RU107427U1

RU107427U1 - GAS-PUMP UNIT ELECTRIC DRIVE

Info

Publication number: RU107427U1
Application number: RU2011111826/07U
Authority: RU
Inventors: Олег Викторович Крюков; Сергей Евгеньевич Степанов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Гипрогазцентр"
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2011-08-10

Abstract

Электропривод газоперекачивающего агрегата, содержащий газоперекачивающий агрегат, электропривод по системе преобразователь частоты - синхронный двигатель с электромагнитным возбуждением, ПИ-регулятор, сумматор, датчик давления газа, отличающийся тем, что в систему введены датчики измерения внешних воздействий (температуры и влажности воздуха, подачи и температуры газа) и блок расчета необходимой скорости вращения нагнетателя, при этом выходы датчиков внешних воздействий соединены с входами блока расчета необходимой скорости вращения нагнетателя, его выход с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика выходного давления газа, вход которого соединен с выходом газоперекачивающего агрегата, вход которого соединен с выходом электропривода, который, в свою очередь, соединен с выходом сумматора через ПИ-регулятор скорости вращения двигателя. An electric drive of a gas pumping unit containing a gas pumping unit, an electric drive according to the system of a frequency converter — a synchronous motor with electromagnetic excitation, a PI controller, an adder, a gas pressure sensor, characterized in that sensors for measuring external influences (temperature and humidity, air supply and temperature) are introduced into the system gas) and a unit for calculating the required rotational speed of the supercharger, while the outputs of the external impact sensors are connected to the inputs of the unit for calculating the necessary rotational speed compressor, its output with the first input of the adder, the second input of which is connected to the output of the gas output pressure sensor, the input of which is connected to the output of the gas pumping unit, the input of which is connected to the output of the electric drive, which, in turn, is connected to the output of the adder through the PI controller engine speed.

Description

Полезная модель «Электропривод газоперекачивающего агрегата» относится к электротехнике и может быть использована на промышленных предприятиях, где для повышения давления (компримирования) газообразных продуктов используются газоперекачивающие агрегаты (ГПА) с турбокомпрессорами, например, на компрессорных станциях магистрального транспорта газа и в подземных хранилищах газа, а также в компрессорных цехах заводов.The utility model “Electric drive of a gas-pumping unit” refers to electrical engineering and can be used in industrial enterprises, where gas-pumping units (GPU) with turbocompressors are used to increase the pressure (compression) of gaseous products, for example, at compressor stations of gas transmission pipelines and in underground gas storages, as well as in the compressor shops of factories.

При компримировании газа с помощью газоперекачивающих агрегатов на величину давления газа на выходе компрессорных станций большое влияние оказывают технологические и метеорологические факторы (температура и влажность воздуха, атмосферное давление, наличие ветра, осадков и др.), которые носят случайный характер. В связи с этим величина давления компримированного газа значительно меняется, ухудшая уровень надежности трубопроводов и производительность магистрального транспорта газа.When gas is compressed using gas pumping units, the pressure of the gas at the outlet of the compressor stations is greatly influenced by technological and meteorological factors (temperature and humidity, atmospheric pressure, the presence of wind, precipitation, etc.), which are random in nature. In this regard, the pressure value of the compressed gas varies significantly, worsening the level of reliability of pipelines and the productivity of gas mains.

Известна система электропривода газоперекачивающего агрегата (статья Дацковский Л.Х. и др. «К вопросу применения быстроходных частотно-регулируемых электроприводов для турбокомпрессоров магистральных газопроводов» в журнале «Электротехника», №1, 2001, с.17-26, рис.5), которая является прототипом данной полезной модели, в которой управление скоростью вращения электроприводом ГПА производится с помощью синхронного электродвигателя (СД), питаемого от преобразователя частоты (ПЧ) в зависимости от задания и сигнала, поступающего с датчика давления газа на выходе из компрессорной станции. Однако данная система не обеспечивает адекватного автоматического задания скорости вращения электропривода ГПА и экономии электроэнергии в условиях непрерывного случайного воздействия нескольких внешних возмущений.A known electric drive system for a gas pumping unit (article by Datskovsky L.Kh. et al. “On the issue of using high-speed variable-speed electric drives for turbocompressors of main gas pipelines” in the journal “Electrotechnics”, No. 1, 2001, pp. 17-26, Fig. 5) , which is the prototype of this utility model, in which the rotation speed of the GPU electric drive is controlled by a synchronous electric motor (SD) powered by a frequency converter (IF) depending on the reference and the signal from the pressure sensor gas at the outlet of the compressor station. However, this system does not provide an adequate automatic setting of the rotation speed of the GPU electric drive and energy saving in the conditions of continuous random exposure to several external disturbances.

Цель полезной модели - автоматизация процесса компримирования газа до искомого стабильного давления в условиях действия различных случайных возмущений средствами инвариантной системы управления частотно-регулируемого синхронного электропривода ГПА.The purpose of the utility model is to automate the process of compressing gas to the desired stable pressure under the action of various random disturbances by means of an invariant control system for a frequency-controlled synchronous GPU electric drive.

Решаемая задача - повышение точности отработки требуемой величины давления газа на выходе компрессорной станции и стабилизация процесса компримирования газа средствами электропривода ГПА в условиях стохастических возмущений. Технический результат - строгое соблюдение параметров основного технологического процесса компримирования газа, что позволяет повысить производительность и надежность газопровода в условиях действия возмущающих воздействий.The problem to be solved is to increase the accuracy of working out the required gas pressure at the compressor station outlet and to stabilize the gas compression process by means of the GPU electric drive under stochastic disturbances. The technical result is strict adherence to the parameters of the main technological process of gas compression, which allows to increase the productivity and reliability of the gas pipeline under the action of disturbing influences.

Этот технический результат достигается тем, что в систему электропривода, содержащую газоперекачивающий агрегат, электропривод по системе преобразователь частоты - синхронный двигатель с электромагнитным возбуждением, ПИ-регулятор, сумматор, датчик выходного давления газа, введены датчики измерения внешних воздействий (температуры и влажности воздуха, подачи и температуры газа), блок расчета необходимой скорости вращения нагнетателя, при этом выходы датчиков внешних воздействий соединены с входами блока расчета необходимой скорости вращения нагнетателя, его выход с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика выходного давления газа, вход которого соединен с выходом газоперекачивающего агрегата, вход которого соединен с выходом электропривода, который, в свою очередь, соединен с выходом сумматора через ПИ-регулятор скорости вращения двигателя.This technical result is achieved by the fact that an electric drive system containing a gas pumping unit, an electric drive through a frequency converter system — a synchronous motor with electromagnetic excitation, a PI controller, an adder, a gas output pressure sensor, and sensors for measuring external influences (temperature and humidity, air supply) are introduced and gas temperature), a unit for calculating the necessary speed of rotation of the supercharger, while the outputs of the sensors of external influences are connected to the inputs of the unit for calculating the necessary speed rotation of the supercharger, its output with the first input of the adder, the second input of which is connected to the output of the gas output pressure sensor, the input of which is connected to the output of the gas pumping unit, the input of which is connected to the output of the electric drive, which, in turn, is connected to the output of the adder through the PI controller engine speed.

Система электропривода газоперекачивающего агрегата приведена на чертеже (фиг.1). Она содержит следующие блоки: датчики измерения внешних воздействий 1 (температуры и влажности воздуха, подачи и температуры газа); блок 2 расчета необходимой скорости вращения ГПА ω_зад; ПИ-регулятор 3 фактической скорости вращения электропривода ω_ф; электропривод 4 ГПА по системе преобразователь частоты - синхронный двигатель с электромагнитным возбуждением (ПЧ-СД) с законом управления U/f²=const (U - питающее напряжение статорных обмоток СД, f - частота питающего напряжения); датчик 6 давления газа на выходе р_вых; газоперекачивающий агрегат 5 с турбокомпрессором; сумматор 7. Выходы датчиков внешних воздействий 1 соединены с входами блока 2 расчета необходимой скорости вращения ГПА, его выход с первым входом сумматора 7, второй вход которого соединен с выходом датчика давления 6, вход которого соединен с выходом газоперекачивающего агрегата 5, вход которого соединен с выходом электропривода 4 ПЧ-СД, который, в свою очередь, соединен с выходом сумматора 7 через ПИ-регулятор 3 скорости вращения.The electric drive system of the gas pumping unit is shown in the drawing (figure 1). It contains the following blocks: sensors for measuring external influences 1 (temperature and humidity, air supply and gas temperature); block 2 calculation of the necessary speed of rotation of the GPA ω _back ; PI controller 3 of the actual speed of rotation of the electric drive ω _f ; 4 GPA electric drive through a frequency converter system - a synchronous motor with electromagnetic excitation (IF-SD) with the control law U / f ² = const (U is the supply voltage of the stator windings of the LED, f is the frequency of the supply voltage); a gas pressure sensor 6 at the outlet p _o ; gas pumping unit 5 with a turbocompressor; adder 7. The outputs of the external impact sensors 1 are connected to the inputs of the unit 2 for calculating the required rotation speed of the GPU, its output is with the first input of the adder 7, the second input of which is connected to the output of the pressure sensor 6, the input of which is connected to the output of the gas pumping unit 5, the input of which is connected to the output of the electric drive 4 FC-SD, which, in turn, is connected to the output of the adder 7 through the PI-controller 3 of the rotation speed.

Электропривод работает следующим образом.The electric drive operates as follows.

Объектом управления для электропривода ПЧ-СД является газоперекачивающий агрегат 6, на вход которого подводится газ. Повышение давления (компримирование) газа происходит за счет политропной работы компрессоров ГПА. Вращение газоперекачивающего агрегата обеспечивает синхронный двигатель с устройством изменения его частоты вращения (ПЧ) с законом управления U/f²=const. На вход блока 2 расчета необходимой скорости вращения вентилятора поступают сигналы о величине возмущающих воздействий с датчиков 1 измерения внешних воздействий и сигнал задания давления р_зад. Сигнал с выхода блока 2 расчета необходимой скорости вращения электропривода поступает на сумматор 7, где корректируется сигналом с датчика давления 6. Сигнал с сумматора поступает на ПИ-регулятор 3, на выходе которого формируется сигнал U_зад пропорциональный требуемой скорости вращения синхронного двигателя. Газоперекачивающий агрегат 5, вращаемый электроприводом ПЧ-СД 4, создает требуемое давление газа на выходе компрессорной станции р_вых.The control object for the drive ПЧ-СД is a gas pumping unit 6, the input of which is supplied with gas. The increase in pressure (compression) of gas occurs due to the polytropic operation of GPA compressors. The rotation of the gas pumping unit is provided by a synchronous motor with a device for changing its rotation frequency (IF) with the control law U / f ² = const. At the input of block 2 for calculating the necessary fan speed, signals are received on the value of disturbing influences from sensors 1 for measuring external influences and a signal for setting pressure p _ass . The signal from the output of unit 2 for calculating the required rotational speed of the electric drive is supplied to the adder 7, where it is corrected by a signal from the pressure sensor 6. The signal from the adder is fed to the PI controller 3, the output of which is generated a signal U _ass proportional to the required rotation speed of the synchronous motor. The gas pumping unit 5, rotated by the drive ПЧ-СД 4, creates the required gas pressure at the outlet of the compressor station R _o .

Claims

An electric drive of a gas-pumping unit containing a gas-pumping unit, an electric drive according to the system of a frequency converter — a synchronous motor with electromagnetic excitation, a PI controller, an adder, a gas pressure sensor, characterized in that sensors for measuring external influences (temperature and humidity, air supply and temperature) are introduced into the system gas) and a unit for calculating the necessary speed of rotation of the supercharger, while the outputs of the sensors of external influences are connected to the inputs of the unit for calculating the necessary speed of rotation compressor, its output with the first input of the adder, the second input of which is connected to the output of the gas output pressure sensor, the input of which is connected to the output of the gas pumping unit, the input of which is connected to the output of the electric drive, which, in turn, is connected to the output of the adder through the PI controller engine speed.