Эксплуатация газоперекачивающих станций с электроприводом

метки: Эксплуатация, Электродвигатель, Агрегат, Газоперекачивающий, Ротор, Обмотка, Двигатель, Статор

Первые асинхронные электродвигатели типа АЗ-4500 в составе ГПА начали эксплуатироваться в середине пятидесятых годов и в настоящее время практически не применяются из-за более низкого КПД, чем у синхронных электродвигателей. Синхронные электродвигатели типа СТД-4000-2 и СТД-12500-2 аналогичны по конструкции и отличаются лишь мощностью.

3.2 Электрические двигатели для привода компрессоров

На КС для привода центробежных нагнетателей применяют асинхронные и синхронные электродвигатели мощностью от 4000 до 12 500 кВт.

Асинхронные двигатели по своей конструкции изготавливают с короткозамкнутым и фазовым роторами. Двигатели с коротко замкнутым ротором отличаются простотой конструкции ротора, что облегчает их изготовление и обеспечивает высокую надежность работы. Однако они имеют относительно небольшой пусковой момент. Двигатели с фазовым ротором (с контактными кольцами) имеют ротор с трехфазной обмоткой. При пуске в цепь обмотки ротора включают пусковой или регулировочный реостат, который выключается, когда частота вращения вала двигателя достигает номинального значения. В этот период концы обмотки ротора замыкаются накоротко и далее работа осуществляется как у двигателя с короткозамкнутым ротором.

Синхронный двигатель состоит из ротора с полюсами, несущими обмотку возбуждения, и статора с трехфазной обмоткой. Ток возбуждения подводится к полюсам ротора через щитки и контактные кольца от внешнего источника постоянного тока. Магнитная связь между ротором и полем статора служит синхронизирующей силой. Ротор синхронного двигателя имеет кроме полюсов, еще коротко замкнутую асинхронную обмотку, с помощью которой осуществляется пуск двигателя. Возбуждение полюсов ротора включается после того, как ротор разовьет полную асинхронную частоту вращения. Синхронные двигатели работают с коэффициентом мощности, равным единице. Пусковой ток асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором равен трех-шестикратному значению тока при номинальной нагрузке, а синхронного трех-четырехкратному значению.

Наибольшее применение для привода находят синхронные и асинхронные электродвигатели СТД-4000-2, СТД-12500-2 и АЗ-4500-1500.

4 Подготовка к пуску и пуск ГПА

Перед пуском ГПА должны быть выполнены все предпусковые условия, контроль которых включает анализ исходного положения всех механизмов ГПА.

Существует два варианта пуска ГПА — разгруженный и загруженный. При разгруженном пуске ротор нагнетателя начинает вращаться, когда в полости нагнетателя давление равно атмосферному, загрузка начинается после включения в приводном электродвигателе возбудительного устройства (при этом электродвигатель набирает синхронную частоту вращения).

Ремонт асинхронного электродвигателя АЭ

... работы магнитное поле, участвующее в процессе преобразования энергии, и проводники, пересекающиеся этим полем, имеют разные частоты вращения. Асинхронные машины преимущественно используют в качестве электрических двигателей. Асинхронные электродвигатели ... и др. Асинхронный электродвигатель АЭ92-402 Асинхронный трехфазный электродвигатель АЭ92-402 с короткозамкнутым ротором служит приводом ...

При загруженном пуске — пуске под давлением газа в полости нагнетателя — включению электродвигателя предшествует загрузка нагнетателя переключением кранов в его обвязке и заполнением полости нагнетателя газом.

Переключение кранов до включения электродвигателя с точки зрения управления — один из положительных моментов загруженного пуска, так как позволяет все наименее надежные операции (по управлению кранами) выполнять при неподвижном роторе нагнетателя. Поэтому при отмене пуска ГПА, например, из-за отказа в переключении одного из кранов, до включения и отключения приводного электродвигателя дело не доходит. В результате снижается общее число пусков приводного электродвигателя, что весьма важно, так как каждый пуск связан с соответствующими динамическими и термическими нагрузками, приводящими к выходу его из строя вследствие разрушения изоляции.

В соответствии с инструкцией по эксплуатации, электродвигатель допускает два пуска подряд из холодного состояния; третий пуск рекомендуется проводить не менее чем через 6 часов после остановки газоперекачивающего агрегата. Частые пуски приводят к недопустимому нагреву обмотки статора и особенно ротора; при этом необходимо иметь в виду, что максимальная температура обмоток статора после каждого пуска может быть значительно выше, чем показания приборов, что связано с погрешностью измерения, не всегда удачным местом установки датчика и быстрым рассеиванием теплоты медным приводом.

В эксплуатации основная масса газоперекачивающих агрегатов пускается с незагруженным контуром. Дело в том, что при загруженном пуске момент на валу

нагнетателя выше, чем при разгруженном пуске. Может случиться так, что электромагнитный момент электродвигателя при скольжении = 0,05 (входной момент МВт), определяющий условия вхождения электродвигателя в нормальный режим работы, будет меньше момента на валу нагнетателя, и синхронный электродвигатель не может выйти на нормальный режим. Входной момент зависит от конструктивных особенностей электродвигателя и его системы возбуждения.

Этап запуска приводного электродвигателя начинается с его включения и разгона в асинхронном режиме до подсихронной скорости, после чего автоматически подается возбуждение и электродвигатель входит в нормальный режим. После этого происходит перестановка кранов на «гитаре» компрессорного цеха.

В случае если двигатель длительное время не работает, перед пуском необходимо проверить сопротивление изоляции статора, ротора и подшипников двигателя. Сопротивление изоляции при +10 °С должно быть не менее: для обмоток статора 125 МОм, для обмоток ротора 0,5 МОм, для подшипников 0,5 МОм. При несоответствии уровня изоляции указанным нормам, обмотки подлежат сушке, подшипники — проверке и замене изоляции.

Увлажнение и некоторое снижение электрической прочности изоляции объясняется в основном тем, что вместе со слюдяными применяют также хлопчатобумажные волокнистые материалы. О степени влажности изоляции машин принято судить по сопротивлению изоляции относительно корпуса и между обмотками и по коэффициенту абсорбции (отношение сопротивлений изоляции, отсчитанных спустя 15 и 60 с после приведения в действие мегомметра).

Ремонт электродвигателя

... Устройство асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором Рис.1 Устройство трехфазного электродвигателя: 1 - вал ротора, 2 - крышка подшипника, 3 - подшипник, 4 - подшипниковый щит, 5 - пакет ротора, 6 - сердечник статора, 7 ... имеются пазы, в которых размещаются медные или алюминиевые стержни обмотки ротора без изоляции. Концы стержней путем сварки или литья под давлением соединяются с кольцами. В ...

Коэффициент абсорбции должен быть не менее 1,3. Для измерения коэффициента абсорбции следует применять мегомметры на напряжение 2500 В.

При пониженном сопротивлении изоляции обмотки, последнюю следует тщательно очистить от грязи и пыли, протереть авиационным бензином, толуолом или четыреххлористым углеродом, являющимся хорошим и негорючим растворителем. После просушки изоляцию необходимо покрыть лаком.

Электродвигатели обычно сушат в неподвижном состоянии одним из следующих

способов: индукционными токами в стали статора и ротора, воздуходувками — горячим воздухом, а также токами короткого замыкания. На компрессорных станциях

электродвигатели сушат преимущественно токами короткого замыкания. При сушке двигателя ток статора составляет 140-160 А. Сушку изоляции ведут при температуре, близкой к максимально допустим ой. Эта температура не должна превышать температуру в статорных обмотках, равную 80-85 °С. При сушке двигателя необходимо периодически измерять сопротивление изоляции обмоток и определять коэффициенты абсорбции для каждой обмотки в отдельности при заземленных других обмотках. Полученные при этих измерениях данные необходимо заносить в журнал сушки двигателя. Перед измерением сопротивления изоляции обмотку разряжают на землю не менее 2 мин, если незадолго до этого производилось измерение изоляции или испытание повышенным напряжением.

Так как при сушке током нормальная вентиляция отсутствует, необходимо особо следить за нагревом двигателя; если при достижении наивысшей температуры нельзя понизить напряжение на зажимах статора, следует периодически отключать напряжение, поддерживая необходимую температуру путем устройства перерывов в подаче тока в статор. Сушку двигателя необходимо прекратить, если сопротивление изоляции и коэффициенты абсорбции в конце сушки после подъема температуры остаются неизменными в течение 3-5 ч при неизменной температуре. С начала сушки при температуре 85 °С сопротивление изоляции обмоток двигателя постепенно снижается, а затем через 20-30 ч сопротивление изоляции начинает возрастать, температурная кривая повышается и к концу сушки стабилизируется на несколько часов, достигая 250-300 МОм, после чего сушка двигателя прекращается и считается законченной.

4.1 Обслуживание ЭГПА во время работы

Электроприводные газоперекачивающие агрегаты обладают высокой надежностью и значительно проще в эксплуатации, чем газотурбинные. Эффективность их работы определяется прежде всего надежностью энергосистемы в плане бесперебойного питания и уровнем квалификации обслуживающего персонала.

Контроль за состоянием агрегата и его обслуживание производятся в строгом соответствии с требованиями технической инструкции по обслуживанию ЭГПА, разработанной заводом-изготовителем, ведомственной инструкцией, разработанной для агрегатов данного типа, Правилами эксплуатации и техники безопасности электроустановок потребителей. В процессе эксплуатации персонал цеха должен обеспечивать квалифицированное обслуживание энергосилового оборудования. Среди контролируемых параметров на электродвигателе СТД-12500-2 необходимо не допускать эксплуатацию с нагрузкой выше номинальной мощности, поддерживать , близким или равным единице.

Напряжение возбуждения ротора при этом должно составлять 190-210 В. Ток возбуждения 200-210 А. Напряжение в сети при работе электродвигателя СТД-12500-2 необходимо поддерживать на уровне 10-10,5 кВ. При напряжении свыше 11 кВ эксплуатация ГПА запрещается.

При изменении напряжения в диапазоне 9,5-10,5 кВ допускаются следующие режимы работы ГПА:

Таблица 2 — Режимы работы ГПА

Напряжение, кВ	11,0	10,5	10	9,5
Допустимая мощность, МВт	12,5	12,5	12,5	12,5
Ток статора, А	672	783	820	861
Допустимый — (не ниже)	0,985	0,945	0,9	0,87

При изменении температуры воздуха в цехе режимы работы ГПА допускаются в следующих пределах:

Таблица 3 — Режимы работы ГПА в зависимости от температуры воздуха

Температура воздуха, °С	50	45	40	30
Допустимая модность при = 0,9+1,0, кВт — ( не ниже)	10,8	11,2	12,5	13,2

При этом необходимо также контролировать температуру обмоток и стали статора, которая не должна превышать 130°С. Величина этой температуры будет существенно зависеть от состояния фильтров воздушного охлаждения. По мере их засорения и роста перепада давлений температура будет увеличиваться. При достижении перепада на фильтрах более 40 мм водяного столба, независимо от значения температуры, фильтры на электродвигателе заменяются и восстановлению не подлежат.

На надежность электроприводного ГПА значительное влияние оказывает система возбуждения, которая имеет более низкую надежность, чем сам электродвигатель. Для агрегатов СТД-12500-2 на надежность сказывается и работа электрощеток системы возбуждения, имеющей малый ресурс работы ~3000 ч.

В случае потери возбуждения электродвигатель переходит в асинхронный режим работы, эксплуатация ГПА при котором допускается не более 30 мин во избежание перегрева ротора.

Поэтому в процессе эксплуатации необходимо контролировать работу системы возбуждения, не допускать биения ротора и искрения щеток, а также следить за их износом. При достижении износа электрощеток 50%, должна производится их замена.

При эксплуатации электроприводных ГПА, так же как и на газотурбинных, возможно создание условий для возникновения помпажа, поэтому эксплуатационный персонал обязан обеспечивать такие режимы работы ЭГПА, при которых это явление бы не наблюдалось. В отличие от газотурбинных ГПА защита от помпажа на электроприводных агрегатах обеспечивается системой типа УЗ П-02. Эта система контролирует частоту колебаний тока статора приводного электродвигателя в пределах от 0,2 до 5 Гц. При возникновении в нагнетателе предпомпажной или помпажной ситуации изменяется нагрузка на приводной электродвигатель, то есть меняется значение тока статора. При больших возмущениях происходит аварийная остановка ГПА.

В процессе эксплуатации необходимо контролировать уровень вибрации электродвигателя. Кроме известных источников возникновения вибрации, существует еще и вибрация, которая возникает от ассиметрии — неравномерности магнитного поля. Контроль за этой вибрацией и ее устранение обеспечивается на этапе пусконаладки при запуске ГПА на узком опорно-упорном подшипнике, на котором происходит самоустановка ротора и определяется место установки упорного подшипника для снижения вибрации.

Существенное влияние на обеспечение нормальной эксплуатации ротора электродвигателя оказывают зазоры опорных подшипников. При их увеличении

происходит увеличение зазоров в лабиринтах уплотнений подшипников, что приводит к попаданию паров масла на обмотку статора. Наличие масла на поверхности обмоток может привести к снижению изолирующих свойств обмоток и вызвать их разрушение. Поэтому в эксплуатации необходимо обеспечивать надежную работу этих уплотнений путем правильной сборки и настройки системы, наддува этих уплотнений воздухом, отбираемым из зоны высокого давления системы охлаждения двигателя.

В отличие от газотурбинных ГПА конструкция подшипников электродвигателя предусматривает наличие изолирующих прокладок. Их необходимость обусловлена возникновением электродвижущих сил, которые могут вызвать протекание тока через подшипники и повлечь за собой порчу масла и самих подшипников. Причина появления этих «паразитных» токов в валах и подшипниках — асимметрия магнитного потока. Для того чтобы предупредить протекание «паразитных» токов, на их пути устанавливают прокладки, которые изолируются от фундаментной плиты. Изолирующие прокладки устанавливают и в соединениях маслопроводов, подходящих к подшипникам, чтобы предупредить образование обходного контура по отношению к изоляции стула подшипника. Состояние изоляционных прокладок при ревизии определяют внешним осмотром, а также измерением сопротивления, которое должно быть у синхронных двигателей не менее 0,5 МОм.