Система управления аппаратами воздушного охлаждения
К заявке на полезную модель «Система управления аппаратами воздушного охлаждения».
Система может быть использована на промышленных предприятиях, где для охлаждения газообразных средств и жидкостей используются теплообменники - аппараты воздушного охлаждения. Система включает в себя электроприводы вентиляторов по схеме преобразователь частоты - асинхронный двигатель и устройства плавного пуска остальных двигателей. Комбинированная система каскадно-группового управления реализует плавное регулирование одним частотным электроприводом в каждой группе и поочередный пуск и торможение остальных в соответствии с требуемой температурой газа на выходе. Технический эффект состоит в автоматизации контроля за процессом охлаждения газа, стабилизации его температуры на необходимом уровне, а также возможности работы частотных электроприводов в диапазоне 2:1, что приводит к строгому соблюдению условий технологического процесса и позволяет повысить производительность и надежность работы системы.
1 с.п. ф-лы, 1 илл.
Полезная модель «Система управления аппаратами воздушного охлаждения» относится к электротехнике и может быть использована на промышленных предприятиях, где для охлаждения газообразных продуктов и жидкостей используются аппараты воздушного охлаждения (АВО) с вентиляторными установками, например, на компрессорных станциях магистрального транспорта газа в технологических процессах подготовки газа.
При охлаждении компримированного газа с помощью аппаратов воздушного охлаждения на температуру охлажденного газа большое влияние оказывают технологические и метеорологические факторы (температура и влажность воздуха, атмосферное давление, интенсивность ветра, осадков и др.), которые носят случайный характер. В связи с этим величина температуры охлажденного газа значительно меняется, ухудшая надежность изоляции трубопровода и производительность магистрального транспорта газа.
Для регулирования интенсивности охлаждения газа используется изобретение по патенту РФ 
2330993 (БИ 22 от 10.08.2008, F04D 27/00), в котором управление скоростью потока охлаждающего воздуха, создаваемого вентилятором АВО газа, производится с помощью асинхронного электродвигателя (АД), питаемого от преобразователя частоты (ПЧ) в зависимости от сигнала, поступающего с датчика температуры. Однако данная система индивидуального электропривода вентиляторов АВО газа имеет избыточность по установленной мощности ПЧ, не обеспечивает требования надежности, простоты, и минимальным массогабаритным показателям, а также низкой стоимости и быстрой окупаемости.
Известна полезная модель по патенту РФ 91606 (БИ 5 от 20.02.2010, F04D 27/00), которая является прототипом данной полезной модели, и где описывается комбинированная схема каскадно-группового управления вентиляторами АВО газа. В системе управления аппаратами воздушного охлаждения содержатся автоматические выключатели, электроприводы вентиляторов по системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, устройства плавного пуска для поочередного запуска и торможения электроприводов вентиляторов, одна пара электроприводов вентиляторов управляется по системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, а остальные с помощью коммутационных схем и снабжены устройством плавного пуска, при этом входы одной пары электродвигателей вентиляторов подключены к выходам преобразователя частоты, который в свою очередь, подключен к сети через автоматический выключатель, входы остальных двигателей подключены к выходам соответствующих коммутационных механизмов, которые, в свою очередь, подключены к сети через автоматические выключатели, вход устройства плавного пуска электродвигателей подключен к сети через автоматический выключатель, а выход - к входам коммутационных механизмов.
Однако данная система не учитывает тот факт, что асинхронные двигатели, используемые в аппаратах воздушного охлаждения многополюсные, имеют взрывозащищенное исполнение и могут длительно и надежно работать только в диапазоне до половины номинальной скорости вращения при частотном регулировании.
Решаемая задача - обеспечение надежности и долговечности работы двигателей в половинном диапазоне изменения скорости частотно-регулируемого электропривода вентиляторов АВО газа с автоматизацией процесса охлаждения газа до искомой стабильной температуры.
Техническим результатом использования данной системы управления аппаратами воздушного охлаждения является строгое соблюдение параметров основного технологического процесса при надежном функционировании электродвигателей.
Указанный результат достигается тем, что в систему управления аппаратами воздушного охлаждения, содержащую автоматические выключатели, электропривод вентилятора по системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, устройства плавного пуска для поочередного запуска и торможения электроприводов вентиляторов, одна пара электроприводов вентиляторов управляется по системе преобразователь частоты - асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, а остальные с помощью коммутационных механизмов и снабжены устройствами мягкого пуска, введен дополнительный преобразователь частоты для работы каждой из двух пар частотно-регулируемых электроприводов вентиляторов в половинном диапазоне регулирования скорости, при этом входы каждой из двух пар электродвигателей вентиляторов подключены к выходам преобразователей частоты, которые, в свою очередь, подключены к сети через соответствующие автоматические выключатели, входы остальных электродвигателей подключены к выходам соответствующих коммутационных механизмов, которые, в свою очередь, подключены к сети через автоматический выключатель, вход устройства плавного пуска электродвигателей подключен к сети через автоматический выключатель, а выход к входам коммутационных механизмов.
Соблюдение параметров основного технологического процесса охлаждения газа в АВО достигается двумя ПЧ, работающими в поддиапазонах регулирования частоты 2:1 и каскадно-групповым включением-отключением остальных секций с помощью двух устройств плавного пуска.
Система управления аппаратами воздушного охлаждения содержит следующие блоки: автоматические выключатели 1; устройства плавного пуска электродвигателей 2; преобразователи частоты 3, коммутационные механизмы 4; электродвигатели с короткозамкнутым ротором 5 вентиляторов АВО газа. Входы одной пары электродвигателей 5 вентиляторов в каждой группе АВО подключены к выходам ПЧ 3, который, в свою очередь, подключен к сети через автоматический выключатель 1, входы остальных электродвигателей группы АВО подключены к выходам соответствующих коммутационных механизмов 4, которые, в свою очередь, подключены к сети через автоматический выключатель 1, вход устройства плавного пуска 2 электродвигателей подключен к сети через автоматический выключатель 1, а выход к входам коммутационных механизмов 4.
Система управления АВО работает следующим образом.
Объектом управления являются секции теплообменных аппаратов, где охлаждение газа производится воздухом, который нагнетает вентилятор посредством электроприводов. В зависимости от требуемой температуры охлаждаемого газа, фиксируемой датчиком, устройство 2 плавного пуска электродвигателей 5 вентиляторов АВО осуществляет поочередный плавный запуск электроприводов с помощью коммутационных механизмов 4 и электродвигатели создают необходимый воздушный поток охлаждающего воздуха. Преобразователи частоты 3 с подключенными к ним парами электродвигателей обеспечивают работу системы в поддиапазонах регулирования температуры охлаждаемой среды (газа). В результате температура газа устанавливается и стабилизируется на нужном уровне. Система управления АВО представляет собой надежную в работе комбинированную схему каскадно-группового управления установками охлаждения газа.
Система управления аппаратами воздушного охлаждения, содержащая автоматические выключатели, электропривод вентилятора по системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, устройства плавного пуска для поочередного запуска и торможения электроприводов вентиляторов, одна пара электроприводов вентиляторов управляется по системе преобразователь частоты - асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, а остальные - с помощью коммутационных механизмов и снабжены устройствами мягкого пуска, отличающаяся тем, что в систему введен дополнительный преобразователь частоты для работы каждой из двух пар частотно-регулируемых электроприводов вентиляторов в половинном диапазоне регулирования скорости, при этом входы каждой из двух пар электродвигателей вентиляторов подключены к выходам преобразователей частоты, которые, в свою очередь, подключены к сети через соответствующие автоматические выключатели, входы остальных электродвигателей подключены к выходам соответствующих коммутационных механизмов, которые, в свою очередь, подключены к сети через автоматический выключатель, вход устройства плавного пуска электродвигателей подключен к сети через автоматический выключатель, а выход - к входам коммутационных механизмов.
