Регулируемый асинхронный электропривод дожимной компрессорной станции ГТУ

На сегодняшний день, обеспечение доступной электроэнергией и теп- лом потребителя является актуальной задачей. Одним из способов обеспе- чить потребителя электроэнергией является использование газотурбинных установок (ГТУ).
В качестве топлива для ГТУ используется природный газ (ПГ). Газ смешивается с воздухом в камере сгорания ГТУ, где происходит возгорание топливовоздушной смеси. Струи раскаленного газа вращают лопасти турби- ны, которая вырабатывает электроэнергию.
Использование ПГ в качестве топлива для ГТУ без специальной подго- товки не позволяет достичь номинальной мощности электростанции (ЭС) и приводит к износу оборудования. Для того, чтобы достигнуть ГТУ своей номинальной мощности, необходимо выполнить ряд требований. Существу- ют традиционные требования, такие как [2]:
 Очистка от механических примесей
 Обеспечение точек росы (по воде и углеводородам)
 Компонентный состав и метановое число топливного газа (ТГ)
 Обеспечение необходимого уровня давления ТГ в камере сгора-
ния ГТУ
Для того, чтобы повысить качество ТГ для ГТУ, используют дожимные
компрессорные станции (ДКС). Основным компонентом ДКС является ком- прессор, управляемый электроприводом.
Электропривод – это электромеханическая система, которая состоит из преобразователей электроэнергии, электромеханических и механических преобразователей, управляющих и информационных устройств и устройств сопряжения с внешними электрическими, механическими, управляющими и информационными системами, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса. В данный момент времени,
17
этап развития современного электропривода характеризуется переходом от нерегулируемого электропривода к регулируемому [1].
Цель выпускной квалификационной работы: разработка регули- руемого асинхронного электропривода компрессора ДКС ГТУ по системе преобразователь частоты – асинхронный двигатель (ПЧ-АД), обладающего энерго – и ресурсоэффективностью.
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач.
1. Провести критический анализ современного состояния электротехни-
ческого оборудования ГТУ.
В настоящее время система управления производительностью ДКС ГТУ
состоит из:
 Цифровой контроллер;
 Байпасный клапан с электро-пневмо-приводом;
 Винтовой компрессор с золотником.
Система специально подобрана для газотурбинного режима работы.
Она состоит из двух замкнутых контуров управления. Первый контур кон- тролирует положение золотника и позволяет управлять производительностью в диапазоне от 15 до 100%. Это обеспечивает высокую эффективность рабо- ты даже при частичных нагрузках. Второй контур –
система управления байпасными клапанами, предотвращает превышение давления в компрессорной установке [2].
2. Провести анализ преимуществ и недостатков системы управления про- изводительностью с использованием золотникового механизма.
Преимущества:
 Быстрая реакция и точность системы управления позволяют минимизи-
ровать (и в некоторых случаях даже исключить) объем буферного уст-
ройства для выходного газа.
Недостатки:
 Большие пусковые токи асинхронного электродвигателя (АЭД) в со-
ставе ДКС ГТУ;
18

 Большие потери электроэнергии;
 Большие топливные затраты.
Основным недостатком такой системы является то, что АЭД ДКС ГТУ потребляет номинальную мощность из сети при любом режиме работы ГТУ, т.е даже когда ГТУ не выдает свою максимальную мощность [2].
3. Разработать имитационную модель регулируемого асинхронного элек- тропривода (РАЭП) ДКС ГТУ в программной среде Matlab. Регулиро- вание скорости вращения АЭД осуществляется с помощью преобразо- вателя частоты (ПЧ).
Научная новизна работы заключается в разработке оптимальных режимов работы РАЭП ДКС ГТУ в программной среде Matlab. Исследования, прове- денные на разработанной имитационной модели, позволили определить оп- тимальные режимы работы РАЭП, заключающиеся в регулировании скоро- сти вращения АЭД ДКС с помощью преобразователя частоты (ПЧ) в зависи- мости от выдаваемой мощности ГТУ.
Практическая ценность работы заключается:
 Снижение пусковых токов асинхронного электродвигателя (АЭД), на
10,5% от паспортного значения, в составе ДКС ГТУ;
 Снижение мощности потерь электроэнергии в среднем на 33 кВт;
Достоверность полученных результатов подтверждается корректностью сде- ланных допущений, построением моделей в профессиональной среде Matlab, расчетами в разделе ВКР «финансовый менеджмент и ресурсосбережение».