Структура и эффективные алгоритмы управления частотно-регулируемым электроприводом центробежного нагнетателя газоперекачивающего агрегата

• Автор: Васильев, Богдан Юрьевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 191 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1 Анализ и обоснование энерго- и ресурсосберегающих технологий и технических средств транспортировки природного газа
1.1 Анализ современного состояния газотранспортной отрасли и газоперекачивающей техники
1.2 Обоснование эффективности использование электроприводных
газоперекачивающих агрегатов на компрессорных станциях
Выводы к главе
Г лава 2 Энергоэффективные и рациональные структуры
электротехнических комплексов приводов газоперекачивающих агрегатов
2.1 Энергетические характеристики и эффективные режимы работ центробежных нагнетателей и магистральных газопроводов
2.2 Энергетические характеристики и эффективные режимы работ электродвигателей переменного тока
2.3 Проблемы электромагнитной и электромеханической совместимости в электротехнических комплексах газоперекачивающих агрегатах
2.4 Электропривод газоперекачивающих агрегатов на основе асинхронного электродвигателя с трехуровневым преобразователем
частоты и активным выпрямителем
Выводы к главе
Г лава 3 Синтез и реализация эффективных алгоритмов управления
электроприводами газоперекачивающих агрегатов
3.1 Сравнительный анализ алгоритмов управления электроприводов

3.2 Табличные алгоритмы управления режимами работы асинхронного электродвигателя
3.3 Табличные алгоритмы управления активным выпрямителем
(унификация алгоритмов управления)
Выводы к главе
Глава 4 Исследование энергетических и регулировочных характеристик электропривода газоперекачивающих агрегатов
4.1 Описание имитационной математической модели электропривода газоперекачивающих агрегатов на базе асинхронного электродвигателя
4.2 Описание стендовой установки электропривода на базе
асинхронного электродвигателя
4.3 Результаты исследований характеристик электропривода
газоперекачивающего агрегата и их анализ
Выводы к главе
Заключение
Список литературы
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Приложение Д

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Российская Федерация в мировой системе оборота энергоресурсов занимает одно из ведущих и ключевых мест, и особенно значимы позиции нашей страны на мировом рынке природного газа. Повышение энерго- и ресурсосбережения трубопроводного транспорта природного газа целесообразно путем обоснования эффективности (технической, экономической и экологической) использования электроприводных газоперекачивающих агрегатов (ЭГПА), разработки и внедрения частотно-регулируемых электроприводов центробежных нагнетателей газоперекачивающих агрегатов (ГПА), с использованием релейно-импульсных табличных алгоритмов управления.
Главной целью энергетической политики Российской Федерации является максимально эффективное использование природных энергетических ресурсов и всего потенциала энергетического сектора для устойчивого роста экономики и качества жизни населения страны и содействия укреплению ее внешнеэкономических позиций. Важнейшими направлениями развития газотранспортной системы (ГТС) является повышение ее энерго- и ресурсосбережения, надежности, безопасности и экологичности. Для этого в «Энергетической стратегии России до 2030 года» и основных программных документах ОАО «Газпром», которые определяют вектор развития ГТС, выделены следующие основные направления: реконструкция газотранспортных объектов и системная организация технологических режимов работы магистральных газопроводов; сокращение потерь газа; внедрение автоматизированных систем управления и телемеханики; улучшение технического состояния ГПА; расширение использования регулируемых ЭГПА.
Большое внимание повышению энерго- и ресурсосбережения, надежности, безопасности и экологичности трубопроводного транспорта природного газа, за счет использования электротехнических комплексов на основе частотно-регулируемых электроприводов, в разные годы уделяли такие

выпрямитель, автономный инвертор тока и бесщеточный возбудитель, реализует скалярный закон управления.
Общий номинальный коэффициент полезного действия такого электропривода 0,95, а коэффициент мощности 0,97. Для обеспечения электромагнитной совместимости электропривода с сетью электроснабжения используется двухступенчатое ФКУ мощность 4000+3500 кВ Ар.
Электропривод на базе асинхронных двигателей
Регулируемые электроприводы на базе асинхронных двигателей используют в агрегатах мощностью до 6, 10 КВт и рассчитаны на напряжения до 10 кВ. Это связано, прежде всего, с энергетическими и конструктивными характеристиками асинхронных двигателей.
Рассмотрим кратко основные топологии электроприводов газоперекачивающих агрегатов, их преимущества и недостатки. Основные схемы реализации электропривода центробежных нагнетателей на базе асинхронных двигателей, получившие преимущественное распространение на компрессорных станциях зарубежных газотранспортных систем, представлены на рисунках 1.5 -1.8 [25-26].
На рисунке 1.5. представлена схема электропривода с активным выпрямителем (АВ) и автономным инвертором (АИ). Использование активного выпрямителя (АВ) в традиционной двухзвенной топологии преобразователя частоты позволяет обеспечить высокие энергетические характеристики электропривода. За счет управления полупроводниковыми ключами активного выпрямителя (АВ) формируется синфазный напряжению синусоидальный ток, потребляемый электроприводом из сети электроснабжения. За счет этого обеспечивается коэффициент мощности сети на уровне единицы. Низкий уровень искажения тока сети позволяет значительно уменьшить массогабаритные характеристики входного реактора (Р), что также является преимуществом этой схемы.