Устройство компрессорной станции с плавным запуском компрессоров
Устройство компрессорной станции с плавным запуском компрессоров может быть использовано в промышленности для предотвращения износа синхронных электродвигателей мощных (более 1000 кВт) компрессоров при пуске и делающего возможным плавный вход двигателей в синхронный режим.
С целью получения возможности безопасного включения реализован плавный запуск компрессоров без участия пусковой обмотки синхронных электродвигателей, в результате чего функции пуска реализуют специально для этого предназначенные электродвигатели, питающиеся от одного преобразователя частоты, и отключенные в рабочем режиме компрессора. Для осуществления идеи добавлены вспомогательные устройства: центральный пульт управления, блоки коммутации высокого и низкого напряжения, электромагнитные муфты и датчики скорости вращения.
Полезная модель может быть использована в промышленности для предотвращения износа синхронных электродвигателей мощных (более 1000 кВт) компрессоров при пуске и делающего возможным плавный вход двигателей в синхронный режим.
Наиболее близким техническим решением является СПОСОБ ПУСКА ТУРБОКОМПРЕССОРНОЙ УСТАНОВКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (Сидоров В.Н., Фуфаев И.Л., Патент на изобретение. Номер публикации: 2002123526, регистрационный номер заявки 2002123526/06, приоритет от 03.09.2002, опубликовано 10.04.2004,). Устройство пуска турбокомпрессора, содержащее турбокомпрессор, редуктор, синхронный электродвигатель, отличающееся тем, что вал синхронного электродвигателя дополнительно соединен с валом электродвигателя пуска через шинопневматическую муфту, управляемую пневмоприводом, причем мощность электродвигателя пуска меньше, чем мощность синхронного электродвигателя.
Недостатком прототипа является разделение времени разгона ротора компрессора до рабочих оборотов два периода. Это связано с тем, что использование простых и надежных асинхронных электродвигателей в качестве электродвигателей пуска (ЭП) ограничено малым пусковым моментом асинхронных двигателей. Особенно сильно это проявляется у двигателей с синхронной частотой, равной 3000 Об/мин, и не позволяет использовать их в качестве ЭП. Использование электродвигателей с синхронной частотой 1500 Об/мин улучшает динамику пуска, но переключение на разгон синхронным электродвигателем требуется производить на частоте вращения не более 1250 Об/мин, для исключения затягивания пуска. На данной скорости асинхронный
момент синхронного электродвигателя (СЭ) мал, и у некоторых схем запуска имеет минимум из-за действия отрицательного момента, создаваемого обмоткой индуктора.
Требуемый технический результат достигается питанием ЭП от единственного преобразователя частоты напряжения (ПЧН). Это позволяет развивать больший момент при пуске и плавно вводить СЭ в синхронный режим. Использование в качестве ЭП асинхронных двигателей с синхронной частотой 3000 Об/мин позволяет снизить стоимость и габариты системы. Применение ПЧН снимает ограничения на частоту пусков компрессоров, так как пусковой ток ЭП ограничен. Единый центральный пульт управления (ЦПУ) при помощи блоков коммутации высокого и низкого напряжения позволяет поочередно запускать компрессоры станции. Датчики скорости вращения (ДСВ) позволяют точно определить момент включения СЭ и одновременно -отключения ЭП при помощи электромагнитной муфты (ЭММ). Предлагаемое устройство станции позволяет плавно включать компрессоры неограниченное число раз, что позволяет экономить электроэнергию на предприятии благодаря возможности отключения компрессоров в нерабочее время. Несмотря на то, что мощность ЭП существенно (в 20-30 раз) меньше мощности СЭ, динамика пуска значительно улучшается за счет того, что при частотном пуске полноценная короткозамкнутая обмотка ЭП работает в значительной степени более эффективно, чем дополнительная пусковая обмотка СЭ.
В статическом режиме часть компрессоров находятся в работе, при этом обмотки статоров их СЭ подключены к сети высокого напряжения (СВН) через блок коммутации высокого напряжения (БКВН), управляемый ЦПУ, а неработающие компрессоры отключены от СВН. Все ЭММ и ЭП отключены. При необходимости отключения какого-либо компрессора ЦПУ при помощи БКВН отключает обмотку статора соответствующего СЭ от СВН.
В пусковом режиме ЦПУ при помощи блока коммутации низкого напряжения (БКНН) подключает ЭММ запускаемого компрессора к сети низкого напряжения, при этом вал ЭП соединяется с валом СЭ. Далее ЦПУ подключает обмотку статора ЭП к ПЧН и, управляя ПЧН, производит частотный пуск ЭП, раскручивая одновременно СЭ, редуктор и компрессор. При этом ЦПУ и ПЧН реализуют векторное управление ЭП, обеспечивая высокий пусковой момент и ограничение пускового тока. Более того, ПЧН работает в номинальном режиме. Сигнал, поступающий на вход ЦПУ с выхода соответствующего ДСВ, позволяет точно управлять скоростью вращения. Подключение обмотки статора СЭ происходит только при условии равенства скоростей вращения поля, создаваемого ей, и ротора СЭ. При этом броска тока в момент включения не происходит, а колебания ротора при входе в синхронный режим эффективно гасятся при помощи короткозамкнутой обмотки ротора ЭП. После входа СЭ в синхронный режим система переходит в статический режим работы, и готова к пуску следующего компрессора, так как ПЧН при пуске работает в номинальном режиме.
Устройство компрессорной станции с плавным запуском компрессоров, содержащее компрессоры, редукторы, синхронные электродвигатели, электродвигатели пуска, муфты, отличающееся тем, что содержит центральный пульт управления, преобразователь частоты напряжения, датчики скорости вращения, сеть низкого напряжения, сеть высокого напряжения, блок коммутации низкого напряжения, блок коммутации высокого напряжения, причем валы синхронных электродвигателей соединены через электромагнитные муфты с электродвигателями пуска, валы электродвигателей пуска соединены с датчиками скорости вращения, выход преобразователя частоты напряжения соединен через блок коммутации низкого напряжения с выводами электродвигателей пуска, выводы электромагнитных муфт соединены через блок коммутации низкого напряжения с сетью низкого напряжения, вход преобразователя частоты напряжения соединен с сетью низкого напряжения, выводы обмоток статора синхронных электродвигателей соединены через блок коммутации высокого напряжения с сетью высокого напряжения, выходы датчиков скорости вращения соединены с входами центрального пульта управления, выходы центрального пульта управления соединены со входами блока коммутации низкого напряжения, блока коммутации высокого напряжения, и преобразователя частоты напряжения.
