Общая характеристика электродвигателей, применяемых в НГП.

Факторы, влияющие на выбор электрооборудования для взрывоопасных зон.

При выборе электрооборудования для взрывоопасных зон определяют категорию и группу, к которым может быть отнесена взрывоопасная смесь; класс и границы взрывоопасных зон относительно вероятности образования взрывоопасных смесей в нормальном и аварийном режимах; а также температуру, влажность и химическую агрессивность среды, в которой должно работать электрооборудование.

По установленной категории выбирают электрооборудование во взрывонепроницаемой оболочке по допустимым зазорам в соединениях, а по группе – длительно допустимый нагрев электрооборудования, исключающий возможность самовоспламенения взрывоопасных смесей. При этом максимальная температура его поверхности не должна превышать температуру воспламенения взрывоопасной смеси.

Надежность и безопасность эксплуатации выбранного взрывозащищенного электрооборудования обеспечивается при условии соответствия уровня и вида взрывозащиты классу взрывоопасной зоны, а также категории и группе взрывоопасной смеси.

Согласно требований ПУЭ наиболее жесткие требования предъявляются к электрооборудованию во взрывоопасных зонах класса В-1, а самые низкие требования – к электрооборудованию в менее взрывоопасных зонах класса В-1б, где допускается применение электрооборудования общего назначения с соответствующей степенью защиты оболочки.

В технологических установках НГП применяются электродвигатели постоянного тока ДПТ (буровые установки), синхронные двигатели (СД) и асинхронные двигатели (АД) (насосные и компрессорные установки, буровые установки, станки-качалки, установки с электроцентробежными насосами (ЭЦН)).

Выбор ЭД по принципу действия (АД или СД) выполняют, учитывая пусковые и нагрузочные режимы, условия обслуживания, требования к стабильности частоты вращения и режим потребления реактивной мощности на предприятии. По первым двум факторам преимущество имеют АД, по двум другим – СД.

Сравнительные характеристики АД и СД.

По сравнению с АД СД имеют следующие преимущества:

1. Возможность регулирования значения и изменения знака реактивной мощности.

2. СД может работать с коэффициентом мощности равным единице. КПД СД на 1…3 % выше, чем у АД той же мощности. Это объясняется тем, что электрические потери в стали и в обмотке статора у СД меньше, чем у АД.

3. Наличие относительно большого воздушного зазора (в 2-4 раза больше, чем у АД) повышает надежность эксплуатации при перегрузках двигателя.

4. Частота вращения СД на 2…5 % выше, чем у АД, что обеспечивает более высокую производительность механизма.

5. Момент, развиваемый СД, прямо пропорционален напряжению сети (M~U).

Уменьшение максимального момента СД из-за понижения напряжения сети может быть компенсировано форсированием его тока возбуждения.

6. СД могут быть изготовлены на низкую номинальную частоту вращения, что устраняет дополнительные механические передачи.

К преимуществам АД по сравнению с СД относятся:

1. Простота конструкции и процедуры пуска, менее квалифицированное обслуживание.

2. Лучшая управляемость в аварийных режимах связанных с провалами напряжения в сети электроснабжения, не требуется средств для обеспечения гашения поля.

3. Приспособлены для работы во взрывоопасных и сырых помещениях.

4. Более простая система самозапуска.

5. СД подпитывает место КЗ более продолжительное время.

Преимущества АД в наибольшей степени проявляются в электроприводах малой и средней мощности. Преимущества СД в наибольшей степени проявляются при больших мощностях электропривода. В электроприводах большой мощности АД эффективны на производстве со сложными непрерывными технологиями, где возможны частые возмущения в системе электроснабжения.

В нефтяной и газовой промышленности в качестве привода лебедок буровых установок применяются АД с фазным ротором АКЗ, АКБ, АЗ, АКСБ (К – крановый; З – защищенный от влаги и пыли; Б – имеют повышенную механическую прочность).

На промысловых газовых компрессорных станциях с поршневыми компрессорами используются АД с КЗ ротором серии ВАО (ВАО2) во взрывонепроницаемом исполнении, а также синхронные двигатели серии СДКП,

продуваемые (П) под избыточным давлением.

Асинхронные двигатели серии 4А, 5А, АИР (с короткозамкнутым ротором с повышенным пусковым моментом) используются на станках-качалках.

Погружные ЭД с короткозамкнутым ротором (ПЭД) используются на установках добычи нефти с электроцентробежными насосами.

На буровых установках применяются также синхронные двигатели: СДЗ, СДБ, СДЗБ, СДБО. Буква О означает бесщеточную систему возбуждения.

Бесщеточная система возбуждения заключается в том, что возбудитель представляет собой генератор переменного тока, обмотка возбуждения которого укреплена на статоре и запитана постоянным током. Трехфазная обмотка возбудителя расположена на роторе. При вращении двигателя в обмотке ротора возбудителя наводится трехфазная ЭДС, которая с помощью выпрямителя выпрямляется и подается на обмотку возбуждения СД, расположенную на роторе.

Для привода центробежных газовых компрессоров применяются СД на 6 и 10 кВ серии СТДП во взрывозащищенном исполнении с принудительной системой вентиляции.

Взрывозащищенные синхронные трехфазные двигатели СТДП также применяются на нефтеперекачивающих станциях и компрессорных станциях магистральных газопроводов. Используются и синхронные двигатели СТД без взрывозащиты, которые устанавливаются за пределами насосных и компрессорных станций.

Для электроприводов буровых насосов, лебедки и ротора на постоянном токе разработаны электродвигатели в буровом исполнении:

серии МПЭ мощностью 500 и 560 кВт (для установок БУ-2500 и БУ-2900);

серии 4ПС мощностью 750 кВт и 1000 кВт (для установок БУ-5000 и БУ-6500);

серии 4ПМ (750 кВт и 1000 кВт) в морском взрывозащищенном исполнении с двухконтурным воздушно-водяным охлаждением для морских буровых установок.

При проектировании электроприводов технологических установок решаются вопросы выбора электродвигателей по виду, типу и мощности. При эксплуатации приводов замена малозагруженных электродвигателей на двигатели меньшей мощности целесообразна по энергосбережению при средней нагрузке двигателя менее 40 % номинальной мощности, а при загрузке более 70 % замена двигателя экономически нецелесообразна.