Энергоэффективность транспортировки нефти при использовании частотных силовых. Энергоэффективность транспортировки нефти при использовании част. Транспорта и хранения нефти и газа дипломный проектработа тема работы Энергоэффективность транспортировки нефти при использовании частотных силовых преобразователей на центробежных насосах
 Скачать 2.66 Mb.
|
|
Внутриплощадочные дороги Проектом предусмотрены проезды и подъезды ко всем зданиями сооружениям, запроектированным на территории ------. Продольный и поперечный профили проездов и подъездов увязаны с вертикальной планировкой прилегающей территории. Покрытие проезжей части принято капитального типа из железобетонных плит ПДН-Ат IV (В, F300) размером 2×6×0,14 по серии 3.503.1-91 на монтажном слое из пескоцементной смеси толщиной ми основании из гравийно-песчаной смеси толщиной 0,20 м. Инженерные сети Инженерные сети запроектированы по минимально допустимым расстояниям с учетом условий монтажа и ремонта сетей. Благоустройство Тротуары запроектированы шириной 1,50 м. из тротуарных плит марки К размером 0,75 ×0,75×0,08 м. на основании из песка толщиной 0,10 м. Мероприятия по противодействию терроризму Охрана объекта осуществляется службой безопасности. Ответственность за состояние служебной деятельности службы безопасности несет начальник службы безопасности. Деятельность службы безопасности Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 30 Основные технологические решения регламентируется Федеральным законом частной детективной и охранной деятельности в Российской Федерации. 3.1 Выбор места расположения площадки силовых блоков преобразователей Для выполнения реконструкции объектов системы транспорта нефти -- --------------------------- согласно регламента ------------------------ были обследованы прилегающие к объекту территории для планировки площадки на предмет размещения составляющих блоков преобразователей, было принято решение наиболее предпочтительным местом расположения ЧРП является площадка, расположенная на расстоянии ------- мот насосной магистральной перекачки. Согласно нормативных документов, возведение технологических объектов на данной территории не запрещается. Ситуационный план с местом расположения ЧРП представлен в приложении 3. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 31 Основные технологические решения Рисунок 3.1 – Площадка установки силовых блоков преобразователей ЧРП --- ----------------------- 3.2 Выбор технологического оборудования В настоящее время отечественной и зарубежной промышленностью выпускается широкий ряд электроприводов управления двигателями для различных целей и задач. Особое место занимают блоки преобразователей частоты высокой мощности, применяемые в нефтегазовой промышленности для нефтеперекачивающих станций. Их выбор является ответственной задачей, результатом которой становится максимальная экономическая целесообразность для работы приданных технических и технологических условиях. Электроприводы серии ЭТВА Электроприводы серии ЭТВА мощностью 0,8-5,0 МВТ предназначены для регулирования скорости вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и напряжением статора 6000 и 10000 В. Рисунок 3.1 Электропривод серии ЭТВА Созданное программное обеспечение и аппаратные средства позволяют строить на основе высоковольтных силовых модулей станции управления насосными агрегатами с различным числом управляемых насосов. Данная станция состоит из преобразователя частоты, управляющего Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 32 Основные технологические решения контроллера и коммутационных шкафов (по числу насосов. Встроенная в преобразователь функция синхронизации с силовой сетью делает возможным плавное переключение двигателя с преобразователя частоты на сеть и обратно. При повышении расхода насос, управляемый от преобразователя, выходит на максимальные обороты (50 Гц) и плавно переключается на сеть. Далее в работу через преобразователь вводится следующий насос. Подобный алгоритм обеспечивает непрерывное плавное регулирование и управление всеми насосами от одного преобразователя частоты. По своим возможностями качеству данная российская техника является конкурентом дорогим зарубежным электроприводам. Ряд преимуществ, которые получает потребитель при эксплуатации ЭТВА: 1. ЭТВА основан на применении стандартных высоковольтных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и позволяет легко преобразовывать нерегулируемые асинхронные двигатели с напряжением статора 6000 В и 10000 В в регулируемые по частоте вращения. 2. ЭТВА обеспечивает плавный (мягкий) пуски плавное регулирование частоты вращения с КПД, превосходящим КПД при дроссельном способе регулирования с помощью клапанов, задвижек и направляющих аппаратов. 3. Применение ЭТВА позволяет оптимизировать технологический процесс, поскольку затрачивается ровно столько энергии, сколько требуется для производства. Использование ЭТВА для регулирования насосов и вентиляторов обеспечит потребителю уменьшение потерь и экономию электроэнергии. Для насосов эта экономия зависит от характеристик гидравлической сети и может изменяться от 7-8 до 45%. 4. Применение ЭТВА для регулирования насосов и вентиляторов позволяет уменьшить нагрузку на тепломеханическое оборудование, исключить гидравлические удары, уменьшить коррозию и абразивный износ, так как частота вращения и, следовательно, напор изменяются с помощью ЭТВА Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 33 Основные технологические решения плавно, в зависимости от нагрузки, а не остаются максимальными, постоянными, как при дроссельном регулировании. Это позволяет увеличить срок службы тепломеханического оборудования, экономить затраты на периодическое обслуживание. 5. ЭТВА всегда забирает из сети электроснабжения лишь долю 6-7 кратного пускового тока, требуемого для прямого пуска двигателя. Исключается воздействие пусковых токов на двигатель и систему электроснабжения, что позволяет увеличить срок службы электрооборудования, а также экономить затраты на обслуживание и ремонт. 6. ЭТВА всегда можно применять как исполнительное устройство в автоматизированной системе управления технологическим процессом, тем самым повысив уровень и качество автоматизации. Электроприводы серии ЭТВА подключаются к трехфазной сети переменного тока напряжением 6000 или 10000 В через входные токоограничивающие реакторы, при другом напряжении - через входной согласующий трансформатор. Рекомендуемая нагрузка двигателя - 0,85…0,9 номинальной. Электроприводы серии ЭТВА обеспечивают номинальные параметры и характеристики при следующих показателях качества электрической энергии на входе отклонение напряжения питающей сети от номинального, % ±10 отклонение частоты питающей сети от номинальной, % 2,5 коэффициент несинусоидальности формы кривой напряжения, % 5 Электроприводы серии ЭТВА выдерживают перегрузки потоку номинального тока в течение 300 с 1,5 номинального тока в течение 30 с 2 номинального тока в течение 5 с Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 34 Основные технологические решения ЭТВА работает при температуре окружающей среды 1…40° С. Электропривод имеет развитую систему защиты и диагностики, а также световую сигнализацию. При неисправностях в преобразователе частоты и срабатывании соответствующих защит предусмотрена возможность переключения приводного асинхронного двигателя на сеть независимо от его частоты вращения. Для повышения надежности работы ЭТВА при недопустимых снижениях или исчезновении напряжения питания вспомогательных цепей 380 В предусмотрена возможность параллельного питания этого устройства от аккумуляторной батареи. Основные технические параметры устройства управления ЭТВА представлены в таблице 3. При этом условное обозначение ЭТВА маркируется как номинальная мощность кВт/номинальное выходное напряжение кВ. В состав ЭТВА входят · набор шкафов выпрямителя, инвертора, коммутирующих элементов и управления, устанавливаемых в один ряд · R-C панели - ограничители перенапряжений на входе и выходе ЭТВА и относительно земли · токоограничивающие и сглаживающие реакторы · комплект запасных частей и отладчиков для проверки системы управления. Электропривод серии триол Электродвигатели насосных агрегатов, оснащенные частотными регулирующими преобразователями Триол АТ выделяет ряд преимуществ перед прямым включением трехфазного двигателя к питающей сети плавный пуск насосных агрегатов, что исключает гидравлические удары в трубах возможность отказа от простого, ноне экономичного дроссельного регулирования напора насосов Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 35 Основные технологические решения длительную работу в заданном диапазоне частот вращения и нагрузок. Рисунок 3.2 Электропривод серии ТРИОЛ АТ Автоматизация насосов магистральной и внутренней перекачки нефти обеспечивает измерение, регистрацию, сигнализацию, блокировку (отключение насоса) по максимальному значению, температуры подшипников, сальников, линии разгрузки, насоса и электродвигателя отсутствие защитного кожуха муфты насосного агрегата (отключение насоса) сигнализация, блокировка (отключение насоса) по минимальному значению давления на приеме насоса сигнализация, блокировка (отключение насоса) по минимальному и максимальному значению, давления на нагнетании насоса сигнализация, блокировка (отключение насоса) максимального перепада давления на фильтре сигнализация, блокировка (отключение насоса) по максимальному значению, уровня утечек с сальников насоса сигнализация срабатывания электрозащиты в ячейке управления Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 36 Основные технологические решения автоматическое открытие задвижки на нагнетании насоса по набору давления в напорном трубопроводе, закрытие при отключении насоса дистанционное управление, сигнализация состояния насоса и электрозадвижки; дистанционное управление, сигнализация состояния электрозадвижек Аз, 29; контроль, сигнализация загазованности в насосном блоке при загазованности 20% НКПВ включение вытяжного вентилятора, при загазованности 40% НКПВ остановка насоса, выключение вытяжного вентилятора. В случае отказа работы ТРИОЛ АТ предусмотрена электрическая схема работы насосных агрегатов минуя ЧРП - прямой пуск. Электропривод Триол АТ предназначен для управления мощными производственными машинами и механизмами, оснащенными приводными высоковольтными (3,6 или 10 кВ) трехфазными асинхронными электродвигателями (АД для управления сложными технологическими процессами и производственными комплексами, в том числе в замкнутых системах автоматического регулирования, в составе различных АСУТП; В электроприводах Триол АТ реализованы оптимизированные алгоритмы высокочастотного ШИМ-управления, законы частотного регулирования АД. Это обеспечивает работу АД во всевозможных режимах плавный пуск длительную работу в заданном диапазоне частот вращения и нагрузок реверсирование движения торможение и останов. Также электропривод Триол АТ обеспечивает защиту электрического и механического оборудования в аварийных и нештатных режимах. Конструктивно весь модельный ряд электроприводов Триол АТ кроме силовых трансформаторов, реакторов и технологических датчиков) выполнен в виде навесных шкафов одностороннего обслуживания с легкосъемными передними панелями. Несущим элементом шкафов является задняя стенка (основание, на которой расположены элементы крепления - Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 37 Основные технологические решения скобы с отверстиями. Все силовые полупроводниковые элементы установлены на алюминиевые, в том числе оригинальной конструкции, охладители. Охлаждение всех электроприводов Триол АТ воздушное принудительное – за счет встроенного вентилятора. Забор воздуха осуществляется из внешней среды. Охлаждение блоков тормозных резисторов и фильтров – естественное через жалюзи. Система управления выполнена в виде единого базового блока. Установленные на нем три слота обеспечивают расширение функциональных возможностей электропривода Триол АТ за счет подключения дополнительных субмодулей. Органы управления, сигнализации и индикации расположены в местном и дистанционном пультах управления. Местный (встроенный) пульт управления вынесен на лицевую панель шкафа. Шкафы электропривода Триол АТ выпускаются со степенями защиты IP21 и IP54. Эффективность применения электропривода Триол АТ обусловлена высоким качеством статических и динамических характеристик высокими энергетическими показателями гибкой настройкой рабочих параметров и режимов развитым интерфейсом и адаптивностью к различным внешним системам управления и автоматизации, в том числе высокого уровня высокой пусконаладочной готовностью простотой и удобством управления и обслуживания в эксплуатации. Функциональные возможности Основные Регулирование АД во всех режимах o пуск по заданному алгоритму o длительная работа в заданном диапазоне частот вращения и нагрузок o реверс o торможение и останов по заданным алгоритмам Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 38 Основные технологические решения Дополнительные Дистанционный прием и обработка сигналов управления, задания параметров и режимов, в том числе по каналу последовательной связи от управляющих машин и систем высшего уровня. Сигнализация, отображение и дистанционная передача информации о параметрах и режимах работы Учет отработанного времени Регистрация отказов, нештатных и аварийных режимов Принцип действия и устройство электропривода Триол АТ в одношкафном исполнении поясняет функциональная схема, представленная на рис. Силовой канал TV1 - В - ФС - АИН - L - TV2 осуществляет понижение высоковольтного переменного напряжения питающей сети до уровня 0,4 кВ, его выпрямление, последующее ШИМ-управляемое инвертирование выпрямленного напряжения в переменное регулируемого значения и частоты и его дальнейшее трансформирование до определяемой параметрами приводного электродвигателя величины. Частота ШИМ регулируется. Реактор L совместно с фильтром БФ2В служит для ограничения крутизны фронтов выходных импульсов напряжения АИН и согласования режимов работы ШИМ-управляемого инвертора ПЧ и выходного высоковольтного трансформатора. Для реализации режима реостатного торможения в звено постоянного тока соответствующих исполнений электропривода включен тормозной транзисторный (IGBT) ключ ТК. Тормозной резистор подключается к цепи ТК и устанавливается вне шкафа электропривода. Реактор L и выходной фильтр БФ2В также устанавливаются вне шкафа. Датчики тока и напряжения в силовом канале ПЧ служат для контроля, регулирования и измерения электрических параметров электропривода. Это позволяет защитить электропривод от токов перегрузки и короткого замыкания, недопустимых отклонений напряжения. Многоканальный источник питания (ИП) устройств управления, регулирования и защиты электропривода преобразует сетевое переменное Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 39 Основные технологические решения напряжение или выходное напряжение звена постоянного тока в систему напряжений постоянного тока требуемых уровней и степени стабильности, гальванически связанных и несвязанных между собой. Микроконтроллер (МК) осуществляет формирование сигналов управления режимами работы электропривода с заданными параметрами, сигналов ШИМ-управления транзисторами АИН, сигналов защиты и аварийного отключения электропривода. Состав и устройство В качестве устройств ввода - вывода (УВВ) (т.н. внешний интерфейс) для приема и передачи сигналов МК имеет набор дискретных и аналоговых входов/выходов, последовательные каналы связи, в том числе для связи с дистанционным пультом управления (ПДУ). Во входные и выходные цепи МК включены устройства гальванической развязки для потенциального разделения с силовыми цепями и внешними управляющими цепями. Формирователи импульсов (ФИ) - драйверы. Они формируют требуемый уровень управляющих сигналов силовых IGBT транзисторов и обеспечивают их гальваническое разделение с МК. Пульты управления ПУ (встроенный) и ДУ (дистанционный) содержат клавиатуру для управления режимами работы, задания и программирования параметров, а также элементы индикации и сигнализации для отображения значений параметров и диагностирования состояния электропривода. Электроприводы Триол АТ мощностью 630 кВт состоят из нескольких включенных параллельно через силовые реакторы и кабели однотипных шкафов (модулей. Каждый шкаф комплектуется своими субблоком драйверов, реактором, блоком выходного фильтра ив зависимости от указания в заказе, двумя блоками тормозных резисторов. Субблок драйверов формирует требуемый уровень управляющих сигналов силовых ключей АИН. Один из шкафов электропривода является ведущим, а остальные - ведомыми. Силовые схемы всех шкафов идентичны. Системы управления ведомых и ведущего модулей отличаются наличием в последнем Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 40 Основные технологические решения технологического субмодуля С, служащего для обмена информацией между шкафами, пультом дистанционного управления передачи управляющих сигналов от ведущего шкафа к ведомым. Конструктивно субмодуль Си субблок драйверов ведущего шкафа размещены на одной плате. Микропроцессорный контроллер ведущего модуля формирует сигналы управления режимами работы электропривода, сигналы ШИМ-управления транзисторами АИН всех шкафов, сигналы защиты и аварийного отключения электропривода. Срабатывание защиты или аварийное отключение одного из модулей приводит к отключению всего электропривода. Обмен всеми сигналами между ведущими ведомыми шкафами осуществляется по кабелю управления, соединяющему модули шлейфом (от шкафа к шкафу. Задание и управление режимами работы электропривода производится с дистанционного пульта управления, который обязательно входит в комплект поставки. На табло этого пульта можно получить полную информацию о состоянии и режимах работы всего электропривода и его составных частей, причинах аварийного отключения. Встроенные пульты управления работают в пассивном режиме отображения информации только о состоянии данного шкафа электропривода. Пульт дистанционного управления и все внешние цепи управления подключаются к клеммам ведущего шкафа. Рисунок 2.4 функциональная схема двухшкафного электропривода Триол АТ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 41 Основные технологические решения Выбор электропривода проводим исходя из ряда параметров Коэффициент полезного действия преобразователя Мощностные показатели электропривода Технические возможности управления Трудозатраты пусконаладочных работ по введению блока в действующую систему автоматизации технологии предприятия Надёжность аппаратуры Цена за единицу технологического оборудования Таблица 3. Сводная таблица характеристик электроприводов ЭТВА и Триол: Тип электропривода Схема работы Максимальная номинальная выходная мощность электропривода, кВт Полная выходная мощность электропривода, кВА Рабочий диапазон регулирования частоты вращения, Гц Коэффициент полезного действия в ном. режиме % Количество шкафов электроприводов ЭТВА Безтранс- форматор- ная 630 830 5-50 96 1 ТРИОЛ АТС трансформаторной развязкой 630 840 5-50 97 2 При практически идентичных параметрах представленных силовых приводов, электропривод Триол АТ обладает более высоким коэффициентом полезного действия. Исходя из этого параметра, выбираем данный преобразователь. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 42 Основные технологические решения |