Технические науки/12. Автоматизированные системы управления на производстве

к.т.н. Саушев А.В., Давыдов В.С., Костин С.В., к.т.н. Тырва В.О.

Государственный университет морского и речного флота

имени адмирала С.О. Макарова, Россия

Преимущества и необходимость применения устройства

мягкого пуска и останова в газовой промышленности

Российская федерация занимает первое место в мире, среди стран по добыче, хранению, транспортировке природного газа. Поэтому газовая промышленность играет огромную экономическую и стратегическую роль для Российской федерации. С каждым годом, если сравнивать другие топливные отрасли, газовая промышленность увеличивает темпы своего производства. Природный газ исчерпаем, поэтому его стоимость увеличивается с каждым годом. Основная задача газовой промышленности заключается в обеспечении бесперебойной транспортировки газа от его месторождения до потребителя. Нарушение этой задачи влечет большое число негативных последствий, которые объединяет финансовая сторона вопроса.

Газ от газового месторождения поступает по трубопроводу, который обслуживают газокомпрессорные станции. Газокомпрессорная станция создает так называемый «толчок» газа, за счет постоянного вращения газовой турбины. Это обусловлено тем, что газ от газового месторождения поступает в головную газокомпрессорную станцию с давлением 75 кг на единицу сечения трубопровода. Далее этот газ за счет постоянного вращения турбины поступает с таким давлением до следующей газокомпрессорной станции. Но при прохождении газа по газопроводу это давление постепенно уменьшается и поэтому, достигая следующей газокомпрессорной станции, газ поступает уже с давлением не 75 кг, а 57 кг. Это давление считается предельным. Поэтому газ, поступая в турбину, расположенную в цеху газокомпрессорной станции, за счет вращения турбины подается вновь с давлением 75 кг на выход до следующей газокомпрессорной станции. Таким образом, газокомпрессорные станции, расположенные на протяжении всех ниток газопровода, за счет постоянной работы газовой турбины обеспечивают выполнение основной задачи газовой промышленности – бесперебойной транспортировки газа потребителю.

Газовая турбина является весьма сложным устройством. Для того, чтобы за счет своего постоянного вращения она могла создать так называемый “толчок” газа до следующей газокомпрессорной станции, необходимо обеспечение нормальной эксплуатации двигателей пускового масленого насоса. Пусковой масленый насос отвечает за пуск турбины, ее постоянную работу, а также смазку маслом. Проблема заключается в том, что большинство газокомпрессорных станций в Российской федерации работают с применением не автоматизированных приводов пускового масленого насоса. Эти станции в большинстве случаев снабжены оборудованием еще со времен освоения газовых мест, а использование ручного привода пускового масленого насоса вызывает негативные последствия, из-за которых нарушается нормальная работа турбины и как следствие возникает остановка в транспортировке газа. Из-за частых прямых пусков двигателей насосов возникают гидравлические удары в системе, что вызывает снижение сроков эксплуатации двигателей насосов, а также их скорый выход из строя. В зимний период вследствие прямых пусков насосы подают масло в систему маслоснабжения турбины в вязком, не разогретом состоянии. Из-за этого происходит разрушение трубок системы смазки турбины, а также повреждение очистных фильтров, а это также может привести к выходу турбины из строя и, следовательно, остановке в транспортировке газа.

Применение устройства плавного пуска и останова позволит устранить эти негативные последствия, обеспечивая выполнение основной задачи газовой промышленности. Дело в том, что электродвигатели насосов являются двигателями переменного тока с короткозамкнутым ротором, для них необходимо ограничение по току и плавный пуск. Традиционно в таких случаях понижали статорное напряжение. Наиболее распространены способы предполагают переключение обмоток со звезды на треугольник или использование автотрансформатора. Вместе с тем, любое понижение пускового напряжения предполагает уменьшение тока ,и как следствие, уменьшение пускового момента. Но в этом случае могут возникнуть броски тока во время перехода из одного состояния привода в другое, что приведет к повреждению оборудования. Вместе с тем, это приводит к понижению момента в квадратичной пропорции по отношению к току в фазах двигателя, и, как следствие, падению числа оборотов в линейной зависимости от напряжения. Из этого следует, что любой пуск с пониженным напряжением уменьшает момент в квадратичной зависимости по отношению к напряжению в фазах двигателя. С этой точки зрения плавный пуск предпочтительней, чем любой другой с пониженным напряжением, причем понижение пускового момента является регулируемым параметром. Еще одно преимущество заключается в легкости установки времени разгона при плавном пуске в соответствии с требованиями приложения. Плавный пуск и останов двигателя увеличивает срок службы приводных систем, предотвращает удары в трансмиссиях и соприкасающихся частях механизмов. Таким образом, снижается время простоев, связанных с осмотром и ремонтом оборудования и увеличивается срок его службы. Преимущества этого устройства также в том, что он легок в эксплуатации, надежен, обеспечивает большое число защит, цифровую технологию управления, улучшенные характеристики разгона и торможения.

Таким образом, можно сделать следующий вывод: плавный пуск электродвигателей насосов газотурбинной установки имеет целый ряд преимуществ по сравнению с общепринятыми пусковыми системами, обеспечивая легкость установки требуемых технологическим параметров, ограничение максимального тока и момента двигателя, отсутствие пошагового изменения скорости. Как следствие, плавный пуск способствует устранению гидравлических ударов в системе и других отрицательно влияющих на работу газокомпрессорной станции факторов, которые часто случаются в действующих на сегодняшний день установках. Все это позволяет решить основную задачу газовой промышленности, связанную с бесперебойной транспортировкой газа.