книги / Электрификация предприятий нефтяной и газовой промышленности

Ж е

мычки на стороне 110 кВ при отключении одной из линий 110 кВ, а также автоматическое включение резервного транс­ форматора собственных нужд. Схемой предусматривается воз­

липни питают двигатели главных и подпорных насосов, пожар­ ных насосов, ряд подстанций 6(10) /0,4—0,23 кВ, расположен­ ных на площадке НПС, потребителей вне этой площадки и др. Эти линии оборудуются системой однократного АПВ. Этой си­ стемой также снабжаются вводы 6(10) кВ от трансформато­ ров.

Обеспечивается стабилизация напряжения на стороне 6(10) кВ за счет автоматического регулирования напряжения под нагрузкой, предусмотренного для трансформаторов 110/6(10) кВ. В качестве оперативного принимается перемен­ ный и постоянный ток. На переменном токе действуют схемы управления силовых трансформаторов, секционного выключа­ теля, центральной сигнализации. Цепи защиты и управления отходящих линий 6(10) кВ питаются оперативным током, по­ лучаемым от специальных выпрямительных устройств или акку­ муляторов. Для отключения отделителей ПО кВ, вводных и секционного выключателей 6(10) кВ в качестве источника энергии иногда используют предварительно заряженные кон­ денсаторы.

Исследованиями установлено, что критическое время пол­ ного перерыва электроснабжения, при котором еще может быть обеспечена динамическая устойчивость синхронных дви­ гателей привода насосных агрегатов, составляет 0,15—0,20 с. Рассмотрим причины, приводящие к нарушению динамической устойчивости двигателей при кратковременных снижениях на­ пряжения и перерывах электроснабжения [7].

Типовая схема электроснабжения НПС (рис. 134) содер­ жит, как правило, два условно независимых источника пита­ ния (шины 1 и 10), каждый из которых питает «свою» (соот­ ветственно 6 и 8) секцию щин 6—10 кВ, с подключенными двигателями. Секции связаны между собой отключенным секционным выключателем 7, на котором обычно осуществля­ ется автоматический ввод резерва двустороннего действия. Ха­ рактерными возмущениями, создающими предпосылки нару­ шения динамической устойчивости двигателей, являются корот­ кие замыкания. При коротких замыканиях в точках К-1 и /С-5 продожнтельность снижения напряжения на секции 6 равна продолжительности коротких замыканий, определяемой временем срабатывания соответствующих релейных защит и выключателей. Современное оборудование и аппаратура поз­ воляет отключать участок короткого замыкания за 0,15— 0,20 с. В связи с этим короткие замыкания в точках К-1 и /С-5 не должны служить причиной нарушения динамической устой­ чивости двигателей, питающихся от секции 6.

324

В точках К-2, К-3 и К-4 короткое замыкание также может быть отключено за 0,15—0,20 с, после чего секция 6 окажется вообще отделенной от источника питания. Напряжение сек­ ции 6 восстанавливается при помощи АВР на выключателе 7 от секции 8. При отсутствии ограничений для включения сек­ ции 6 в противофазе с напряжением сети необходимое время

чить выключатели 2 и 5. Напряжение на секции 6 будет обес­

схема не может найти широкого применения, поскольку при­ водит к увеличению тока короткого замыкания в сети НПС, в отдельных случаях в 2 раза. Известно также, что стоимость выключателей растет пропорционально квадрату расчетного тока отключения. Поэтому в случае применения параллельной работы линий и трансформаторов резко повышается стои­ мость коммутационной аппаратуры.

Как видно из рис. 134, при замкнутом выключателе 7 под­ держивать напряжение на секции 6 можно лишь при коротком замыкании К-2 на шинах 1 подстанции, коротком замыкании К-3 па линии 3, коротком замыкании К-4 в трансформаторе 4 или его выводах, ошибочном отключении выключателей 2 и 5,

325

ш

В последние годы в проектах начинают предусматривать унифицированные блочно-комплектные насосные станции. Эле­ менты насосной поставляются в виде укрупненных блоков и на месте строительства требуют минимального объема работ для ввода в действие. Технологические и другие установки, в том числе устройства электроснабжения, размещаются на откры­ том воздухе с применением утепленных индивидуальных укры­ тий для оборудования, требующего положительной темпера­ туры и защиты от непогоды. Индивидуальные укрытия (блокбоксы) типа кожухов имеют небольшие размеры. Управление оборудованием максимально автоматизируется. В частности, для блочно-комплектной станции типа БКНС-12,5 предусмат­ ривается 40 блок-боксов и 25 комплексных сооружений и уста­ новок. В том числе для энергетического оборудования: восемь блок-боксов закрытых распределительных устройств 10 кВ, распределительных щитов и комплектных трансформаторных подстанций 2x630 кВ-А; два блок-бокса комплектных тран­ сформаторных подстанций 2X400 кВ-А и распределительных щитов, десять комплектных установок и сооружений, два блока дизельной электростанции, один блок разъединителей и реакторов наружной установки и др.

Основные агрегаты имеют общее укрытие, разделенное пе­ регородкой на два помещения — для электродвигателей и на­ сосов. Устанавливаются четыре насоса с синхронными двигате­ лями СТД-8000-2 по 8000 кВт на 10 кВ.

Электроснабжение станции БКНС-12,5 осуществляется от открытой подстанции 110/10 кВ, имеющей схему по типу «ли­

110/10 кВ подводится к блок-боксам закрытого распредели­ тельного устройства 10 кВ по четырем воздушным токопроводам или кабелямн-токопроводами площадью сечения 1500 мм2 на 10 кВ.

Для расчетов с энергосистемой за электроэнергию и техни­ ческого учета активной и реактивной энергии на НПС монти­ руются счетчики, которые включаются в автоматизированную систему учета и контроля электроэнергии.

Автоматизированная информационно-измерительная си­ стема учета и контроля электроэнергии ИИСЭ1-48 предназна­ чена для тарифных расчетов предприятий за электроэнергию но двухетавечному тарифу с основной ставкой за заявленную получасовую совмещенную активную мощность в часы макси­ мума нагрузки энергосистемы и дополнительной ставкой за потребленную электроэнергию, а также для тарифных расче­ тов но многоставочным позонным тарифам. Она содержит информационно-вычислительное устройство (ИВУ), цнфропечатаювдее устройство, регистрирующий прибор, трехфазные счет­ чики активной и реактивной энергии с телеметрическими дат­ чиками импульсов (все счетчики со стопорами).

.'32$

Максимальное число подключаемых счетчиков 48. Система обеспечивает диапазоны задания максимумов с дискретностью 30 мин. Система обеспечивает визуальный контроль работы всех 4$ каналов учета.

Напряжение питания 220 В ( + 10, —15%), потребляемая мощность 500 Вт. Расстояние от счетчиков до ИВУ не более 3 км, но возможно и до 12 км. Наработка на отказ — не менее 2500 ч.

1,5—2% , класса точности 2—2,5%; цена выходного импульса телеметрического датчика 0,001 кВт • ч/импульс.

Автоматический самописец регистрирует совмещенную на­ грузку предприятия с усреднением ее за 1, 2, 5 или 10 мин.

46. РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАГНЕТАТЕЛЕЙ КС И МАГИСТРАЛЬНЫХ НАСОСОВ НПС

Режим работы компрессорных станций на магистральных газопроводах переменный, т. е. изменяются количество перека­ чиваемого газа и давление его на приеме станции. Это определя­ ется главным образом неравномерностью потребления газа. Кроме того, значительное влияние на изменение режима ра­ боты КС оказывают поэтапный ввод в эксплуатацию газопро­ вода и соответствующее этому постепенное увеличение его мощности, а также изменение давления газа на приеме нагне­ тателя вследствие изменения пластового давления и появле­ ния ответвлений к промежуточным потребителям [5].

Совместная работа центробежного нагнетателя и газопро­ вода соответствует точке пересечения их газодинамических ха­ рактеристик. При этом количество газа, транспортируемого по газопроводу, соответствует производительности нагнетателя при данном давлении на приеме КС. Для совместной работы нагнетателя и газопровода необходимо изменять характери­ стику нагнетателя в ту или другую сторону в зависимости от газопотребления. Этого можно добиться дросселированием (регулированием задвижкой) при работе нескольких последо­ вательно включенных нагнетателей с постоянной частотой вращения вала, отключением последовательно или парал­ лельно включенных нагнетателей, регулированием частоты вра­ щения вала нагнетателей. Система регулирования должна предусматривать регулирование как по графику потребления газа в течение года, так и в динамических режимах при теку­ щих изменениях нагрузки газопровода.

На основании исследований, проведенных проектно-иссле­ довательскими организациями, получены следующие резуль­ таты.

Регулирование дросселированием при постоянной частоте вращения вала связано со значительными потерями энергии и

329

должно быть признано неэкономичным. Ступенчатое регулиро­ вание изменением числа работающих нагнетателей не может обеспечить в общем случае их нормальной работы при пере­ менном режиме работы газопровода. Этот способ регулирова­ ния, сочетаясь с плавным регулированием, позволяет сокра­ тить необходимый диапазон регулирования. Меньший расход электроэнергии достигается изменением подачи нагнетателя, изменением частоты вращения вала приводного электродвига­ теля, достигаемого применением известных методов, опти­ мальных в отношении потерь энергии [5].

Вообще технико-экономическая целесообразность регулиро­ вания подачи центробежных нагнетателей изменением частоты вращения вала определяется режимом газопровода, числом и мощностью нагнетателей и должна проверяться для каждого конкретного случая. В основном такое регулирование эконо­ мически оправдывается.

Необходимый диапазон регулирования частоты вращения вала приводного электродвигателя при изменении подачи центробежного нагнетателя составляет 1—0,7 номинальной ча­ стоты вращения, т. е. привод для центробежных нагнетателей должен обеспечивать ее регулирование на 30 % ниже номи­ нальной.

В процессе перекачки нефти и нефтепродуктов условия ра­ боты трубопроводов изменяются, вследствие чего меняются давления на приеме и нагнетании перекачивающих насосных станций.

Если промежуточные насосные станции имеют промежу­ точные емкости, то расход и давление на каждом участке тру­ бопровода определяются только работой насосной станции, расположенной в начале участка. Если трубопровод работает в режиме «из насоса в насос», то при остановке какой-либо промежуточной насосной станции возрастает давление на вса­ сывании и нагнетании на предыдущих станциях и снижается на последующих. Соответственно при вводе в работу такой станции повышается давление нагнетания на этой станции и последующих и понижается давление на всасывании этой станции и всех предыдущих.

При установленном постоянном режиме работы насосных станций в ходе последовательной перекачки нефтей или нефте­ продуктов, имеющих различные плотности или вязкости, меня­ ются расход и давление по всему трубопроводу по мере засоре­ ния трубопровода, а также при образовании в нем воздушных мешков. Например, при последовательной перекачке нефтепро­ дуктов с сильно отличающимися плотностью и вязкостью изме­ нения давления на границе раздела жидкостей, когда она на­ ходится в середине трубопровода, достигают 1,5 МПа, а при перекачке нефтей эти изменения доходят до 0,5—0,8 МПа [5].

Поэтому необходимо регулирование, обеспечивающее изме­ нение давления на приеме и нагнетании, а также подачи на-

330

сосной станции в соответствии с режимом работы трубопрово­ дов. Методы регулирования определяются в каждом конкрет­ ном случае в зависимости от назначения трубопровода и режима его работы. Иногда целесообразно вести ступенчатое регулирование изменением числа работающих насосных агре­ гатов. Если насосы имеют разное число рабочих колес, то ре­ гулирование системы осуществляется главным образом за счет планового изменения заданной подачи при перекачке или из­ менения режима в связи с аварийным отключением насосных или отдельных агрегатов.

Во многих случаях требуется плавное регулирование дав­ ления и подачи насосов. На рассматриваемых насосных с центробежными насосами это достигается дросселированием потока, а также применением регулируемого привода насосов.

Мощность, потребляемая насосом при регулировании дрос­ селированием, больше, чем мощность при регулировании изме­ нением частоты вращения. Однако часто время работы агрегата в режиме регулирования невелико (не превышает 10 % от об­ щего времени работы), а регулируемый электропривод требует значительного усложнения электрооборудования. По этой при­ чине в трубопроводном транспорте СССР распространено ре­ гулирование дросселированием потока жидкости в нагнета­ тельном трубопроводе.

При регулировании изменением частоты вращения рабочих колес насосов привод должен быть рассчитан на ее снижении относительно номинальной ориентировочно на 20—30 %. Диа­ пазон регулирования должен быть определен в зависимости от конкретных условий эксплуатации трубопровода.

Как мощности приводных двигателей, так и диапазоны плавного регулирования частоты вращения у приводов центро­ бежных нагнетателей КС и мощных насосных агрегатов перека­ чивающих насосных близки друг к другу.

При использовании асинхронных двигателей частоту вра­ щения вала с мощностью двигателей несколько тысяч киловатт целесообразно регулировать с возвратом энергии скольжения в питающую сеть или частотными методами. В первом случае целесообразно применять каскадные схемы, во втором — пита­ ние статора от преобразователя частоты либо питание статора от сети при частоте 50 Гц и введении в цепь ротора источника энергии переменной частоты (машина двойного питания).

Так как синхронные двигатели имеют преимущественное распространение для привода центробежных нагнетателей КС и главных насосов НПС (во вновь сооружаемых станциях при­ меняются и будут применяться только синхронные двигатели), то наибольшее практическое значение приобретает регулирова­ ние частоты вращения таких машин.

Исследованиями установлена целесообразность регулирова­ ния частоты вращения синхронных двигателей изменения час­ тоты питающего напряжения с помощью статического полупро­

331