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 (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 полезная модель по патенту РФ №107427 (опубликовано 10.08.2011, МКИ H02P 27/04, H02P 25/02, Бюл. №22), которая является прототипом данной полезной модели, и где описывается система инвариантного управления электроприводом ГПА. В системе содержится газоперекачивающий агрегат, электропривод по системе преобразователь частоты - синхронный двигатель, ПИ-регулятор, сумматор, датчик выходного давления газа, датчики измерения внешних воздействий (температуры и влажности воздуха, подачи и температуры газа), блок расчета необходимой скорости вращения нагнетателя, при этом выходы датчиков измерения внешних воздействий соединены с входами блока расчета необходимой скорости вращения нагнетателя, его выход с первым входом сумматора, выход которого соединен с входом ПИ-регулятора скорости вращения двигателя, выход которого соединен с входом электроприводом, выход которого соединен с входом газоперекачивающего агрегата.
Однако данная система не обеспечивает устойчивую и надежную работу в динамических режимах при колебаниях внутренних параметров, например, питающего напряжения, особенно в нагруженном состоянии нагнетателя.
Решаемая задача - повышение устойчивости и стабильности работы электропривода ГПА. Технический результат - автоматическая стабилизация скорости вращения электропривода ГПА в динамических режимах с помощью замкнутого контура регулирования скорости вращения в условиях возмущающих воздействий.
Этот технический результат достигается тем, что в системе управления электроприводом ГПА, содержащей газоперекачивающий агрегат, электропривод по системе преобразователь частоты - двигатель, ПИ-регулятор, сумматор, датчик выходного давления газа, датчики измерения внешних воздействий (температуры и влажности воздуха, подачи и температуры газа), блок расчета необходимой скорости вращения нагнетателя, при этом выходы датчиков измерения внешних воздействий соединены с входами блока расчета необходимой скорости вращения нагнетателя, его выход с первым входом сумматора, выход которого соединен с входом ПИ-регулятора скорости вращения двигателя, выход которого соединен с входом электроприводом, выход которого соединен с входом газоперекачивающего агрегата, введен датчик скорости вращения, вход которого соединен с выходом электропривода ПЧ-Д, выход датчика скорости вращения соединен со вторым входом сумматора, выход датчика давления соединен с входом блока расчета необходимой скорости нагнетателя.
2
Система электропривода газоперекачивающего агрегата приведена на чертеже. Она содержит следующие блоки: совокупность внешних воздействий 1 (температуры и влажности воздуха, подачи и температуры газа); датчики измерения внешних воздействий 2; блок 3 расчета необходимой скорости вращения ГПА 4 в соответствии с заданным давлением газа 5; датчик скорости вращения 6; ПИ-регулятор 7 фактической скорости вращения электропривода 8; электропривод 9 ГПА по системе преобразователь частоты - двигатель (синхронный или асинхронный) (ПЧ-Д) с законом управления U/f=const (U - питающее напряжение статорных обмоток Д, f - частота питающего напряжения); газоперекачивающий агрегат 10 с турбокомпрессором; датчик 11 давления газа на выходе 12; сумматор 13. Выходы датчиков внешних воздействий 2 соединены с входами блока 3 расчета необходимой скорости вращения ГПА 4, его выход - с первым входом сумматора 13, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости вращения, вход которого соединен с выходом электропривода ПЧ-Д, второй вход блока 3 расчета необходимой скорости вращения соединен с выходом датчика давления 11, вход которого соединен с выходом газоперекачивающего агрегата 10, вход которого соединен с выходом электропривода 9, который, в свою очередь, соединен с выходом сумматора 13 через ПИ-регулятор 7 скорости вращения.
Электропривод газоперекачивающего агрегата работает следующим образом.
2
Объектом управления для электропривода 9 является газоперекачивающий агрегат 10, на вход которого подводится газ. Повышение давления (компримирование) газа происходит за счет политропной работы компрессоров ГПА. Вращение газоперекачивающего агрегата 10 обеспечивает двигатель 9 с устройством изменения его частоты вращения (ПЧ) с законом управления U/f=const. На вход блока 3 расчета необходимой скорости вращения поступают сигналы о величине возмущающих воздействий с датчиков 2 измерения внешних воздействий 1 и сигнал задания давления 5, который корректируется с датчика давления 11. Динамические колебания скорости вращения электропривода ГПА 9 поступают на датчик скорости вращения 6 и далее на второй вход сумматора 13. Сигнал 4 с выхода блока 3 расчета необходимой скорости вращения электропривода ГПА поступает на сумматор 13, где корректируется сигналом с датчика скорости 6. Сигнал с сумматора 13 поступает на ПИ-регулятор 7, на выходе которого формируется сигнал 8, пропорциональный требуемой скорости вращения электропривода 9. Газоперекачивающий агрегат 10, вращаемый электроприводом 9, создает требуемое давление газа на выходе компрессорной станции 12.