Шкаф блока управления синхронным частотно-регулируемым электроприводом задвижки центробежных магистральных насосов

 

Полезная модель относится к электротехнике, электроприводу и может быть использована для регулирования частоты вращения высоковольтных синхронных электродвигателей насосов, работающих на длинные трубопроводы, например магистральных насосов нефтепроводов. Устройство управления синхронным частотно-регулируемым электроприводом магистральных насосов, содержащее преобразователь частоты, синхронный двигатель, насос, функциональный преобразователь «частота-напряжение», датчик тока, датчик давления, регулятор частоты, регулятор напряжения, регулятор давления, блок компенсации напряжения, функциональный преобразователь «частота-момент», функциональный преобразователь «давление-частота», задатчик интенсивности, сумматоры, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок расчета допустимой скорости изменения частоты и функциональный преобразователь «частота-ток возбуждения». Применение устройства управления синхронным частотно-регулируемым электроприводом магистральных насосов позволит снизить потери мощности в синхронном двигателе и снизить волны давления в нефтепроводе, возникающие при изменении частоты вращения частотно-регулируемых электроприводов магистральных насосов.

Полезная модель относится к электротехнике, электроприводу и может быть использована для регулирования частоты вращения высоковольтных синхронных электродвигателей насосов, работающих на длинные трубопроводы, например магистральных насосов нефтепроводов.

Известно устройство управления частотно-регулируемого асинхронного электропривода насоса при стабилизации давления /Фираго Б.И. Регулируемые электроприводы переменного тока. - Минск: Техноперспектива, 2006. - стр.188, рис.7.10/. Функциональная схема частотно-регулируемого асинхронного электропривода насоса при стабилизации давления содержит преобразователь частоты, асинхронный двигатель, насос, функциональный преобразователь «частота-напряжение», датчик тока, датчик давления, регулятор частоты, регулятор напряжения, регулятор давления, блок компенсации напряжения, функциональный преобразователь «частота-момент», функциональный преобразователь «давление-частота», задатчик интенсивности, сумматоры.

К недостаткам устройства относится повышенные потери мощности в синхронном двигателе при использовании известного устройства для управления синхронным частотно-регулируемым приводом, а также возможность образования опасных волн давления в трубопроводе при изменении частоты вращения частотно-регулируемых электроприводов насосов, например магистральных насосов нефтепроводов.

Целью полезной модели является снижение потерь мощности в синхронном двигателе и снижение волн давлений в нефтепроводе, возникающих при изменении частоты вращения частотно-регулируемых электроприводов магистральных насосов.

Поставленная цель достигается путем управления током возбуждения и напряжением синхронного двигателя в соответствии с оптимальным соотношением между управляющими параметрами: напряжением, частотой и током возбуждения синхронного двигателя и путем управления скоростью изменения частоты на выходе преобразователя частоты. В результате оптимального управления напряжением, частотой и током возбуждения синхронного двигателя снижаются потери мощности в синхронном двигателе, а в результате управления скоростью изменения частоты на выходе преобразователя частоты, снижаются волны давления в нефтепроводе, возникающие при изменении частоты вращения частотно-регулируемых электроприводов магистральных насосов.

Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее преобразователь частоты, синхронный двигатель с обмоткой статора и обмоткой возбуждения, возбудитель, насос, задатчик интенсивности, датчик тока, датчик давления, регулятор частоты, регулятор напряжения, регулятор давления, блок компенсации напряжения, функциональный преобразователь «частота-напряжение», функциональный преобразователь «частота-момент», функциональный преобразователь «давление-частота», первый, второй, третий сумматоры, причем выход преобразователя частоты соединен с обмоткой статора синхронного двигателя, обмотка возбуждения которого соединена с выходом возбудителя, а вал синхронного двигателя соединен с валом насоса, выход задатчика интенсивности соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом регулятора частоты, входом функционального преобразователя «частота-момент» и первым входом функционального преобразователя «частота-напряжение», причем выход регулятора частоты соединен с первым управляющим входом преобразователя частоты, а выход функционального преобразователя «частота-момент» соединен со вторым входом функционального преобразователя «частота-напряжение», выход которого соединен с первым входом второго сумматора, выход которого через регулятор напряжения соединен со вторым управляющим входом преобразователя частоты, а второй вход соединен с выходом блока компенсации напряжения, вход которого соединен с датчиком тока статора синхронного двигателя; выход датчика давления в трубопроводе соединен с первым входом третьего сумматора, на второй вход которого подается сигнал задания давления, а выход которого через регулятор давления и функциональный преобразователь «давление-частота» соединен со вторым входом первого сумматора, введены дополнительно блок расчета допустимой скорости изменения частоты и функциональный преобразователь «частота-ток возбуждения», причем выход блока расчета допустимой скорости изменения частоты соединен с дополнительным входом задатчика интенсивности, первый вход функционального преобразователя «частота-ток возбуждения» соединен с выходом первого сумматора, второй вход функционального преобразователя «частота-ток возбуждения» соединен с выходом функционального преобразователя «частота-момент», а выход соединен с управляющим входом возбудителя.

На фигуре приведена схема устройства управления синхронным частотно-регулируемым электроприводом магистральных насосов, содержащая преобразователь частоты 1, синхронный двигатель 2, насос 3, функциональный преобразователь 4 «частота-напряжение», датчик 5 тока, датчик 6 давления в трубопроводе 7, регулятор 8 частоты, регулятор 9 напряжения, регулятор 10 давления, блок 11 компенсации напряжения, функциональный преобразователь 12 «частота-момент», функциональный преобразователь 13 «давление-частота», задатчик 14 интенсивности, сумматоры 15, 16, 17, блок 18 расчета допустимой скорости изменения частоты, функционального преобразователя 19 «частота-ток возбуждения», возбудитель 20.

Устройство работает следующим образом. От питающей электрической сети на силовые входы преобразователя частоты 1 подается трехфазное напряжение сети UC частотой fC. К обмотке статора синхронного двигателя 2 от преобразователя частоты 1 подводится напряжение U частотой f, а к обмотке возбуждения синхронного двигателя 2 от возбудителя 20 подводится ток возбуждения I B. Синхронный двигатель 2 приводит во вращение магистральный насос 3 с требуемой частотой вращения n в установившихся режимах перекачки жидкости по трубопроводу 7 и требуемой скоростью изменения частоты вращения n/t при регулировании режимов перекачки.

Сигнал задания f3 требуемой частоты на выходе преобразователя частоты 1, а, следовательно, и требуемой скорости n вращения насоса 3, поступает на первый вход задатчика 14 интенсивности. На второй вход задатчика 4 интенсивности поступает сигнал с выхода блока 18 расчета допустимой скорости изменения частоты. В блоке 18 расчета допустимой скорости изменения частоты в соответствии с параметрами режима перекачки нефти по трубопроводу определяется такая предельно допустимая скорость изменения частоты вращения насоса 3, при которой в трубопроводе 7 не будут возникать опасные волны давления. При этом задатчик 14 интенсивности изменяет сигнал U14 на своем выходе с допустимой скоростью. Сигнал U14 с выхода задатчика 14 интенсивности поступает на первый вход сумматора 15, на второй вход которого поступает сигнал U13 с выхода функционального преобразователя 13 «давление-частота».

Давление, создаваемое в трубопроводе насосом 3, измеряется датчиком 6 давления. От датчика 6 давления сигнал поступает на сумматор 17, где сравнивается с заданным значением давления рз. С выхода сумматора 17 сигнал поступает на регулятор 10 давления. Регулятор 10 давления выполняет функции ограничителя давления и обеспечивает допустимый диапазон давлений в трубопроводе 7. С выхода регулятора 10 давления сигнал поступает на вход функционального преобразователя 13 «давление-частота».

В сумматоре 15 сигнал U14 с выхода задатчика 14 интенсивности сравнивается с сигналом U13 «отклонение частоты» с выхода функционального преобразователя 13 «давление-частота». При этом на выходе сумматора 15 формируется сигнал Uf , Сигнал Uf с выхода сумматора 15 поступает на первые входы функционального преобразователя 12 «частота-момент», функционального преобразователя 19 «частота-ток возбуждения», функционального преобразователя 4 «частота-напряжение» и на вход регулятора 8 частоты.

На второй вход функционального преобразователя 12 «частота-момент» поступают параметры режима перекачки жидкости по трубопроводу 7. В функциональном преобразователе 12 «частота-момент» по параметрам режима перекачки рассчитывается момент сопротивления магистрального насоса 3. Сигнал UMC, пропорциональный моменту сопротивления магистрального насоса с выхода функционального преобразователя 12 «частота-момент» поступает на второй вход функционального преобразователя 4 «частота-напряжение», а также на второй вход функционального преобразователя 19 «частота-ток возбуждения».

Сигнал U4 с выхода функционального преобразователя 4 «частота-напряжение» поступает на первый вход сумматора 16, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блока 11 компенсации напряжения. В блоке 11 компенсации напряжения по измеренному с помощью датчика 5 тока статора рассчитывается падение напряжения на активном сопротивлении статорной обмотки. В сумматоре 16 сигнал U 4 с выхода функционального преобразователя 4 «частота-напряжение» складывается с сигналом, поступающим с выхода блока 11 компенсации напряжения. Сигнал напряжения U16 с выхода сумматора 16 поступает на вход регулятора 9 напряжения. Сигналы с выхода регулятора 9 напряжения и сигнал с выхода регулятора 8 частоты поступают на управляющие входы преобразователя частоты 1. Преобразователь частоты 1 формирует требуемую частоту f и требуемую величину напряжения питания U обмотки статора синхронного двигателя 2. Сигнал IB с выхода функционального преобразователя 19 «частота-ток возбуждения» поступает на управляющий вход возбудителя 20 и формирует требуемую величину тока возбуждения IВ синхронного двигателя.

Синхронный двигатель 2 приводит во вращение магистральный насос 3 с требуемой частотой вращения n и требуемой скоростью изменения частоты вращения n/t при регулировании режимов перекачки. Скорость изменения частоты n/t задается в блоке 18 расчета допустимой скорости изменения частоты так, чтобы в трубопроводе 7 не возникали опасные волны давления. Функциональный преобразователь 4 «частота-напряжение» и функциональный преобразователь 19 «частота-ток возбуждения» в соответствии со значениями сигнала Uf, который управляет частотой питающего напряжения на выходе преобразователя частоты 1, и сигнала UMC, пропорционального моменту сопротивления насоса, формируют такие значения напряжения U на выходе преобразователя частоты 1 и тока возбуждения IВ на выходе возбудителя 20, при которых потери мощности в синхронном двигателе 2 будут минимальными.

Напряжение U, частота f и ток возбуждения IВ являются управляемыми переменными. Они связаны уравнением, которое определяет соотношение между значениями управляемых переменных. Если ток возбуждения IВ изменять в функции напряжения U и его частоты f по критерию минимума потерь мощности в синхронном двигателе 2, то потери мощности в синхронном двигателе 2 будут меньше, чем в известном устройстве.

Таким образом, предлагаемое устройство, во-первых, позволяет изменять частоту вращения электродвигателя и насоса с допустимой скоростью, что позволяет снизить волны давления в нефтепроводе. И, во-вторых, при регулировании частоты вращения обеспечиваются режим с минимальными потерями мощности в электродвигателе.

В известном устройстве отсутствуют функциональный преобразователь 19 «частота-ток возбуждения» и блок 18 расчета допустимой скорости изменения частоты для управления скоростью изменения частоты на выходе преобразователя частоты 1. В результате при использовании известного устройства вследствие изменения частоты n вращения насоса 3 с большими значениями n/t в трубопроводе 7 могут возникнуть опасные волны давления, а управление частотой вращения двигателя 2 происходит при повышенных потерях активной мощности в электродвигателе.

Таким образом, предлагаемое устройство управления синхронным частотно-регулируемым электроприводом магистральных насосов позволяет за счет управления током возбуждения синхронного двигателя, снизить потери мощности в синхронном двигателе, и за счет управления скоростью изменения частоты на выходе преобразователя частоты снизить волны давления в нефтепроводе, возникающие при изменении частоты вращения насосов.

Устройство управления синхронным частотно-регулируемым электроприводом магистральных насосов, содержащее преобразователь частоты, синхронный двигатель с обмоткой статора и обмоткой возбуждения, возбудитель, насос, задатчик интенсивности, датчик тока, датчик давления, регулятор частоты, регулятор напряжения, регулятор давления, блок компенсации напряжения, функциональный преобразователь «частота-напряжение», функциональный преобразователь «частота-момент», функциональный преобразователь «давление-частота», первый, второй, третий сумматоры, причем выход преобразователя частоты соединен с обмоткой статора синхронного двигателя, обмотка возбуждения которого соединена с выходом возбудителя, а вал синхронного двигателя соединен с валом насоса, выход задатчика интенсивности соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом регулятора частоты, входом функционального преобразователя «частота-момент» и первым входом функционального преобразователя «частота-напряжение», причем выход регулятора частоты соединен с первым управляющим входом преобразователя частоты, а выход функционального преобразователя «частота-момент» соединен со вторым входом функционального преобразователя «частота-напряжение», выход которого соединен с первым входом второго сумматора, выход которого через регулятор напряжения соединен со вторым управляющим входом преобразователя частоты, а второй вход соединен с выходом блока компенсации напряжения, вход которого соединен с датчиком тока статора синхронного двигателя; выход датчика давления в трубопроводе соединен с первым входом третьего сумматора, на второй вход которого подается сигнал задания давления, а выход которого через регулятор давления и функциональный преобразователь «давление-частота» соединен со вторым входом первого сумматора, дополнительно содержит блок расчета допустимой скорости изменения частоты и функциональный преобразователь «частота-ток возбуждения», причем выход блока расчета допустимой скорости изменения частоты соединен с дополнительным входом задатчика интенсивности, первый вход функционального преобразователя «частота-ток возбуждения» соединен с выходом первого сумматора, второй вход функционального преобразователя «частота-ток возбуждения» соединен с выходом функционального преобразователя «частота-момент», а выход соединен с управляющим входом возбудителя.



 

Похожие патенты:

Стальная или чугунная шиберная ножевая задвижка с электроприводом или пневмоприводом относится к области нефтяного и химического машиностроения и может быть использована в качестве запирающего и регулирующего устройства на трубопроводах, транспортирующих рабочую среду, например, нефть или техническую воду под давлением, а также для перекрытия каналов устьевой арматуры фонтанных, насосных и нагнетательных скважин.

Универсальная складная изолированная мини комната, которая в сложенном виде представляет собой шкаф (далее Комната), может относиться к конструкциям складной мебели и к парильням русской бани или сауны, для эксплуатации в условиях обычной квартиры в многоэтажном доме.

Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к линейным синхронным электроприводам, и может быть использовано при компоновке линейных электроприводов для оперативного изменения массо-габаритных, динамических и мощностных характеристик

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является увеличение дальности действия гидролокатора при сохранении высокой разрешающей способности по дальности, соответствующей высокочастотным гидролокаторам, повышение помехозащищенности и точности определения координат объектов

Частотно-регулируемый электропривод представляет собой устройство, состоящее из электродвигателя, соединенного с преобразователем частот, предназначенное для регулировки частоты вращения ротора электродвигателей синхронных и асинхронных типов. Аккумуляторная батарея с резервным источником питания, входящая в состав устройства, позволяет улучшить производительность погрузчика любого типа (вилочного, паллетного и других) на широком диапазоне выполняемых работ при любых уровнях нагрузки.
Наверх