СИСТЕМА ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ЦИРКУЛЯЦИОННЫХ НАСОСОВ ЭНЕРГООБЪЕКТА

Область техники
Полезная модель относится к области электропривода и может найти применение в системе частотно-регулируемых электроприводов, обеспечивающей бесперебойную работу циркуляционных насосов энергообъекта.
Уровень техники
Известны устройства, обеспечивающие резервирование при отказах преобразователей частоты в системе частотно-регулируемых электроприводов циркуляционных насосов (ЦН) энергообъекта.
В [1] описано резервирование с применением, для привода ЦН, асинхронных двигателей с фазным ротором, питаемых по схеме асинхронно-вентильного каскада. В этой схеме статор двигателя подключен к питающей сети, а ротор - к низковольтному тиристорному преобразователю частоты. При отказе преобразователя он отключается, и двигатель переводится в режим управления с помощью реостатно-контакторного устройства, подключаемого к зажимам ротора. При этом осуществляется дискретное регулирование со ступенчатым переключением резисторов, выбранных на заданные фиксированные ступени частоты вращения двигателя.
В [2] описано резервирование с применением асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и преобразователями частоты (ПЧ) в цепи статора. В этом случае привод ЦН осуществляется двухобмоточным асинхронными двигателями со сдвигом обмоток статора на 30 электрических градусов, при этом мощность каждой из обмоток составляет 100% номинальной мощности насоса. В цепи каждой из обмоток статора включен ПЧ, мощность которого выбирается соответственно мощности обмотки. При регулировании двигателя от двух указанных ПЧ, нагрузка каждого ПЧ составляет 50%, а при отказе одного из ПЧ оставшийся в работе ПЧ берет на себя полную мощность нагрузки и обеспечивает регулирование во всем диапазоне частот вращения.
В [3] описано резервирование с применением однообмоточного асинхронного двигателя с двумя параллельно-включенными ПЧ в цепи статора. Каждый ПЧ рассчитан на номинальную мощность двигателя, а мощность последнего соответствуют мощности ЦН. При отказе любого из ПЧ оставшийся в работе ПЧ берет на себя полную мощность нагрузки.
Общий недостаток указанных известных устройств резервирования в системах частотно-регулируемых электроприводов циркуляционных насосов энергообъекта - необходимость использования резервного оборудования, регулирующего частоту вращения электродвигателя.
Раскрытие полезной модели
Предметом полезной модели является система частотно-регулируемых электроприводов циркуляционных насосов энергообъекта, в которой каждый электропривод содержит преобразователь частоты с входным и выходным коммутаторами, через которые электродвигатель циркуляционного насоса подключен к электросети, при этом, по меньшей мере, в одном электроприводе циркуляционного насоса, электродвигатель дополнительно подключен к электросети через байпасный коммутатор.
Технический результат полезной модели - обеспечение бесперебойной работы ЦН энергообъекта без использования резервного оборудования, регулирующего частоту вращения электродвигателя.
Полезная модель имеет развитие, которое состоит в том, что, по меньшей мере, один ее электродвигатель через соответствующий дополнительный коммутатор подключен к резервному преобразователю частоты, питаемому от электросети через коммутатор резерва. Это позволяет уменьшить длительность режима неполной управляемости электроприводов ЦН и тем самым повышает надежность и качество поддержания заданной производительности ЦН.
Осуществление полезной модели с учетом ее развития
Осуществление полезной модели иллюстрируется схемой устройства, приведенной на фиг.1.
На фигуре показана группа частотно-регулируемых электроприводов 1, 2 и 3. В состав каждого электропривода входит преобразователь 4, 5 или 6 частоты и коммутаторы 10-15, через которые соответствующий электродвигатель 7, 8 или 9 циркуляционного насоса подключен к электросети. Входные коммутаторы 10, 11 и 12 подключают входы преобразователей 4, 5 и 6 к независимым вводам электросети, а выходные коммутаторы 13, 14 и 15 подключают выходы преобразователей 4, 5 и 6 к электродвигателям 7, 8 и 9 соответственно.
Электроприводы 1, 2 и 3 снабжены байпасными коммутаторами 16, 17 и 18, непосредственно подключающими к электросети электродвигатели 7, 8 и 9 соответственно. Кроме того, электродвигатели 7, 8 и 9 через дополнительные коммутаторы 19, 20 и 21 подключены к резервному преобразователю частоты 22, питаемому от отдельного независимого ввода электросети через коммутатор 23 резерва.
Устройство работает следующим образом.
При исправности преобразователей 4, 5 и 6 электроприводы 1, 2 и 3 включены по исходной рабочей схеме: коммутаторы 10-15 включены, а коммутаторы 16-21 выключены. Электродвигатели 7, 8 и 9 питаются через преобразователи 4, 5 и 6. Частота выходного напряжения каждого преобразователя регулируется управляющими воздействиями от АСУ энергообъекта, обеспечивающими требуемую производительность ЦН.
Резервный преобразователь 22 находится в «холодном резерве»: коммутатор 23 выключен.
При отказе электропривода, например, 1 (как правило, из-за аварийного отключения ПЧ - наименее надежного элемента электропривода) переключают электродвигатель 7 на сеть электроснабжения: отключают коммутаторы 10 и 13 и включают коммутатор 16. Это исключает перерыв в питании электродвигателя 7.
Электродвигатель 7 начинает вращаться с неуправляемой скоростью, соответствующей частоте сети. АСУ энергообъекта воздействуя на другие электроприводы 2 и 3, корректирует частоту вращения электродвигателей 8 и 9 для обеспечения требуемой общей производительности ЦН энергообъекта.
Таким образом, бесперебойная работа ЦН энергообъекта обеспечивается без использования резервного оборудования, регулирующего частоту вращения электродвигателя.
В некоторых случаях, когда требуется широкий диапазон регулирования производительности ЦН при аналогичном отказе другого электропривода, например, 2 регулирующих возможностей оставшихся в работе преобразователей может оказаться недостаточно для поддержания обеспечиваемого всеми ЦН режима охлаждения энергообъекта. Тогда полезная модель может использоваться с учетом ее развития.
При этом нерегулируемый режим питания электродвигателя отказавшего электропривода через байпасный коммутатор 16 используется лишь кратковременно. После того, как электродвигатель 7 переведен на питание через байпасный коммутатор 16, на преобразователь 22, находящийся в «холодном режиме» (что позволяет экономить электроэнергию) подают питание, включая коммутатор 23. Затем отключают коммутатор 16 и включают коммутатор 19, тем самым, переключая электродвигатель 7 на уже работающий преобразователь 22. После этого осуществляют подхват электродвигателя 7 преобразователем 22, для чего система управления преобразователя 22 предварительно приводит его выходное напряжение в соответствие (по величине, частоте и фазе) с напряжением инерционно вращающегося электродвигателя 7 и подает это напряжение на статор электродвигателя 7. АСУ энергообъекта, воздействуя на преобразователи 22, 5 и 6, переводит электродвигатель 7 и электроприводы 2 и 3 в режимы, предшествующие отказу.
В отказавшем преобразователе 4 заменяют неисправный элемент и после проверки его работоспособности восстанавливают исходную схему электропривода 1. При этом осуществляется подхват электродвигателя 7 преобразователем 4, аналогично вышеописанному для преобразователя 22.
Источники информации
1. Онищенко Г.Б., Пономарев В.М., Анишев Е.Ю., Вербер О.Л. и др. Регулируемый электропривод главных циркуляционных насосов III блока Белоярской АЭС. - Электрические станции, 1982 г., №6.
2. Г.Б.Онищенко, М.Г.Юньков. Электропривод турбомеханизмов. - М.: Энергия, 1972.
3. С.Г.Забровский, Г.Б.Лазарев, А.Г.Мурзаков. Регулируемый электропривод механизмов собственных нужд ТЭС.
Итоги науки и техники. Том 2. Электропривод и автоматизация промышленных установок. - М.: ВИНИТИ, 1990.