CC BY
528
УДК 621.314
И.И. Артюхов, И.И. Аршакян, М.В. Жабский,
А.В. Коротков, Н.В. Погодин, А.А. Тримбач НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА В СИСТЕМАХ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ КОМПРИМИРОВАННОГО ГАЗА
Оснащение систем воздушного охлаждения газа частотнорегулируемым электроприводом позволяет получить неоспоримые преимущества. Однако это возможно только при грамотном решении целого комплекса задач на стыке знаний в области тепломассообмена, электротехники, регулируемого электропривода и силовой электроники. Рассмотрению этих задач посвящена настоящая статья.
I.I. Artjukhov, I.I. Arshakyan, M.V. Zhabskiy,
A.V. Korotkov, N.V. Pogodin, A.A. Trimbach
SOME ASPECTS OF APPLICATION OF THE CONTROLLED-VELOCITY ELECTRIC DRIVE IN AIR COOLING SYSTEMS OF COMPRESSED GAS
Equipping air cooling systems of compressed gas by the controlled-velocity electric drive allows receiving conclusive advantages. However it is possible only at the competent decision of the whole complex of problems on a joint of knowledge in the field of heat mass exchange, the electrical engineering, the controlled-velocity electric drive and power electronics. The article demonstrates the consideration of these problems.
Охлаждение газа является неотъемлемой частью технологического процесса при его транспортировке по магистральным газопроводам (МГ). В процессе компримирования газ нагревается, вызывая температурный перепад на участке газопровода между компрессорными станциями (КС). Для устранения продольных температурных напряжений и деформаций трубопровода КС МГ оснащают установками охлаждения газа, которые состоят из определенного количества аппаратов воздушного охлаждения (АВО)
[1]. В состав установки охлаждения газа входят обычно от 10 до 14 АВО с двумя электроприводными вентиляторами.
Технологическая схема охлаждения газа показана на рис. 1. После компримирования газ под рабочим давлением около 7,5 МПа проходит по трубчатым теплообменным секциям АВО-1... АВО-N. Через межтрубное пространство теплообменной секции с помощью электроприводных вентиляторов прокачивается воздух. За счет теплообмена с принудительно перемещаемым потоком воздуха происходит снижение температуры газа.
Конструктивные различия АВО газа заключаются в способе пространственного расположения теплопередающей поверхности и взаимном расположении теплопередающей поверхности и вентилятора, обеспечивающего перемещение охлаждающей среды. Наиболее часто АВО газа выполняют в виде горизонтальных
теплообменных секций из оребренных труб в комплекте с электроприводными вентиляторами осевого типа. Широкое распространение получили аппараты отечественного производства 2АВГ-75, аппараты зарубежных фирм «Крезо-Луар», «Хадсон-Итальяно», «Нуово-Пиньоне» и другие.
Линия подачи
Линия подачи охлаждаемого газа
Рис. 1. Технологическая схема охлаждения газа
Типовая схема электроснабжения АВО газа показана на рис. 2. В соответствии с требованиями нормативных документов комплектные трансформаторные подстанции (КТП) имеют по два понизительных трансформатора Т1 и Т2, допустимая загрузка которых составляет 50 или 70% для объектов 1-й и 2-й категории электроснабжения соответственно. На КТП отечественного производства устанавливают в основном трансформаторы типа ТМЗ с номинальной мощностью 630 или 1000 кВА.
0,4 кВ
С
М1.1
Ввод№1 6 (10) кВ
\ QW1
1 секция 2 секция
: с
\OF1.1 \С К1.1
QF1.2
К1.2
QF1.N
K1.N
I-
QF3
~}К1.1 \~}К1-2 K1.N Г"
В В В
С1.1 С1.2 C1.N
Y
QF2.1
К2.1
Ввод №2 6 (10) кВ
FU2
Т2
QF2
0,4 кВ
QF2.N
K2.N
~}К2.1 ГП К2.2 K2.N Г"
в в в
С2.1 С2.2 C2.N
М1.2 M1.N М2.1 М2.2
Рис. 2. Типовая схема электроснабжения АВО газа
M2.N
Первичные обмотки трансформаторов подключают к кабельным линиям 6(10) кВ через выключатели нагрузки QW1, QW2 и предохранители Би1, Би2. Подача напряжения на шины секций 0,4 кВ осуществляется с помощью автоматических выключателей QF1, QF2. Для перевода электроснабжения всех потребителей на один из трансформаторов в случае неисправности другого трансформатора служит секционный выключатель QF3.
Электродвигатели вентиляторов М1.1...М1.К и М2.1...М2.К получают питание по кабелям, которые проложены на эстакадах и подключаются к шинам секций 0,4 кВ через автоматические выключатели QF1.1...QF1.N, QF2.1.QF2.N и магнитные пускатели (контакторы) К1.1...К1^, К2.1...К2^. Аппаратура управления позволяет осуществлять только прямые пуски двигателей, которые приводят к переходным процессам со значительными перегрузками как для элементов схемы электроснабжения, так и механических узлов АВО [2].
Для уменьшения потерь мощности и обеспечения нагрузочной способности трансформаторов параллельно электродвигателям подключают конденсаторы С 1.1... С1^ и С2.1...С2^, параметры которых выбираются исходя из условия компенсации реактивной мощности соответствующего электродвигателя в номинальном режиме. Возможны также варианты применения централизованной компенсации реактивной мощности [3].
АВО подвержены влиянию различных факторов, от которых зависит их тепловая производительность. Возмущающими воздействиями являются параметры окружающей среды, расходы охлаждаемых продуктов и их начальная температура, степень загрязнения поверхности теплообмена. Это приводит к необходимости регулирования охлаждающего эффекта АВО для поддержания температуры технологического продукта в заданных пределах, в частности за счет изменения расхода охлаждающего воздуха.
На расход охлаждающего воздуха влияют следующие факторы: количество одновременно работающих вентиляторов, частота вращения рабочего колеса вентилятора, угол атаки лопастей. В системах охлаждения газа, которые в настоящее время эксплуатируются на КС МГ, требуемая температура газа обеспечивается за счет включения или отключения вентиляторов в сочетании с сезонной регулировкой угла атаки лопастей. Результаты энергетического обследования, проведенного на ряде предприятий газовой промышленности, показали, что во многих случаях эксплуатации АВО управление ими осуществляется вручную по командам диспетчера с местных пультов управления, расположенных непосредственно перед аппаратами. Контроль состояния АВО газа осуществляется путем обхода и осмотра оборудования. Фиксация нахождения АВО в работе, фактического времени наработки, отказов осуществляется по записям в формулярах АВО, а также в оперативных журналах сменного эксплуатационного персонала. При аварийных или нештатных ситуациях отключение вентиляторов АВО возможно с диспетчерского щита КС (дистанционное) и с местного пульта управления.
Недостатки такой технологии эксплуатации АВО газа очевидны. Эффективность управления АВО в значительной степени определяется субъективными факторами, опытом и квалификацией персонала КС. Кроме того, в течение суток имеют место значительные колебания температуры воздуха, что непосредственно влияет на процесс охлаждения газа. Естественно, что такое управление приводит к неточности поддержания температуры газа и нерациональным затратам электроэнергии. Исследованиями, в частности, установлено, что включение нескольких вентиляторов АВО при определенных условиях не приводит к заметному снижению температуры компримированного газа, однако сопровождается затратами электроэнергии [4].
Мощность, потребляемая электродвигателями АВО одного компрессорного цеха, составляет сотни киловатт, что оказывает существенное влияние на структуру электропотребления КС МГ, особенно с приводом нагнетателей от газотурбинных двигателей. На таких предприятиях ежегодный расход электроэнергии на охлаждение компримированного газа может составлять 60-70% и более электропотребления на
товарно-транспортную работу. Таким образом, повышение эффективности работы установок, осуществляющих охлаждение компримированного газа, является важным фактором экономии топливно-энергетических ресурсов и снижения себестоимости транспорта газа.
Рассмотрим подробнее процессы в АВО газа. Основу их математического описания составляют три уравнения: теплового баланса, теплопередачи и аэродинамики. Проходя по теплообменным секциям АВО, охлаждаемый продукт (газ) отдает количество теплоты Q, основная часть которой воспринимается воздухом. Так как не происходит изменения агрегатного состояния продукта, уравнение теплового баланса имеет вид [5]
Q = СП • &П • (ТВХ - ТВЫХ ) = СВ • &Б • (0В2 -^В1) , 0)
где сп, св, GП, ОВ - теплоемкости (кДж/(кг-К)) и массовые расходы (кг/с) газа и воздуха соответственно; Твх, Твых, 0В1, 0В2 - значения входных и выходных температур газа и воздуха соответственно.
Значения теплоемкости воздуха сВ и его массового расхода ОВ рассчитываются по формулам
сВ = 1,0005 +1,1904-10-4 •0СР ; (2)
^В = Рв • УВ , (3)
3,4839 • РБ , 3
где рВ =------------Б, кг/м - плотность воздуха при средней температуре
0СР + 273
0СР = 0,5 • (0В1 +0В2);
РВ - давление воздуха, кПа; УВ - объемный расход воздуха, м3/с.
Количество теплоты, переданное через поверхность теплообмена с площадью ^ (м2), определяется выражением
Q = Кр-МСр ^, (4)
где КР - коэффициент теплопередачи, кВт/(м2-К); Д.сР - средний температурный напор, К. Коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле
Кр =
^ V 1 '1 1 (5)
+--------+ у г3 I , (5)
Ча вн а н
где аВн, ан - коэффициенты теплоотдачи со стороны продукта и воздуха соответственно,
кВт/(м2-К); у - коэффициент увеличения поверхности, зависящий от типа оребрения и материала теплообменных труб АВО; г3 - термическое сопротивление загрязнений внутри труб, м2-К/кВт.
Выражение для расчета среднего температурного напора имеет вид
Д. = (ТВХ -0В2) - (ТВЫХ -0В1) „ (6)
С^ 1п [(Твх-0В ЖТвых-0В1) ] ‘ , ()
где - поправочный коэффициент на перекрестный ход.
Коэффициенты аВн, ан в формуле (3) зависят от многих факторов [6]. Основными из них являются:
характер движения газа внутри труб; физические свойства газа и воздуха; скорости потоков газа и воздуха; направление тепловых потоков.
Из указанных факторов только один может быть использован для управления процессами в АВО. Это - скорость воздуха н,В в узком сечении теплообменных секций, которая входит в следующее эмпирическое выражение:
ан =ог1§щ-а2 -0СР-о
(7)
где Оі, о2, о3 - коэффициенты, зависящие от материального исполнения труб.
В свою очередь, скорость воздуха wв зависит от объемной производительности вентиляторов Ув (м3/с), конструктивных особенностей и температурного режима АВО:
= В-Ув-п-(0СР + 273)
Р- (0ві + 273)
(8)
где В - коэффициент, зависящий от типа аппарата и коэффициента оребрения труб; п -число рядов труб в теплообменной секции по ходу воздуха.
Суммарный объем воздуха, который прогоняется N вентиляторами через секции
АВО,
N
V = IV» , (9)
к=1
где Увк - производительность к-го вентилятора, которая может быть определена с помощью известной в аэродинамике формулы
увк = Ку-Б2 -®к . (10)
В формуле (10) Б - диаметр рабочего колеса вентилятора; Ку - коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей вентилятора, в том числе от угла установки лопастей; шк - частота вращения рабочего колеса вентилятора.
С учетом формул (9) и (10) из выражения (3) получим
N
Ов =Рв-Ку-Б .£Ик . (11)
к=1
Частота вращения шк рабочего колеса вентилятора определяется в результате пересечения механической характеристики приводного двигателя М=М(ш)с нагрузочной характеристикой, которая в рассматриваемом случае имеет вид
М = Км-ш2 , (12)
где Км - коэффициент вентилятора, который зависит от угла установки лопастей и физических свойств охлаждающего воздуха.
Давление воздуха, которое создается вентилятором, может быть определено на основании зависимости
Нв =Р-п-(щ-Рв У , (13)
где в и у - эмпирические коэффициенты, зависящие от расположения труб в
теплообменных секциях и длительности эксплуатации без чистки наружной поверхности
[2].
Для вновь устанавливаемых аппаратов, не имеющих пылевых и волокнистых отложений на первых рядах труб по ходу воздуха и внутри теплообменных секций, в=0,5; у=1,15. При длительной эксплуатации значения коэффициентов приближаются к
следующим величинам: в=2,5; у=1,75.
Мощность, потребляемая электродвигателем к-го вентилятора, определяется по формуле
V • Н
Рдк = Увк вк , (14)
Пв-Пл-Лд
где пв Пл, Пд - соответственно КПД вентилятора, механической передачи и электродвигателя.
КПД вентилятора является функцией производительности и угла установки лопастей. При работе вентилятора в режиме, близком к номинальному, пВ=0,6^0,7.
КПД механической передачи при непосредственной установке колеса вентилятора на вал двигателя Пя=1- Если привод вентилятора осуществляется через клиноременную передачу, то пП=0,94^0,96. При редукторном приводе Пя=0,87^0,98.
Суммарная мощность, потребляемая электродвигателями АВО газа, определится из выражения
N
Рд = 1 Рдк . (15)
к=1
Из формулы (11) следует, что стабилизация температуры охлаждаемого продукта в рассматриваемой системе может быть осуществлена различным сочетанием управляющих воздействий шк за счет вариации параметров электрической энергии: напряжения ик и частоты /к, - на статорных обмотках электродвигателей.
Автоматизированная система стабилизации температуры газа с регулируемым приводом вентиляторов в общем случае может быть представлена структурной схемой, которая показана на рис. 3. Объектом управления являются теплообменные секции, через которые проходит охлаждаемый газ. Начальная температура газа Твх, его массовый расход GП, а также температура охлаждающего воздуха 9В являются возмущающими воздействиями. Частоты вращения шк вентиляторов, определяющие массовые расходы воздуха Gвk, служат управляющими воздействиями в системе стабилизации температуры Твых.
Рис. 3. Структурная схема системы стабилизации температуры газа с регулируемым электроприводом вентиляторов АВО
Информационно-управляющая система на основании информации о состоянии возмущающих воздействий и стабилизируемого параметра формирует сигналы Мь м2, • • •, на управляющих входах коммутационно-регулирующего блока, который в общем случае преобразует электрическую энергию источника электроснабжения с напряжением и0 и частотой /0 в N трехфазных систем напряжений ик с частотой /к на статорных обмотках приводных двигателей.
Алгоритм управления электродвигателями вентиляторов определяется количеством АВО, требованиями к точности стабилизации температуры, диапазоном и частотой изменения возмущающих воздействий. При достаточно большом количестве АВО необходимая точность поддержания температуры газа может быть обеспечена за счет дискретного изменения производительности вентиляторов. Задачей системы автоматизированного управления является при этом отыскание необходимого количества п=/ТВХ, СП, 9в) одновременно работающих вентиляторов, при котором температура газа после теплообменных секций будет находиться в заданном диапазоне. Напряжение ик и частота /к на статорных обмотках работающих двигателей будут соответствовать параметрам питающей сети. Вместе с тем параметры ик и/к могут изменяться в пусковых режимах для исключения токовых и механических перегрузок.
Недостатки дискретного способа управления электродвигателями вентиляторов проявляются при глубоких и частых изменениях возмущающих воздействий, в частности температуры охлаждающего воздуха 9В. Такая ситуация имеет место при эксплуатации АВО газа в условиях резко континентального климата, что характерно для значительного количества объектов магистрального транспорта газа. Сезонные и суточные колебания температуры воздуха приводят не только к изменению массового расхода воздуха. В соответствии с выражением (12) изменению подвержены характеристики мехатронной системы электродвигатель - вентилятор, что приводит к работе в неоптимальных режимах. Влияние сезонных колебаний температуры на режим работы АВО в настоящее время частично компенсируется регулировкой лопастей вентиляторов, которая является трудоемкой операцией, проводимой, как правило, в неблагоприятных погодных условиях. При этом мехатронная система оказывается настроенной в оптимум для некоторого усредненного значения температуры за определенный сезон. Суточные отклонения температуры от этого значения по-прежнему приводят к работе электродвигателей и вентиляторов с ухудшенными энергетическими показателями, хотя и в меньшей степени, чем без сезонной регулировки лопастей.
Оптимизация режима работы АВО газа, эксплуатируемых в условиях резко континентального климата, может быть достигнута за счет частотного регулирования производительности вентиляторов [6]. Из выражений (10), (13) и (14) следует, что мощность, потребляемая мехатронной системой электродвигатель - вентилятор, зависит от частоты вращения вентилятора примерно в третьей степени. Поэтому в заданном диапазоне изменения возмущающих воздействий затраты электроэнергии при частотном управлении электродвигателями вентиляторов будут всегда меньше, чем при дискретном управлении.
Современный уровень развития силовой преобразовательной техники позволяет реализовать различные варианты построения коммутационно-регулирующего блока в схеме рис. 3. Согласно первому из них, все электродвигатели АВО газа подключаются к выходу одного преобразователя частоты (ПЧ). В этом случае будет осуществляться регулирование производительности всех вентиляторов в функции отклонения температуры газа в выходном коллекторе от заданного значения. Недостаток варианта состоит в том, что для обеспечения требуемой надежности электроснабжения необходим резервный ПЧ такой же мощности, как и основной ПЧ.
Второй вариант предполагает установку ПЧ по количеству электродвигателей. Соответствующая схема КТП АВО газа показана на рис. 4.
Ввод №1 6 (10) кВ
\ <ЗИ/1
] рт
Т1
Ввод №2 6 (10) кВ
\ от
оп
О Р2
0,4 кВ | 1 секция 2 секция I 0,4 кВ
I Т Т * Т ~Г! I Т Т Т • г~|
I
4-
риг
Т2
\QF1.1\QF1.2 0Г1Л/\ 1---*1----1 \ ОР2.А ОР2.2 0/=2.А/\
ПЧ1.1
ПЧ1.2
ОРЗ
ПЧ1.Ы ПЧ2.1
ПЧ2.2
ПЧ2.Ы
М1.1 М1.2
М1.Ы
М2.1 М2.2
М2Я
Рис. 4. Схема КТП с преобразователями частоты для регулирования производительности вентиляторов АВО газа
Возможно, что стоимость этого варианта окажется больше, чем первого. Однако его реализация предоставляет целый спектр функциональных возможностей. В частности, появляется возможность регулировать температуру в отдельных секциях, что необходимо при реально существующих разбросах в углах установки лопастей вентиляторов, степени загрязненности наружной поверхности теплообменников и состояния пластин оребрения. Можно воспользоваться заложенными в программном обеспечении большинства современных ПЧ средствами мониторинга электропривода, обеспечить индивидуальную защиту электродвигателей.
Кроме того, имеют право на рассмотрение промежуточные варианты, когда все множество электродвигателей АВО разбивается на группы, каждая из которых получает электроэнергию от соответствующего преобразователя. Для установки охлаждения газа, содержащей 12 единиц АВО газа, возможны, например, варианты подключения к одному ПЧ двух, четырех или шести электродвигателей.
Необходимо, однако, помнить о том, что применение частотно-регулируемых электроприводов имеет некоторые негативные стороны. В частности, при малых оборотах ухудшаются условия охлаждения двигателей. Отдельной проблемой является электромагнитная совместимость ПЧ с электроприемниками, которые запитаны от тех же шин, что и преобразователи, а также с другими техническими средствами, которые функционируют в непосредственной близости от частотно-регулируемого электропривода.
В настоящее время наибольшее распространение получили ПЧ, построенные по схеме: неуправляемый входной выпрямитель, сглаживающий фильтр и автономный инвертор напряжения на модулях типа ЮВТ с широтно-импульсной модуляцией. Несинусоидальная форма выходного напряжения ПЧ является причиной дополнительных потерь электроэнергии в двигателе. Коммутационные процессы в ПЧ приводят к излучению недопустимо высоких радиопомех, способных вызвать нарушение работы радиоэлектронного оборудования, расположенного вблизи от ПЧ или их силовых кабелей.
Высшие гармоники в кривой тока, потребляемого преобразователем, дополнительно нагружают трансформатор и кабельные линии. Происходит искажение формы напряжения на шинах КТП, что отрицательно сказывается на работе потребителей, подключенных к этим шинам, а также самих преобразовательных устройств. Возрастает вероятность сбоев в работе систем автоматики, возникают погрешности в показаниях счетчиков электрической энергии.
Ситуация усугубляется тем, что в условиях жесткой конкуренции на рынке ПЧ их производители в погоне за снижением массогабаритных и стоимостных показателей максимально вывели за пределы конструкции, называемой ПЧ, все силовые электромагнитные элементы, за исключением конденсаторов фильтра в звене постоянного тока. Это привело к тому, что потребляемые преобразователями токи имеют форму, существенно отличающуюся от синусоиды.
На рис. 5 в качестве примера приведены осциллограммы напряжений и токов, которые были получены при экспериментальном исследовании ПЧ фирмы БИЛ Еіесігіс в системе электроснабжения АВО газа на одном из объектов ООО «Тюментрансгаз». На этом же рисунке показан частотный спектр потребляемого преобразователем тока при работе двигателя в номинальном режиме [7].
Питание электропривода осуществлялось от понизительного трансформатора ТМЗ-1000/10 с напряжением короткого замыкания 5,5%. При отключенных потребителях коэффициент искажения синусоидальности напряжения составлял 2,76%. После подключения к трансформатору только одного электропривода, работающего в номинальном режиме, этот коэффициент увеличился до 5,24%. Коэффициент искажения
синусоидальности кривой входного тока ПЧ имеет значение 96,9%. При этом основной вклад в искажение формы тока вносят 5-я и 7-я гармоники, значения которых относительно 1-й гармоники составляют 76,6 и 52,3% соответственно. Действующее значение входного тока ПЧ равно 98,6 А, при этом амплитуда превышает это значение в 2,25 раза. Из-за указанной формы тока коэффициент мощности преобразователя составляет 0,56.
Input А,В
10D
9D
83
70
ВО
S02
40
эо
20
10
о
niul 8
D atebbck Name = Input Б Dale = 19.04.2004-Time =12:24:38 Fund = 50,D Hs RMS = 493,3 nU PteA = 1111 ,Б riW DC = -3,4 rtJ THDi = 69,59 % THDI = 9B,92fc KFasI = 34,42 CF = 2,25 -
I _
.1 1 ■- -1 I.... 1. .1 1. _
13 5 7 3
11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 S9 Haimcnic NLtniei
б
Рис. 5. Осциллограммы сетевого напряжения и входного тока (а) и спектральный состав тока (б) преобразователя частоты типа FUJI Electric Frenic 5000 FRN 45G11S-4EN
а
Для того, чтобы работа частотно-регулируемых электроприводов в системе электроснабжения происходила в соответствии с требованиями директивных документов по электромагнитной совместимости, преобразователи дополнительно оснащают входными и выходными фильтрами, которые в существующем формате торговли устройствами силовой электроники относятся к опциям и должны приобретаться за дополнительную плату. Необходимо отметить, что стоимость фильтров ЭМС достаточно высока и составляет до 30 % стоимости ПЧ. Поэтому задача по оптимизации их параметров представляется чрезвычайно актуальной.
Для получения данных о влиянии индуктивности сетевых дросселей на показатели качества тока, потребляемого преобразователем БИЛ Е1ес1;пс Бгешс 5000 БКК 450118-4ЕК, было проведено экспериментальное исследование с помощью сетевых дросселей типа KEB21.DR.B18.2841. После установки сетевого дросселя с индуктивностью 0,25 мГн на вход ПЧ коэффициент искажения синусоидальности тока стал равен 66,8%, относительные значения 5-й и 7-й гармоник составили 57,2 и 24,6% соответственно. Действующее значение входного тока ПЧ уменьшилось до значения 61,6 А. Благодаря этому коэффициент мощности электропривода равен 0,83. Если индуктивность сетевого дросселя увеличить до 0,5 мГн, то коэффициент искажения синусоидальности тока уменьшается до значения 41,9%. Относительные значения 5-й и 7-й гармоник составляют при этом 36,5 и 12,6%. Коэффициент мощности становится равным 0,89.
В существующих системах электроснабжения АВО газа (рис. 2) необходимая нагрузочная способность КТП обеспечивается применением конденсаторных компенсирующих устройств. При оснащении КТП АВО газа преобразователями частоты компенсация реактивной мощности не требуется, однако возникает проблема искажающего влияния преобразователей на питающую сеть. Таким образом, могут быть сформулированы следующие две взаимосвязанные задачи.
1. Заданы параметры трансформатора, кабельных линий, коммутационных аппаратов и других элементов системы электроснабжения. Требуется определить количество частотно-регулируемых электроприводов, которые можно подключить к данному трансформатору без нарушения условий эксплуатации.
2. Заданы параметры асинхронных двигателей с вентиляторной нагрузкой, управляемых с помощью ПЧ, их количество, режимы работы. Требуется определить, какие параметры должны иметь питающий трансформатор и другие элементы системы электроснабжения.
Развитием этих двух задач является третья задача, которая предусматривает нахождение структуры и параметров фильтров ЭМС, позволяющих увеличить количество частотно-регулируемых электроприводов в задаче 1 или снизить мощность трансформатора, уменьшить сечение кабелей, выбрать коммутационные аппараты меньшего типоразмера в задаче 2.
Кроме решения задач, связанных с кондуктивным влиянием ПЧ, необходимо обратить внимание на способы монтажа преобразователей и подключения к ним электродвигателей АВО газа, которые удалены от КТП на расстояние до 100 м. Здесь может проявить себя проблема «длинного кабеля», соединяющего обмотки электродвигателей с выходом автономного инвертора. Выходное напряжение АИН с ШИМ представляет собой высокочастотную последовательность прямоугольных импульсов, прохождение которых по кабелю вызывает волновые перенапряжения на зажимах двигателя. Устранение негативного воздействия перенапряжений на изоляцию обмоток АД достигается применением специальных фильтров, включаемых в выходные цепи АИН, что, в свою очередь, приводит к увеличению стоимости электротехнического комплекса.
ЛИТЕРАТУРА
1. Степанов О.А. Охлаждение газа и масла на компрессорных станциях / О.А. Степанов, В. А. Иванов. Л.: Недра, 1982. 143 с.
2. Аршакян И.И. Динамические режимы в системах электроснабжения установок охлаждения газа / И.И. Аршакян, И.И. Артюхов. Саратов: СГТУ, 2004. 120 с.
3. Аршакян И.И. Компенсация реактивной мощности в системах электроснабжения аппаратов воздушного охлаждения газа / И.И. Аршакян, И.И. Артюхов, С.Ф. Степанов // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2004. № 1(2). С. 9098.
4. Артюхов И.И. Моделирование динамических режимов АВО предприятий подготовки и транспорта газа / И.И. Артюхов, И.В. Долотовский, Н.В. Долотовская // Актуальные вопросы промышленной теплоэнергетики и энергосбережения: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2004. С. 91-98.
5. Основы расчета и проектирования теплообменников воздушного охлаждения: справочник / А.Н. Бессонный, Г.А. Дрейцер, В.Б. Кунтыш и др.; под общ. ред.
B.Б. Кунтыша, А.Н. Бессонного. СПб.: Недра, 1996. 512 с.
6. Направления и перспективы применения регулируемого электропривода на компрессорных станциях транспорта и хранения газа / И.И. Артюхов, И.И. Аршакян, А.В. Коротков, Н.В. Погодин // Электротехнические комплексы и силовая электроника. Анализ, синтез и управление: межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2001. С. 26-30.
7. Вопросы электромагнитной совместимости при оснащении вентиляторов АВО
газа частотно-регулируемыми электроприводами / И.И. Артюхов, М.В. Жабский, И. И. Аршакян, А. А. Тримбач // Проблемы электроэнергетики: межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2005.
C. 55-60.
Артюхов Иван Иванович -
доктор технических наук, профессор,
заведующий кафедрой «Электроснабжение промышленных предприятий»
Саратовского государственного технического университета
Аршакян Игорь Ишханович -
кандидат технических наук,
начальник отдела главного энергетика ООО «Тюментрансгаз», г. Югорск Тюменской обл.
Жабский Михаил Васильевич -
аспирант кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий»
Саратовского государственного технического университета
Коротков Александр Викторович -
кандидат технических наук, технический директор ООО МПП «Энерготехника»
Погодин Николай Васильевич -
главный инженер филиала «Саратоворгдиагностика» ДОАО «Оргэнергогаз»
Тримбач Алексей Анатольевич -
аспирант кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий»
Саратовского государственного технического университета,
инженер 1-й категории ООО «Тюментрансгаз», г. Югорск Тюменской области
