Электропривод газоперекачивающего агрегата

Полезная модель «Электропривод газоперекачивающего агрегата» относится к электротехнике и может быть использована на промышленных предприятиях, где для повышения давления (компримирования) газообразных продуктов используются газоперекачивающие агрегаты с турбокомпрессорами, например, на компрессорных станциях магистрального транспорта газа и в подземных хранилищах газа, а также в компрессорных цехах заводов. Технический результат - строгое соблюдение параметров основного технологического процесса компримирования газа, что позволяет повысить производительность и надежность газопровода в условиях действия возмущающих воздействий. Этот результат достигается тем, что в систему электропривода, содержащую газоперекачивающий агрегат, электропривод нагнетателя по системе преобразователь частоты - синхронный двигатель с электромагнитным возбуждением, датчик выходного давления газа, введены датчики измерения внешних воздействий (температуры и влажности воздуха, подачи и температуры газа), блок расчета необходимой скорости вращения нагнетателя, при этом выходы датчиков внешних воздействий соединены с входами блока расчета необходимой скорости вращения нагнетателя, его выход с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика выходного давления газа, вход которого соединен с выходом газоперекачивающего агрегата, вход которого соединен с выходом электропривода, который, в свою очередь, соединен с выходом сумматора через ПИ-регулятор скорости вращения двигателя.

Полезная модель «Электропривод газоперекачивающего агрегата» относится к электротехнике и может быть использована на промышленных предприятиях, где для повышения давления (компримирования) газообразных продуктов используются газоперекачивающие агрегаты (ГПА) с турбокомпрессорами, например, на компрессорных станциях магистрального транспорта газа и в подземных хранилищах газа, а также в компрессорных цехах заводов.

При компримировании газа с помощью газоперекачивающих агрегатов на величину давления газа на выходе компрессорных станций большое влияние оказывают технологические и метеорологические факторы (температура и влажность воздуха, атмосферное давление, наличие ветра, осадков и др.), которые носят случайный характер. В связи с этим величина давления компримированного газа значительно меняется, ухудшая уровень надежности трубопроводов и производительность магистрального транспорта газа.

Известна система электропривода газоперекачивающего агрегата (статья Дацковский Л.Х. и др. «К вопросу применения быстроходных частотно-регулируемых электроприводов для турбокомпрессоров магистральных газопроводов» в журнале «Электротехника», 1, 2001, с.17-26, рис.5), которая является прототипом данной полезной модели, в которой управление скоростью вращения электроприводом ГПА производится с помощью синхронного электродвигателя (СД), питаемого от преобразователя частоты (ПЧ) в зависимости от задания и сигнала, поступающего с датчика давления газа на выходе из компрессорной станции. Однако данная система не обеспечивает адекватного автоматического задания скорости вращения электропривода ГПА и экономии электроэнергии в условиях непрерывного случайного воздействия нескольких внешних возмущений.

Цель полезной модели - автоматизация процесса компримирования газа до искомого стабильного давления в условиях действия различных случайных возмущений средствами инвариантной системы управления частотно-регулируемого синхронного электропривода ГПА.

Решаемая задача - повышение точности отработки требуемой величины давления газа на выходе компрессорной станции и стабилизация процесса компримирования газа средствами электропривода ГПА в условиях стохастических возмущений. Технический результат - строгое соблюдение параметров основного технологического процесса компримирования газа, что позволяет повысить производительность и надежность газопровода в условиях действия возмущающих воздействий.

Этот технический результат достигается тем, что в систему электропривода, содержащую газоперекачивающий агрегат, электропривод по системе преобразователь частоты - синхронный двигатель с электромагнитным возбуждением, ПИ-регулятор, сумматор, датчик выходного давления газа, введены датчики измерения внешних воздействий (температуры и влажности воздуха, подачи и температуры газа), блок расчета необходимой скорости вращения нагнетателя, при этом выходы датчиков внешних воздействий соединены с входами блока расчета необходимой скорости вращения нагнетателя, его выход с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика выходного давления газа, вход которого соединен с выходом газоперекачивающего агрегата, вход которого соединен с выходом электропривода, который, в свою очередь, соединен с выходом сумматора через ПИ-регулятор скорости вращения двигателя.

Система электропривода газоперекачивающего агрегата приведена на чертеже (фиг.1). Она содержит следующие блоки: датчики измерения внешних воздействий 1 (температуры и влажности воздуха, подачи и температуры газа); блок 2 расчета необходимой скорости вращения ГПА _зад; ПИ-регулятор 3 фактической скорости вращения электропривода _ф; электропривод 4 ГПА по системе преобразователь частоты - синхронный двигатель с электромагнитным возбуждением (ПЧ-СД) с законом управления U/f²=const (U - питающее напряжение статорных обмоток СД, f - частота питающего напряжения); датчик 6 давления газа на выходе р_вых; газоперекачивающий агрегат 5 с турбокомпрессором; сумматор 7. Выходы датчиков внешних воздействий 1 соединены с входами блока 2 расчета необходимой скорости вращения ГПА, его выход с первым входом сумматора 7, второй вход которого соединен с выходом датчика давления 6, вход которого соединен с выходом газоперекачивающего агрегата 5, вход которого соединен с выходом электропривода 4 ПЧ-СД, который, в свою очередь, соединен с выходом сумматора 7 через ПИ-регулятор 3 скорости вращения.

Электропривод работает следующим образом.

Объектом управления для электропривода ПЧ-СД является газоперекачивающий агрегат 6, на вход которого подводится газ. Повышение давления (компримирование) газа происходит за счет политропной работы компрессоров ГПА. Вращение газоперекачивающего агрегата обеспечивает синхронный двигатель с устройством изменения его частоты вращения (ПЧ) с законом управления U/f² =const. На вход блока 2 расчета необходимой скорости вращения вентилятора поступают сигналы о величине возмущающих воздействий с датчиков 1 измерения внешних воздействий и сигнал задания давления р_зад. Сигнал с выхода блока 2 расчета необходимой скорости вращения электропривода поступает на сумматор 7, где корректируется сигналом с датчика давления 6. Сигнал с сумматора поступает на ПИ-регулятор 3, на выходе которого формируется сигнал U_зад пропорциональный требуемой скорости вращения синхронного двигателя. Газоперекачивающий агрегат 5, вращаемый электроприводом ПЧ-СД 4, создает требуемое давление газа на выходе компрессорной станции р_вых.

Электропривод газоперекачивающего агрегата, содержащий газоперекачивающий агрегат, электропривод по системе преобразователь частоты - синхронный двигатель с электромагнитным возбуждением, ПИ-регулятор, сумматор, датчик давления газа, отличающийся тем, что в систему введены датчики измерения внешних воздействий (температуры и влажности воздуха, подачи и температуры газа) и блок расчета необходимой скорости вращения нагнетателя, при этом выходы датчиков внешних воздействий соединены с входами блока расчета необходимой скорости вращения нагнетателя, его выход с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика выходного давления газа, вход которого соединен с выходом газоперекачивающего агрегата, вход которого соединен с выходом электропривода, который, в свою очередь, соединен с выходом сумматора через ПИ-регулятор скорости вращения двигателя.