне переменного тока последовательно с выпря­ мителем.

Сварочные выпрямители ВД-301 и ВД-302 предназначены для питания электрической дуги при ручной дуговой сварке, резке и наплавке металлов; выпрямитель ВКСУ-500 — для руч­ ной дуговой сварки, автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом, резки и наплавки; выпрямители ИПП и ВС — для сварки плавящимся электродом в среде защитных газов. Сип имеют 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 и ВДМ-1601 на номиналь­ ную силу тока 1ШЮ А.

Параллельное включение сварочных машпн применяют в тех случаях, когда мощность одного источника недостаточна для сварки. При параллельном соединении генераторов необходимо, чтобы они были одного типа нлн с одинаковыми внешними ха­ рактеристиками. Во избежание шоявлення уравнительного тока генераторы должны иметь одинаковые напряжения холостого хода и соединяться одинаковыми зажимами. После включения генераторов на параллельную работу необходимо но ампермет­ рам установить одинаковую нагрузку обеих машин; этого до­ стигают при шюмощш регулирующих устройств генераторов.

Ж »

Перед сваркой труб диаметром 530—1420 мм стыкуемые кромки труб необходимо прогреть до температуры 100—200 °С. Для этой цели служат разнообразные электрические нагрева­ тели мощностью от 1,5 до 51,8 кВт. Поскольку напряжение на зажимах нагревателя составляет 17—37 В, нагреватели пита­ ются от передвижных электростанций через сварочные транс­ форматоры.

При стыковой электроконтактной сварке оплавлением трубы, зажатые в сварочной головке, после включения тока сближа­ ются при помощи гидропривода до образования между ними электрических контактов. Образовавшиеся между трубами кон­ такты нагреваются, взрываются и выбрасываются из зазора в виде брызг жидкого металла. В результате сближения трубы оплавляются и нагреваются. Процесс длится до момента разо­ гревания торцов свариваемых труб до температуры плавления. После оплавления выполняют осадку по направлению оси труб на заданную величину. Вследствие осадки жидкий металл вы­ давливается из стыка в виде грата, а торцы свариваемых труб сближаются на расстояния, соизмеримые с параметрами кри­ сталлической решетки, в результате чего образуется сварное соединение.

Электроконтактную сварку отдельных труб в длинномерные секции ведут на полустационарных полевых установках типа ТКУС, а соединение длинномерных секций или отдельных труб в непрерывную нитку трубопровода — на полустационарных установках типа ТКУП.

Установки для контактной сварки методом непрерывного оплавления труб ТКУС1А, ТКУС2, ТКУС53У и ТКУП532 осна­ щены электрооборудованием (табл. 37).

Таблица 37

Технические характеристики электрооборудования установок для контактной сварки

Для сварки труб и звеньев труб диаметром 1420 мм в нитку на трассе применяется комплекс «Север-1», в состав которого входят агрегат АЗТ-141 для зачистки концов труб под кон­

363

тактные башмаки; сварочная машина К-700 с внутренним гра-

грата; автоматизированная установка для контроля ультразву­ ком; трактор С-100 для перемещения электростанции и два тру­ боукладчика К-594.

В сварочной машине К-700 установлен трансформатор 800 кВ*А, 400/7,4 В с номинальной силой тока первичной об­ мотки в процессе оплавления 1,5 кА и номинальной силой сва­ рочного тока 100 кА. Гратосниматели оборудованы электродви­ гателями мощностью по 20 кВт, питаемыми от сварочных пре­ образователей.

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, по­ ставляемых 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 электроснабже­ нии блок питания может быть присоединен к промышленной электросети через подстанцию с трансформаторами 400— 630 кВ-А.

Дизель-электростанция ЭС-250 имеет синхронный генератор ГСС-104-4 с электромашннным возбудителем и автоматическим регулятором напряжения УБК-1- На щите электростанции смон­ тированы электроизмерительные приборы, общий автоматиче­ ский выключатель в цепи статора генератора и реле напряже­ ния с катушками, включенными между нулевым проводом и массой. Реле, воздействуя своими контактами на катушку про­ межуточного реле, которое получает питание от аккумулятор­ ной батареи дизеля.

Блок питания БП-ЗА представляет собой распределитель­ ный шкаф длиной 5900 мм, шириной 2200 мм и высотой 2200 м с общими шинами, получающими питание от дизель-электро- станцни. В шкафу установлены три сварочных преобразователя ПСО-ЗОО-З с дистанционными регуляторами тока ДРТ-ЗООМ, одни преобразователь ПСГ-500 и два сварочных выпрямителя ВКСУ 500x2. Таким образом, блок питания располагает источ­ ником питания для ручной сварки, сварки в среде ССЬ 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 преобразователя

3(4

переменного тока в постоянный. Один из них, состоящий из асинхронного двигателя А 41-2 (2,8 кВт, 2750 об/мин) и генера­ тора постоянного тока ГСК-1500 (1 кВт, 27 В), служит для пи­ тания двигателя сварочной головки; второй двигатель А02 32-2 (4 кВт, 2800 об/мин; генератор постоянного тока П21 2,6 кВт, 115 В) — для питания двигателя вращателя. Асинхронный дви­ гатель А 51-4 (4,5 кВт, 1450 об/мин) вращает вал компрессора, снабжающего базу сжатым воздухом. В шкафу установлены также необходимые контрольно-измерительные и осветительные приборы.

Включение всех двигателей ручное, при помощи установоч­ ных автоматов, обеспечивающих защиту от перегрузок и корот­ ких замыканий. В ячейке преобразователя питания вращателя установлены контакторы для реверсирования двигателя вра­ щателя. Нагрузки подсоединяются к преобразователям при помощи штепсельных разъемов.

Для сварки в среде углекислого газа труб диаметром 89— 273 мм в секции длиной 36—40 м на полустационарной трубосва­ рочной базе используют установки УТ1 и УТ1А. Электропри­ воды установки обеспечивают регулирование скорости подачи электродной проволоки в диапазоне 160—550 м/ч, предусмотрены три ступени скоростей подачи проволоки, а на каждой ступени — плавное регулирование на 50 % вниз от номинала. Частоту вра­

Электроприводы постоянного тока установки получают пи­ тание от сварочного агрегата СДАУ1 с жесткой характеристи­ кой, состоящего из асинхронного двигателя ДЗ (рис. 146) и генератора Г Асинхронный двигатель ДЗЗ может получать пи­ тание от передвижной электростанции или от промышленной электрической сети. Обмотка возбуждения генератора ОВГ пи­ тается через трансформатор Тр и выпрямитель ВС. Ток в этой обмотке можно регулировать изменением сопротивления РСЗ или переключением числа витков вторичной обмотки трансфор­ матора Тр. От общих шин постоянного тока получает питание шланговый полуавтомат ПАС для прихватки труб, машинка для намотки проволоки МНП и подогреватель газа ПГ (последний присоединяется при помощи штепсельного разъема ШР). Дви­ гатель подачи электродной проволоки Д1 (тип МУ-320 24-ЗОВ, 10А) включается ручным выключателем В1. При помощи рези­ стора РС1 можно регулировать частоту вращения этого дви­ гателя. Включение и реверсирование двигателя вращения сек­ ции Д2 (тип Г-12в 24-ЗОВ, 10А) осуществляются трехполюсным переключателем П. Частота вращения этого двигателя регули­ руется резистором РС2.

Для включения сварочного тока и подачи газа служат выклю­ чатель В2, контактор К и электропневматический клапан ЭПК. Радиопомехи подавляются емкостями Cl, С2 и С3\ напряжение

365

допустимой продолжительности пуска, а также включение дви­ гателей маслонасоса и вентилятора выполняют с помощью трех­ полюсных автоматических выключателей 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 срабатывает соответственно магнитный пускатель Р1-1 или Р1~2, их замы­ кающие 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 электродвига­ тели на прямое или обратное вращение. Совместное управление приводами рольгангов осуществляется универсальным переклю­ чателем ВА4. При этом все валы электродвигателей начинают вращаться в ту или другую сторону одновременно.

В схеме предусмотрены электрическая и механическая бло­ кировки включения магнитных пускателей Pl-1, Р1-2 и Р2-1, Р2-2 с помощью их размыкающих блок-контактов и механиче­ ского 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 выключе­ ния 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

полученным трехфазным однополупериодным выпрямителем

Д 5-Д 7.

Выпрямленный ток проходит по двум статорным обмоткам каждого электродвигателя и создает тормозной момент. Причем две параллельно включенные обмотки электродвигателей М3 и М4 соединены последовательно с параллельно включенными об­ мотками электродвигателей М5—МЮ.

Последовательно включенный в эту цепь резистор R11 ог­ раничивает ток динамического торможения. Основной тормоз­ ной путь трубы, лежащей на рольгангах, проходит при боль-

3 6 7

о

X - * с . ^

ших скоростях, и ошибки в определении пути при динамиче­ ском торможении могут быть весьма большими.

С увеличением тока динамического торможения и времени его прохождения по обмоткам электродвигателей тормозной путь уменьшается, но вместе с тем увеличивается нагрев обмо­ ток. В схеме выдержка по времени прохождения тока дина­ мического торможения осуществляется размыкающим контак­ том Р В , включенным последовательно в цепь катушки контак­ тора динамического торможения РЗ. .

Цепи управления электроприводами от коротких замыка­ ний защищены автоматическим выключателем В 9 . Труба вра­

щается относительно продольной оси посредством червячного

ключенные параллельно каждому вентилю, защищают их от перенапряжений.

Для питания двигателя М 1 2 постоянным напряжением, из­

меняющимся по величине, в схеме применен электромашинный усилитель. Этот агрегат состоит из встроенного в общий кор­ пус генератора постоянного тока и приводного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Электромашин­ ный усилитель является машиной с поперечным магнитным полем. Главный поток генератора усилителя создается попе­ речной цепью обмотки якоря, замкнутой двумя поперечными щетками, соединенными накоротко. Током короткого замыка­ ния поперечного контура создается основной поток усилителя, в котором при вращении возникает э. д. с., между щетками продольного выходного контура якоря. Эта э. д. с. и использу­ ется как источник питания двигателя постоянного тока.

Включение приводного электродвигателя электромашинного усилителя и защита его от короткого замыкания и пере­ грузок недопустимой продолжительности обеспечиваются авто­ матическим выключателем В 2 .

Задающая обмотка ( 0 3 ) Э М Упитается стабилизированным

постоянным напряжением 220 В. Регулирования тока в задаю ­ щей обмотке, а следовательно, и регулирования частоты вра-

щения вала двигателя постоянного тока М12 достигают по­ средством реостата R1. На прямое и обратное вращение дви­ гателя М12 включают универсальным переключателем ВА1.

Для стабилизации частоты вращения вала двигателем М12

в схеме предусмотрены отрицательные обратные связи по ча­ стоте вращения вала (ОСС) и по напряжению двигателя (ОСН). Отрицательная обратная связь по скорости осуществ­ ляется обмоткой управления ОСС ЭМУ и тахогенератором ТГ, вал которого посредством муфты связан с валом двига­

теля. Обмотка возбуждения тахогенератора питается током от стабилизированного источника напряжением 220 В. Обмотка ОСН, подключенная параллельно к якорю двигателя, состав­

ляет цепь отрицательной обратной связи по напряжению. Р е­ зисторы R8 и R9 ограничивают ток в обмотках ОСС и ОСН.

Частоту вращения вала двигателя контролируют по вольт­ метру V, который подключен параллельно к якорю тахогене­ ратора. Если напряжение на двигателе М12 из-за отсутствия

одной или двух обратных связей резко увеличится, а следо­ вательно, увеличится и частота вращения вала двигателя, то срабатывает реле Р4, замыкающий контакт которого замкнет цепь реле Р5, которое сработает и своим замыкающим контак­ том заблокирует себя. Размыкающий контакт Р5, в свою оче­ редь, отключит задающую 03 обмотку ЭМУ, и двигатель

остановится. Для обеспечения нормальной технологической последовательности операций на линии установлены три ко­ нечных выключателя. При поднятых перегружателе и гидро­ подъемнике замыкающие контакты конечных выключателей В2 н ВЗ, последовательно включенные в цепь катушек магнитных пускателей Р1-1 и Р2-1, размыкаются. Таким образом, двига­ тели рольгангов магнитными 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 разом­ кнется, что, в первую очередь, отключит задающую 03 об­ мотку ЭМУ. Труба не будет вращаться, и замыкающий кон­ такт В 1 окажется замкнутым, при этом появится световой сиг­ нал лампы Л1 с надписью «Подними трубу». При поднятии

трубы схема приходит в рабочее состояние.

Вспом огательное оборудование

Электропривод находит применение и во вспомогательных механизмах для сварочных работ. Так, маслонасос центратора Ц ВЮ Н приводится во вращение двигателем постоянного тока (4,8 кВт, 27 В ), питаемым через предохранитель, кабель и штепсельный разъем от двухпостового сварочного агрегата АСДП-500Г (или от основных зажимов агрегата АСБ-300).

370