Устройство и принцип действия электроприводных ГПА

Подшипники скольжения

Двигатель выполнен на подшипниках скольжения с циркулирующей смазкой под давлением. Для смазки опор в подшипниках скольжения применяется масло турбинное марки  Т22С. Давление масла в подшипниках (0,25… 0,5) -10⁵ Па. Расход масла 24 л/мин на два подшипника. Подшипники располагаются с двух сторон статора и установлены в стулья, которые опираются на общую фундаментную раму СТД. Стул переднего подшипника (со стороны возбудителя) изолирован электрически от фундаментной плиты и маслопроводов с целью недопущения образования паразитных токов в подшипнике, наведенных вращением двух токопроводов внутри вала ротора от возбудителя к обмоткам.

Двигатель работает от электросети переменного трехфазного тока напряжением 10кВ. Напряжение подается на обмотки статора и вызывают вращающееся магнитное поле, в котором находится ротор двигателя. На обмотки ротора двигателя подается с возбудителя постоянный ток, который вызывает в нем постоянное магнитное поле. Магнитное поле статора притягивает к себе магнитные полюса ротора и заставляет ротор вращаться. Так как двигатель выполнен с одной парой полюсов частота вращения ротора равняется 3000 об/мин. Вращение ротора с частотой вращения магнитного поля статора называется синхронным. При этом cosφ=1. В начальный момент пуска двигателя обмотки ротора закорачиваются возбудителем и двигатель раскручивается как асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором. При падении силы тока статора, что является следствием того, что частота вращения ротора почти равна частоте вращения магнитного поля, подается напряжение на возбудитель, который размыкает обмотки ротора и генерирует в них постоянный ток. При этом двигатель входит в синхронизм. Для уменьшения пусковых токов (нагрузки на сеть) во время пуска приводной механизм (нагнетатель природного газа) должен быть разгружен, т.е. газ с контура нагнетателя должен быть стравлен и открыт кран 3бис. Время с момента подачи напряжения на обмотку статора до момента достижения двигателем установившейся частоты вращения в асинхронном режиме есть время пуска. При первых пусках с механизмом замерьте время пуска и сравните с расчетным. Увеличение времени пуска по сравнению с расчетным при напряжении питающей сети, соответствующем расчетному пусковому значению, указывает на повышенный момент сопротивления механизма при пуске. Уставка времени или пускового тока производится по расчетным данным и корректируется при первых пусках. Исходя и прочности изоляции обмоток двигателя допускается не более двух пусков подряд из холодного состояния или один из горячего, после чего необходимо дать двигателю время на охлаждение (около 2 часов). Это связанно с тем что высокие пусковые токи вызывают очень сильный нагрев обмоток статора.

 

Вентиляция

При работе двигателя часть электрической  энергии в обмотках статора и  ротора преобразуется в тепловую энергию, которая нагревает элементы двигателя и может привести к выходу его строя. Двигатель имеет двухструйную симметричную систему вентиляции с двумя вентиляторами на роторе (рисунок 2).Из зоны высокого давления воздух разветвляется на две струи. Первая струя, как и при одноструйной системе, проходит в воздушный зазор и через радиальные каналы между крайними пакетами железа выходит под обшивку статора. Вторая струя по перепускным каналам проходит к средним пакетам статора и по радиальным каналам между ними попадает в воздушный зазор двигателя, откуда через каналы крайних пакетов железа выходит под обшивку статора, смешиваясь с первой струёй. Далее воздух выбрасывается наружу через боковые жалюзи.

Рисунок 2 - Схема двухструйной системы вентиляции

 

Редуктор Р-4300/2,66

Редуктор  типа Р-4300/2,66 конструкции Невского машиностроительного завода им. В.И. Ленина (НЗЛ), используемый для привода центробежного нагнетателя является одноступенчатым шевронным ускорителем с горизонтальным с горизонтальным расположением осей силовой зубчатой передачи.

Редуктор  устанавливается на фундаменте между  нагнетателем и электродвигателем. Передаваемая мощность редуктора 4300 кВт. Число оборотов ведущего вала (колесо)-3000 об/мин., шестерни, редуктора - 7980 об/мин. Окружная скорость зубчатой передачи соответствует 86 м/сек. Направление вращения колеса - правое (по часовой стрелке), если смотреть на редуктор со стороны приводного электродвигателя. Корпус редуктора, изготовлен из литого чугуна с горизонтальным разъемом. Крепление корпуса редуктора к фундаменту осуществляется болтами и анкерными плитами. С противоположной стороны вала колеса редуктора к нему через кулачковую муфту - присоединяется ведущая шестерня главного маслонасоса. Вал ведомой шестерки редуктора соединяется зубчатой муфтой с ротором нагнетателя.

Корпус  редуктора отлит из чугуна и имеет  горизонтальный разъем. Вкладыши колеса и шестерни стальные залиты баббитом марки Б-83. Вкладыши закрыты крышками подшипников, которые имеют установочные штифты и крепятся шпильками к нижней половине корпуса редуктора. Внутри корпуса устанавливается повышающая силовая передача с передаточным отношением i = 2,66. В редукторах используются силовые передачи, зубчатое зацепление которых имеет эвольвентный профиль зубьев и силовые передачи с круговыми профилями зубьев - зацепление Новикова.

На газоперекачивающих агрегатах для соединений редуктора  с приводом и центробежным нагнетателем применяются зубчатые соединительные муфты. Муфты служат для соединения соосных валов и

передачи  крутящих моментов.

 

Центробежный нагнетатель ЦН 280-12-7

Центробежный нагнетатель типа 280-12-7 с выносным блоком маслосистемы предназначен для сжатия и подачи природного газа в магистральные газопроводы. Производительность, отнесённая к нормальным условиям при работе одного нагнетателя 13×10 млн. м³ в сутки. Мощность, потребляемая нагнетателем 4000 КВт.

Нагнетатель приводится во вращение через повышающий редуктор синхронным электродвигателем  типа СТД-4000-2 4000 КВт, с частотой вращения 3000 об/мин. закрытого исполнения работой агрегата с центрального щита. В корпусе подшипника нагнетателя установлено масляное реле осевого сдвига, которое подаёт импульс на отключение главного электродвигателя нагнетателя при аварийном осевом сдвиге ротора и в случае выработки упорных колодок подшипника выше допустимой величины. Для контроля температуры вкладышей нагнетателя и редуктора установлены термометры сопротивления. При аварийном повышении температуры, хотя бы одного из вкладышей подшипников, выдаётся импульс, который вызывает останов главного электродвигателя нагнетателя.

Особенности конструкции

Наименование  исходных параметров:

Абсолютное  начальное давление газа перед всасывающим  патрубком, кг/см2………………………………………………………………………….. 45,0

Начальная температура  газа перед всасывающим патрубком,ºС................45,0

Плотность газа при начальном давлении и температуре,кг/м³....................34,2

Частота вращения ротора нагнетателя, об/мин............................................8000

Нагнетатель представляет собой одноступенчатую  машину с консольно-расположенным колесом и осевым подводом газа. Нагнетательный патрубок расположен в нижней части корпуса нагнетателя (улитки) и направлен горизонтально влево, если смотреть на нагнетатель со стороны всасывания. Нагнетатель установлен на чугунной фундаментной раме, и закреплён неподвижно.

Работает  нагнетатель следующим образом.

Газ под  давлением 4,41 МПа (45 кг/см²) поступает  через всасывающий газопровод к  колесу рабочему нагнетателя. При вращении колеса рабочего происходит процесс сжатия газа до 5.1…5.2 МПа и подача его через нагнетательный патрубок в нагнетательный газопровод.

Система уплотнений в корпусе нагнетателя  обеспечивает уменьшение перетечек газа внутри машины и исключает проникновение его в машинный зал.

Состоит нагнетатель из следующих основных частей:  корпуса, уплотнений, вкладышей, фундаментной рамы, ротора, соединительной зубчатой муфты, кожуха муфты. Корпус нагнетателя состоит из стальной улитки, нагнетательного и всасывающего трубопроводов, корпуса, опорно-упорного подшипника.

Улитка  имеет цилиндрическую форму и  выполнена из двух частей  (левой  и правой), соединённых сваркой  по контуру. Левая половина улитки (сторона всасывания) расточена до размера, обеспечивающего установку и выемку ротора при сборке и разборке нагнетателя. В правой, внутри приварен воротниковый диск, предназначенный для установки уплотнительной втулки. Здесь же имеется проточка, образующая уплотнительную камеру нагнетателя. В нижней части уплотнительной камеры приварена труба с фланцем для слива масла из уплотнительной камеры в поплавковую камеру. В нижней части улитки приварен нагнетательный патрубок, направленный влево, если смотреть со стороны всасывания. Для крепления улитки к раме фундаментной в нижней части приварены лапы опорные. На торцах улитки выполнены резьбовые отверстия, предназначенные для крепления: слева - всасывающего патрубка и справа - корпуса опорно-упорного подшипника.

На цилиндрической поверхности улитки выполнены отверстия  для подвода масла к опорному подшипнику и для соединения по газу уплотнительной камеры с поплавковой камерой.

Всасывающий трубопровод состоит из перехода с фланцем, колеса с лопатками  и патрубка с фланцем. Переход  с фланцем присоединяется к улитке, при помощи шпилек. Колено с лопатками приваривается одной стороной к переходу с фланцем. С другой стороны колено с лопатками имеет фланец, к которому присоединяется патрубок с фланцем, предназначенный для приварки к нему всасывающего газопровода при монтаже агрегата.

Нагнетательный  трубопровод представляет собой  конический патрубок с фланцем, приваренным со стороны меньшего основания конуса. С другой стороны к трубопроводу при монтаже приваривается нагнетательный газопровод.

Корпус  опорно-уплотнительного подшипника представляет литую камеру, состоящую  из двух частей с перегородками внутри, и предназначен для установки  опорно-уплотнительного подшипника. Верхняя и нижняя части соединены между собой шпильками и гайками, и присоединены к улитке.

Непосредственно с компрессорным агрегатом связана система смазки, состояние которой определяет возможность работы агрегата. Система смазки содержит ряд насосов, маслопроводы низкого, среднего и высокого давлений, маслоохладители и другие элементы. Маслопроводы низкого и среднего давлений обеспечивают смазку опорно-упорного подшипника нагнетателя(давление масла 0,45 МПа), редуктора и двигателя(давление 0,05-0,06 МПа). Подача масла из масляного бака в эти маслопроводы при работе агрегата производится насосом, смонтированным на корпусе редуктора. На ответвлении от маслопровода среднего давления установлен редукционный клапан. От маслопровода среднего давления масло подаётся также в масляное реле осевого сдвига, смонтированное в нагнетателе и обеспечивающее остановку агрегата при появлении осевого сдвига ротора нагнетателя на 0,7-0,8 мм. В период пуска и остановки агрегата подача масла в эти маслопроводы осуществляется пусковым масляным насосом, приводимым в действие от асинхронного электродвигателя. Для поддержания необходимого давления в маслопроводе при остановки агрегата из-за исчезновения напряжения в питающей системе переменного тока или из-за внезапного падения давления масла в системе предусматривается резервный масляный насос с приводом от электродвигателя постоянного тока, питаемого, от аккумуляторной батареи. Нагнетатель снабжён масляным уплотнением, предотвращающим утечки газа в помещение. Это достигается поддержанием давления масла на уровне, превышающем на 0,25-0,3 МПа давление газа, что обеспечивается регулятором перепада давления газ-масло. Для уплотнения и смазки опорного подшипника нагнетателя служит маслопровод высокого давления (6,5 МПа), в который масло подаётся из масляного бака винтовым насосом, приводимым в действие асинхронным двигателем мощностью 20 кВТ, напряжением 380 В. Имеются два винтовых насоса(рабочий и резервный) с автоматическим включением резервного насоса при остановке основного.

На  листе 2 графической части изображён  нагнетатель 280-12-7.

 

 

3. Особенности эксплуатации электроприводных ГПА: подготовка к пуску, пуск, уход в процессе эксплуатации, остановка

Основная  задача при эксплуатации электроприводных КС заключается в обеспечении  надёжной бесперебойной работы оборудования, максимально эффективного использования установленного оборудования, экономичной работы оборудования, наименьших эксплуатационных расходов, электробезопасности. Бесперебойная и надёжная работа электрооборудования и максимальная эффективность его использования возможны при правильном уходе за оборудованием, регулярном проведении планово-предупредительных ремонтов и испытаний, а также при своевременной замене устаревшего оборудования. Экономичная работа электрооборудования обуславливается уменьшением потерь энергии, выбором наиболее рациональных режимов работы оборудования, автоматизацией и телемеханизацией производственных процессов.

Подготовку  агрегата к пуску следует начинать с осмотра газовой обвязки нагнетателя. Краны на газовой обвязке должны находиться в предпусковом положении и должны быть готовы к перестановке во время запуска. Для подготовки кранов к перестановке на них надо установить шланги пневмопривода и импульсный газ подать к узлам управления. Устанавливают ключ переключения на соответствующее положение для ручного или автоматического управления агрегатом. После включения автомата питания оперативным током по световым табло проверяют положение кранов на обвязке нагнетателя. Краны должны находиться в следующих положениях: краны 1, 2, 4 закрыты, а краны 3, 3-бис и 5 открыты (рисунок 3). По световым табло проверяют также положение станционных кранов. Они должны быть открыты. Предпусковое положение кранов контролируется схемой управления агрегата и в случае несоблюдения предпусковых условий агрегат не запустится. Проверяют состояние маслосистемы, уровень масла, температуру. В случае низкой температуры масла его подогревают. На КС масло обычно подогревают с помощью горячей воды. Температура масла перед пуском должна быть не ниже 25 С.

 

Рисунок 3- Типовая  схема технологической  обвязки  электроприводного нагнетателя.

Далее опробуют в работе маслонасосы: рабочие и  резервные. Путем включения уплотнительного  маслонасоса заполняют аккумулятор  масла. Замеряют сопротивление ротора и статора электродвигателя. Сопротивление изоляции ротора  должно быть не менее 1,5 Мом, статора 10 Мом. Проверяют работу кранов на газовой обвязке. Эта операция необходима в зимнее время, когда бывают частые отказы из-за замерзания импульсного газа, заклинивания пробок крана или поршней пневмопривода. При опробовании кранов эти не исправности будут обнаружены, устранены и запуск агрегата пройдёт успешно. Проверяют работу кранов агрегата от кнопок со щита управления в строгой последовательности: по заполнению маслом аккумулятор масла, что будет видно по манометру уплотнения на щите управления, открывают кран 4, после продувки камеры нагнетателя (через 8-10 секунд с момента открытия крана 4) закрывают кран 5 на свече. При достижении электродвигателем 70 % частоты вращения и принятия на себя нагрузки главным масляным насосом останавливается автоматически пусковой насос смазки. При достижении нагнетателем полных оборотов (через10-12 секунд после пуска двигателя в работу) нагнетатель будет работать по замкнутому контору через кран 3-бис и 3. Газ, поступающий через кран 4, поднимает давление в полости нагнетателя. Такой режим работы длится 1,2-1,5 минут. По достижении в полости нагнетателя давления, равного давлению до 1 и 2 крана открываются одновременно краны 1 и 2. После открытия кранов 1 и 2 закрываются кран 4, а затем кран 3 и кран 3 бис.