Особенности ЭП главных и подпорных насосов

Обычно машинные зоны НПС содержат взрывоопасные зоны класса В-1а и устанавливаемое электрооборудование должно иметь взрывозащищенное исполнение. Главные ЭД привода основных и подпорных насосов применяют как во взрывозащищенном, так и в нормальном исполнении. В первом случае их устанавливают в одном помещении с насосами, во втором – в помещении, отделенным негорючей перегородкой. В последнее время отдается предпочтение двигателям нормального исполнения, при этом создается возможность производить ремонт двигателя непосредственно на месте, без отключения остальных агрегатов. Для привода главных насосов на насосных станциях используются в последнее время СД на 3000 об/мин. Или АД с КЗ ротором с взрывозащитной или без нее. Для установки насосов вне помещений применяют СД без взрывозащитной серии СТД. В одном помещении с насосами могут быть установлены двигатели серии СТДП мощностью до 12,5 МВт на 6(10) Кв и 3000 об/мин. Взрывозащита в СТДП обеспечивается исполнением, продуваемым под избыточным давлением. Воздух, охлаждающий двигатель и циркулирующий по замкнутому контуру охлаждается водяными охладителями, установленными по бокам статора. Возбуждение двигателя осуществляется от бесщеточного возбудительного устройства.

Двигатели серии СТД и СТДП имеют более высокий КПД (до + 2%) и меньшую массу в 1,5-2 раза чем СД ранних серий. Возможность прямого синхронного пуска СД от полного напряжения сети определяется путем сопоставления их пусковых характеристик и механических характеристик насосов.

рисунок

Ма - асинхронный момент двигателя (относительное значение)

Мс - момент сопротивления

Сопоставляя характеристики, следует вывод, что ЭД серии СТД обеспечивают прямой пуск от полного напряжения сети при открытой задвижке на выходе насоса, если напряжение сети при пуске не ниже 65% от номинального. При выполнении этих условий момент, развиваемый двигателем всегда выше момента сопротивления насоса. для привода главных насосов НПС также находят применение двух полюсные синхронные турбодвигатели серии 4АТД, мощностью до 5000 КВт, в нормальном и взрывозащищенном, продуваемым под избыточным давлением, исполнении. Эти двигатели высоковатные, на 6(10) Кв, с замкнутым или разомкнутым циклом вентиляции. Двигатели выдерживают прямой пуск от полного напряжения сети и допускают два пуска подряд из холодного состояния, и один пуск из горячего. Для мощных СД привод насосов предусматривает следующие виды электрических защит:

-токовая отсечка без выдержки времени, для защиты от КЗ. Токовая защита от перегрузок. Дифференциальная токовая защита от внутренних повреждений. Защита от минимального напряжения,до уровня ниже 60% от номинального значения. Токовая защита от замыканий на землю, а также защита от асинхронного хода.

В последнее время предусматривают системы автоматической частотной разгрузки питающей подстанции, отключающей до 50 % двигателя при смещении частоты ниже 49 Гц, а также защита двигателей от минимальной частоты. Защита от минимальной частоты срабатывает с большей выдержкой времени или системы АЧР и отключает все СД. Схема управления и защиты СД для привода насосов практически не отличаются от привода центробежных нагнетателей компрессорных станций. Современные серии двигателей СТД и СТДП оснащаются теристорными возбудителями. Возбудители (теристорные) серии ВТЕ-320 предназначены как для питания обмотки возбуждения, так и для управления и автоматического регулирования тока возбуждения при прямом и реактивном пуске.

В схеме возбудителя предусмотрены режимы автоматического, ручного и аварийного управления током возбуждения и режим опробования.

При работе в режиме ручного управления возбудитель обеспечивает:

*автоматическую подачу возбуждения, функции скольжения ротора при прямом и реакторном пуске;

*плавное регулирование тока возбуждения в диапазоне (0.3 ¸ 1.1) I в.ном.;

*ограничение минимального значения напряжения возбуждения;

*ограничение тока возбуждения по максимуму;

*ограничение с выдержкой времени тока возбуждения при длительной перегрузке обмотки ротора;

*форсировку по напряжению кратностью не менее 2.25 номинального напряжения возбуждения;

*гашение поля при нормальных и аварийных отключениях двигателя, переводом преобразования в инверторный режим;

*стабилизацию тока возбуждения при изменении температуры обмотки возбуждения от холодного состояния до установившегося теплового режима и при изменении напряжении напряжения питания возбудителя.

Возбудитель обеспечивает защиту:

*от внутреннего КЗ в преобразователя;

*от внешних КЗ со стороны постоянного тока;

*обеспечивает защиту СД от потери возбуждения и затянувшегося пуска с регулируемым временем срабатывания.

При работе в режиме автоматического управления возбудитель обеспечивает авто регуляцию тока возбуждения по напряжению статора и коэффициенту мощности узла нагрузки, а также по параметру косвенно соответствующему углу нагрузки двигателя.

Основным элементом возбудителя является ТП, в состав которого входит система импульсно-фазового управления. Схема ограничения тока ротора предназначена для ограничения тока ротора при перегрузке, входным сигналом схемы глушительный сигнал от датчика тока ротора. При самозапуске двигателя к теристорному возбудителю предъявляется

требование погасить поле статора двигателя до допустимого значения за время перерыва электрического питания, сигнал на форсированное гашение поля подается в возбудитель от аппаратуры определяющей перерыв питания в сети, например, реле направления мощности. Наиболее эффективным методом форсированного гашения поля статора является сочетание режимов инвертирования и противовключения тока ротора, для обеспечения этого режима в схему возбуждения вводится дополнительный преобразователь выполненный по нулевой или мостовой схеме. Схема защиты от затянувшегося пуска представляет собой реле времени, которое срабатывает при протекании тока из пускового сопротивления. Схема выполняет также функции защиты от асинхронного хода и исчезновения тока возбуждения. Схема защиты от КЗ действует в функции тока ротора, схема срабатывает при превышении заданной установки тока преобразователя. Схема пуска предназначена для блокирования импульсов управления преобразователем на период пуска двигателя. Она работает в функции частоты тока в пусковом сопротивлении, схема состоит из трансформатора тока и схемы измерения длительности одного из полупериодов тока в его вторичной цели. Принцип основан на том, что по мере разгона двигателя частота ротора уменьшается, а длительность полупериода увеличивается. Преобразователь включается при снижении частоты тока до заданного значения соответствующего скольжению при входе двигателя в синхронизм. Схема форсирования возбуждения срабатывает при падении напряжения в статорной цепи двигателя, получая сигнал от трансформатора напряжения, в схеме предусмотрен автоматический регулятор возбуждения, получающий сигнал от датчика тока ротора, трансформатора напряжения, трансформатора тока статора и задающего потенциометра. В случае применения АД их снабжают токовой отсечкой без выдержки времени, срабатывающей при КЗ, а также снабжают МТЗ от перегрузок, токовой защитой от однофазных замыканий на земле при силе тока замыкания более 10 А, защитой минимального напряжения до уровня ниже 60% от номинального значения напряжения, а также снабжают дифференциальной токовой защитой от внутренних повреждений. ЭД подпорных насосов обладающие значительно меньшей мощностью, чем двигатель основных насосов, могут иметь более простые схемы электронных защит, например, может отсутствовать защита от минимального, а также дифферентная защита от внутренних повреждений.