Добавить статью в Кабинет

Внедрение частотно-регулируемых электроприводов на нефтеперекачивающих станциях

26/10/2016 Автор:

Эффективное и рациональное использование электрической энергии — основа развития всех отраслей промышленности. Одним из важнейших и перспективных направлений современной электротехники является применение силовой преобразовательной техники для управления электроприводами переменного тока. Широкое внедрение мощных частотно-регулируемых электроприводов (ЧРП) в последние годы подтвердило их уникальные возможности как средства комплексного обеспечения задач автоматизации и энергосбережения. Наиболее эффективно использование ЧРП в электроприводе центробежных насосов (ЦН), момент нагрузки которых связан с частотой вращения квадратичной зависимостью. Кроме снижения потребляемой мощности при регулировании производительности ЦН, весьма значителен и ресурсосберегающий эффект, определяемый снижением утечек и нагрузок на элементы агрегата, исключением гидравлических ударов в системе. Несмотря на столь очевидные достоинства ЧРП, подтвержденные опытом работы в коммунальном хозяйстве и на промышленных предприятиях, до недавнего времени оставался нерешенным вопрос внедрения частотно-регулируемых электроприводов на нефтеперекачивающих станциях (НПС) магистральных нефтепроводов.

Внедрение частотно-регулируемых электроприводов на нефтеперекачивающих станциях

Технология частотного регулирования мощных электроприводов является наиболее экономически эффективной при эксплуатации магистральных нефтепроводов, работающих в переменных технологических режимах перекачки нефти. При выполнении работ по внедрению частотных регуляторов необходимо максимально использовать основные функции применяемых частотных преобразователей:

• Плавный пуск и торможение электродвигателей с регулируемым темпом;
• Плавное регулирование либо поддержание на заданном уровне параметров электропривода;
• Рекуперация энергии при торможении (эта способность характерна для преобразователей частоты на базе автономных инверторов тока);
• Снижение усилий в обмотках двигателей;
• Ограничение тока и момента при динамических режимах работы;
• Автоматическое повторное включение (АПВ) после кратковременного исчезновения напряжения;
• Диагностика неисправностей;
• Связь через интерфейсы с системами управления и визуализации более высокого уровня;
• Автоматическое регулирование технологического параметра при помощи встроенного пропорционально — интегрального регулятора.

Один из главных стимулов для использования частотно-регулируемых электроприводов является экономия электроэнергии, которую можно получить при их внедрении. В дополнение к энергосбережению и большей точности в управлении при использовании частотно-регулируемых электроприводов существует еще ряд преимуществ в работе, на которые необходимо обратить внимание.

Снижение эффекта «гидравлического удара»
Гидравлический удар — это проблема, вызванная быстрым снижением подачи нефти. Эти изменения подачи создают быстрые всплески давления, что вызывает повреждения труб или сдвиг опор трубопровода. Находящиеся по ходу потока устройства, такие как вентили, могут быть также повреждены. Прямой пуск насосов может вызвать эти последствия гидравлического удара, так как не предусматривает возможности для плавного пуска насоса. Имеются устройства плавного пуска с пониженным напряжением, которые способны взять на себя эти типы проблем. Если, однако, ЧРП рассматривается для управления насосом, это может принести дополнительное преимущество. ЧРП позволяет пользователю постепенно увеличивать темп разгона на желательном уровне, при этом развивая все же полный момент в диапазоне изменения скоростей, и также ограничивая пусковой ток на уровне не более 100% от полного тока нагрузки или меньше. В некоторых случаях, когда используются мощные насосы в местах со слабыми источниками электропитания, это может быть единственно возможным способом для запуска насосного агрегата.

Уменьшение проблем с кавитацией
Кавитация — это явление, которое возникает, когда статическое давление падает ниже давления парообразования жидкости. (Согласно теореме Бернулли там, где жидкость течет через сопротивление, динамическое давление растет, а статическое — падает). Результатом кавитации являются формирование пузырьков паров жидкости, которые потом разрушаются дальше по течению от точки с низким статическим давлением. Разрушающиеся пузырьки паров имеют очень высокую и концентрированную ударную силу, которые с течением времени образуют на поверхности эффект, подобный действию песчаной струи. Когда насос работает в таком режиме, возможно, появление разрушающей кавитации, которое зависит от некоторых параметров насоса.

Снижение утечек
Одним из основных преимуществ ЧРП по сравнению с управляющей задвижкой является устранение непостоянства, которое вносит управляющая задвижка в работу контура обратной связи. Это непостоянство вызвано зоной нечувствительности, которая присуща фрикционным компонентам управляющей задвижки таким, как шток и уплотнения. При подаче сигнала на задвижку, она начинает движение с задержкой времени. Эта зона нечувствительности, обусловленная трением, может быть в пределах 2% в новых задвижках и увеличивается за срок службы задвижки. Иногда используются цифровые системы позиционирования для уменьшения эффекта зоны нечувствительности. Однако если возможно использовать управление скоростью насоса для достижения того же самого управления, отпадают проблемы с зоной нечувствительности.

Есть вопросы, на которые нужно обратить внимание при применении ЧРП в системе управления с обратной связью. Одним из них является скорость реакции, темп, с каким насос может изменить скорость по заданному сигналу системой управления. Определяется темп моментом инерции комплекса насос-трансмиссия-двигатель, инерцией столба жидкости и имеющимся избыточным моментом (большим, чем требуется для поддержания текущей скорости под нагрузкой). Это задает темп разгона. Рекомендуются предосторожности при настройке замкнутого контура управления. Неприемлем выходной сигнал с помехами из распределенной системы управления (РСУ) к ЧРП. Контур управления может хорошо работать от экранированной РСУ (которая медленно обновляет свои данные), при этом насос может ускоряться (замедляться) для поддержания усредненной подачи. Колеблющаяся управляющая задвижка приводит к утечке в сальниках, а колеблющийся мощный насос может вызвать повреждение подшипников, уплотнений и сбой в распределительной системе. Такая ситуация создает отрицательный эффект. Это также является хорошим доводом при использовании цифровой сетевой технологии для передачи сигнала задания приводу, вместо варианта аналогового сигнала с шумами, дающего неточное задание скорости.

В управлении насосами и компрессорами при эксплуатации магистральных нефтепроводов положительно зарекомендовали себя низковольтные частотные преобразователи Триол АТ24 и средневольтные Триол АТ27. Частотные преобразователи Триол АТ поддерживают основные технологические параметры при транспортировке сырья по трубопроводу.

Применение частотно-регулируемого электропривода позволяет использование цифровой связи для управления электроприводом, передачи сигналов задания и контроля параметров системы привода, дает значительные преимущества при эксплуатации системы в транспортировке нефти. Это означает не только более точные сигналы управления, но и возможность отслеживать в режиме реального времени такие данные двигателя, как скорость, мощность, ток, напряжение, неисправности в системе, тепловые способности к перегрузке, выходы различных датчиков в системе и количество часов работы. Позволяет операторам тщательно следить за работой, искать неисправности, и использовать эти данные в пакетах программного обеспечения для более качественного и безаварийного технического обслуживания. Для этих целей Корпорацией Триол разработана система удаленного мониторинга Triol iDrive. Система позволяет контролировать рабочие параметры технологического процесса. Система управления содержит программные средства сбора, обработки и анализа информации о состоянии и показателях механизмов, которые генерируют цифровую информацию.

Поделиться в соц. сетях:

int(8633)

Основные комментарии:

Комментарии от Вконтакте:

Комментарии от Facebook:

Добавить комментарий

663