Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 [ 50 ] 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155

выше их можно принять за 0,9 % от отдаваемой мощности при их полной нагрузке.

Потери в меди ротора - это потери в обмотках ротора. Они изменяются пропорционально квадрату нагрузки на валу.

Механические потери можно считать постоянными для большинства электродвигателей. Эти потери состоят из потерь на трение в подшипниках и на преодоление сопротивления воздуха.

Необходимо отметить, что составляющие потерь в стали и добавочных потерь можно найти как в статоре, так и в роторе. Эти потери зависят от частоты. Поскольку мы рассматриваем только рабочий режим, при котором у применяемых на НПС асинхронных электродвигателей скольжение составляет не более 1,0 % и при этом частота тока ротора составляет менее 1 Гц, то эти потери принимаем независимыми от частоты.

Чтобы определить целесообразность измерения КПД электродвигателя на НПС, были проведены испытания электродвигателя, по которому имелись все данные заводского испытания. Затем результаты промышленного испытания сравнивались с данными заводского испытания.

Промышленные испытания проводились на НПС действующего нефтепровода. Испытывался электродвигатель типа СТД-8000-23У4 со следующими данными: мощность 8000 кВт, напряжение 10 кВ, ток статора 527 А, коэффициент мощности 0,9, КПД 97,7 %, напряжение возбуждения 156 В, ток возбуждения 262 А. Нагрузкой электродвигателя является магистральный нефтяной насос типа НМ 10000-210 с ротором на подачу 12 500 м3/ч.

При проведении испытания были измерены: ток статора, ток ротора, напряжение на зажимах электродвигателя, напряжение возбуждения, активная и реактивная мощности. Для чего использовался измерительный комплект К506 класса точности 0,5, который подключался в цепь учета электроэнергии в ячейке ЗРУ данного электродвигателя. Из-за трудностей измерения сопротивления обмоток статора и ротора были использованы данные заводских испытаний, которые пересчиты-вались на рабочую температуру, замеренную в ходе испытаний. Насосный агрегат эксплуатировался в режиме, отвечающем технологическим требованиям.

В результате испытаний получены следующие данные: ток статора 402 А, напряжение 10,2 кВ, ток возбуждения 91 В, активная мощность 7355 кВт, реактивная мощность 920 квар, средняя температура обмоток 77 °С.

Т а б л и ц а 11.3

Сравнение паспортного и действительного значения КПД

Сопротивления обмоток, измеренные при заводских испытаниях при температуре 15 °С, составляли для статора 0,047 Ом и для ротора 0,405 Ом. Откорректировав эти значения сопротивлений на 77 °С, вычислили потери в меди статора 28 818 Вт и ротора 12 267 Вт.

Поскольку добавочные потери составляют 0,9 % от полной мощности на выходе, то в данном случае при нагрузке 92 % они равны 66 1 95 Вт.

Для минимальных и максимальных допустимых значений напряжения, токов статора и ротора, температуры обмоток рассчитаны значения КПД электродвигателей типа СТД. Как показывают расчеты, при эксплуатации данных электродвигателей в условиях НПС значения их КПД практически совпадают с паспортными (табл. 11.3).

Поэтому при оценке эффективности эксплуатации насосных агрегатов на НПС можно пользоваться паспортными значениями КПД, а для точного определения значения КПД электродвигателей в условиях НПС можно пользоваться комплектом К506.

11.3.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПУТЕЙ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ВЕРТИКАЛЬНЫХ НАСОСОВ

Часто на НПС магистральных нефтепроводов по требованиям энергосистем поддерживается повышенное напряжение. Представляет интерес, как работают в этих условиях асинхронные электродвигатели на НПС.

Анализ энергетических характеристик асинхронных электродвигателей типа ВАО, служащих приводом к вертикальным подпорным насосам, показал, что когда напряжение сети повышено на 10 %, то для электродвигателя ВАО-560:

скольжение ротора уменьшается в среднем в 1,2-1,3 раза, что приводит к уменьшению тока ротора на 1 0-20 %. Частота вращения при этом увеличивается на 2-5 об/мин;

электрические потери в статоре и роторе уменьшаются примерно на 1 2 %;

момент на валу электродвигателя с учетом вентиляторного характера нагрузки возрастает в среднем на 0,2-0,5 %, а мощность на валу - на 0,5 %.

Поток статора увеличивается пропорционально напряжению, т.е. на 1 0 %, что согласно характеристике холостого хода приводит к росту намагничивающей составляющей тока статора на 20-25 %.

Согласно расчету, проведенному для данного типа электродвигателей, полный ток статора уменьшается примерно на

2,5 %.

Потери в стали возрастают пропорционально квадрату напряжения, т.е. на 20 %. Поскольку потери в стали в номинальном режиме составляют около 35 % от суммарных потерь, последние возрастут на 1 -2 %. В результате КПД электродвигателя остается практически неизменным.

Реактивная мощность, потребляемая двигателем, возрастает на 1 4 %, что обусловливает снижение коэффициента мощности от номинального значения до 0,87.

Из изложенного следует, что повышенное на 10 % напряжение на НПС практически не влияет на КПД и скольжение электродвигателя, а следовательно, и на подачу насоса. Однако увеличивается потребление реактивной мощности из сети.

Одной из наиболее часто встречающихся причин неудовлетворительной работы насосных агрегатов, в частности вертикального исполнения, является нагрев выше допустимой температуры верхнего подшипникового узла электродвигателя. Указанный узел включает два подшипника качения, один из которых воспринимает радиальную и частично осевую, другой -основную долю осевой нагрузки, действующей на ротор насоса. Несовершенство конструкции подшипникового узла зачастую приводит к тому, что вся нагрузка воспринимается только одним подшипником, работающим в нерасчетном режиме, что приводит к повышению температуры и срабатыванию защиты по температуре. В этом случае целесообразным является нарезка на валу электродвигателя резьбы с установкой гайки для