RU2315897C2

RU2315897C2 - Explosion protection device of built-in electrical equipment of compressor plant for transportation of explosive gases

Info

Publication number: RU2315897C2
Application number: RU2006104759/06A
Authority: RU
Inventors: Валентин Семенович Королев; Евгений Данилович Наумов; Евгений Александрович Вареник; Абрам Евсеевич Погорельский; Алексей Саввич Колендовский; Александр Борисович Чернышов
Original assignee: ОАО "Сумское машиностроительное научно-производственное объединение им. М.В. Фрунзе"
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2008-01-27
Also published as: RU2006104759A

Abstract

FIELD: gas and oil producing and chemical industries; explosion protection.

SUBSTANCE: invention relates to explosion protection devices of built-in electrical equipment of compressor plant designed for transportation of explosion hazard gases. Proposed device provides explosion protection of built-in electrical equipment of compressor plant for transportation of explosion hazard gases and increases efficiency of explosion protection of built-in electrical equipment of compressor plant over entire operating cycle with simultaneous reduction of power consumption to drive electric motor of special compressor which provides take in and delivery of protective gas from source arranged out of the limits of explosion hazard zone.

EFFECT: provision of reliable protection of built-in electrical equipment of compressor plant for transportation of explosive gases.

5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к газовой, нефтеперерабатывающей и химической промышленности, в частности к устройствам взрывозащиты встроенного электрооборудования компрессорной установки для транспортировки взрывоопасных газов.The invention relates to the gas, oil refining and chemical industries, in particular to explosion protection devices of the integrated electrical equipment of a compressor unit for transporting explosive gases.

Известны устройства взрывозащиты встроенного электрооборудования компрессорной установки для транспортировки взрывоопасных газов, содержащей компрессор с электромагнитными опорными и упорным подшипниками и двухступенчатыми газодинамическими уплотнениями, приводной двигатель и заключенную в кожух приводную муфту, с видом взрывозащиты «заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением», включающие защитные оболочки электрооборудования; систему подачи защитного газа в защитные оболочки электрооборудования, в состав которой входят устройства для отбора защитного газа от источника, расположенного вне взрывоопасной зоны установки, и для продувки защитных оболочек на режимах предпусковой продувки и всех видов остановов компрессорной установки; систему контрольно-измерительных приборов, подключенную к системе автоматического управления установки (см. Шайхутдинов А.З., Соколовский М.И., Саков Ю.Л., Варин В.В., Яновский В.А., Логунов С.Б., Сарычев А.П., Спирин А.В., Носков А.В. Создание нагнетателя НЦ-16М «Урал» с электромагнитным подвесом и сухими уплотнениями//Компрессорная техника и пневматика. М.: 2003, №6, с.3-6) [1]; Гузельбаев Я.З., Андрианов А.В., Сидоров В.П., Страхов Г.П. Конструкция электромагнитных подшипников системы магнитного подвеса ротора нагнетателей для газоперекачивающих агрегатов ГПА-16 «Волга», ГПА-12 «Урал»//Сборник научных трудов. «Проектирование и исследование компрессорных машин», Вып.4. Казань, 1999, с.251-256) [2].Known explosion protection devices of the integrated electrical equipment of a compressor installation for transporting explosive gases, comprising a compressor with electromagnetic support and thrust bearings and two-stage gas-dynamic seals, a drive motor and a drive coupling enclosed in a casing, with the type of protection "filling or blowing the casing under excessive pressure", including protective shells electrical equipment; a system for supplying protective gas to protective enclosures of electrical equipment, which includes devices for taking off protective gas from a source located outside the explosive zone of the installation, and for purging the protective shells during pre-start purging and all types of shutdowns of the compressor unit; a system of instrumentation connected to the automatic control system of the installation (see Shaikhutdinov A.Z., Sokolovsky MI, Sakov Yu.L., Varin VV, Yanovsky VA, Logunov SB , Sarychev A.P., Spirin A.V., Noskov A.V. Creation of the NTs-16M “Ural” supercharger with electromagnetic suspension and dry seals // Compressor technology and pneumatics. M: 2003, No. 6, p.3 -6) [1]; Guzelbaev Ya.Z., Andrianov A.V., Sidorov V.P., Strakhov G.P. The design of the electromagnetic bearings of the magnetic suspension of the rotor of the supercharger for gas pumping units GPA-16 "Volga", GPA-12 "Ural" // Collection of scientific papers. "Design and study of compressor machines", Issue 4. Kazan, 1999, p. 251-256) [2].

Известное устройство [2] не обеспечивает должной надежности взрывозащиты встроенного электрооборудования, а значит, и компрессорной установки в целом, поскольку им не предусмотрен контроль разности давлений между защитными оболочками электрооборудования и вторыми ступенями газодинамических уплотнений, вследствие чего не выполняется условие надежности поддержания соответствующего значения избыточного давления в указанной зоне, при этом не исключается опасность проникновения взрывоопасной среды в защитные оболочки электрооборудования из отсека двигателя через кожух приводной муфты и фрикционного искрообразования. Кроме того, при возникновении сбоев в процессе подачи защитного газа в защитные оболочки электрооборудования аварийный останов осуществляется с выбегом ротора при отсутствии продувки защитных оболочек, обеспечивающей их взрывозащиту.The known device [2] does not provide adequate explosion protection of the built-in electrical equipment, and therefore, of the compressor installation as a whole, since it does not provide for monitoring the pressure difference between the protective shells of the electrical equipment and the second stages of gas-dynamic seals, as a result of which the reliability condition for maintaining the corresponding value of overpressure is not fulfilled in the specified zone, while this does not exclude the danger of the penetration of explosive atmospheres into the protective shells of electrical equipment from the engine compartment through the casing of the drive clutch and frictional sparking. In addition, in the event of malfunctions in the process of supplying protective gas to the protective enclosures of electrical equipment, an emergency stop is carried out with the rotor coasting in the absence of a purge of the protective shells ensuring their explosion protection.

Исходя из изложенного выше, основная техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в повышении надежности взрывозащиты встроенного электрооборудования компрессорной установки для транспортировки взрывоопасных газов, а значит, и в повышении надежности компрессорной установки в целом. Кроме того, экономится электроэнергия, затрачиваемая на приводной электродвигатель компрессора, обеспечивающего забор и подачу защитного газа от источника, расположенного вне взрывоопасной зоны.Based on the foregoing, the main technical problem to which the present invention is directed is to increase the reliability of the explosion protection of the built-in electrical equipment of the compressor installation for transporting explosive gases, and therefore, to increase the reliability of the compressor installation as a whole. In addition, the energy spent on the drive motor of the compressor, which ensures the intake and supply of protective gas from a source located outside the hazardous area, is saved.

Указанная техническая задача решается благодаря созданию устройства взрывозащиты встроенного электрооборудования компрессорной установки для транспортировки взрывоопасных газов, содержащей центробежный компрессор с электромагнитными опорными и упорным подшипниками, основными элементами которых являются электромагниты, и двухступенчатыми газодинамическими уплотнениями, приводной двигатель и заключенную в кожух приводную муфту, которое включает защитные оболочки электрооборудования; систему подачи защитного газа в защитные оболочки электрооборудования, в состав которой входят устройства для отбора защитного газа от источника, расположенного вне взрывоопасной зоны установки, и для продувки защитных оболочек на режимах предпусковой продувки и всех видов остановов компрессорной установки и систему контрольно-измерительных приборов, подключенную к системе автоматического управления установки, но в котором в соответствии с изобретениемThe specified technical problem is solved by creating an explosion protection device for the built-in electrical equipment of a compressor installation for transporting explosive gases, containing a centrifugal compressor with electromagnetic support and thrust bearings, the main elements of which are electromagnets, and two-stage gas-dynamic seals, a drive motor and a drive coupling enclosed in a casing, which includes protective electrical equipment shells; a system for supplying protective gas to protective enclosures of electrical equipment, which includes devices for taking off protective gas from a source located outside the explosive zone of the installation, and for purging the protective shells during pre-start purging and all types of shutdowns of the compressor unit and a system of instrumentation connected to the automatic control system of the installation, but in which in accordance with the invention

- приводной двигатель размещен в защитном кожухе;- the drive motor is placed in a protective casing;

- на каждом электромагните электромагнитных опорных и упорного подшипников установлен датчик температуры;- a temperature sensor is installed on each electromagnet of the electromagnetic thrust and thrust bearings;

- на приводной муфте расположена втулка, между втулкой и кожухом приводной муфты имеется уплотнительное кольцо, при этом втулка и кольцо выполнены из материалов, исключающих фрикционное искрообразование, например в кожухе муфты с зазором относительно стальной втулки, напрессованной на приводной муфте, может быть установлено бронзовое уплотнительное кольцо;- a sleeve is located on the drive sleeve, there is a sealing ring between the sleeve and the drive sleeve housing, while the sleeve and ring are made of materials that exclude frictional sparking, for example, in the sleeve housing with a clearance relative to the steel sleeve pressed onto the drive sleeve, a bronze seal can be installed ring;

- система подачи защитного газа в защитные оболочки электрооборудования дополнительно содержит оборудование для отбора защитного газа от компрессора приводного двигателя и охлаждения его перед продувкой защитных оболочек электрооборудования на рабочих режимах установки, при этом в состав указанного оборудования могут входить воздухоохладитель, фильтр, регулятор давления, датчики давления и температуры, трубопроводы подачи воздуха;- the system for supplying protective gas to the protective enclosures of electrical equipment additionally contains equipment for collecting protective gas from the compressor of the drive motor and cooling it before blowing off the protective envelopes of electrical equipment at the operating modes of the installation, while this equipment may include an air cooler, a filter, a pressure regulator, and pressure sensors and temperatures; air supply pipelines;

- на линии подачи защитного газа система снабжена распределительным устройством для развязки потоков защитного газа, поступающего от источника газа, расположенного вне взрывоопасной зоны установки, и от компрессора приводного двигателя, причем данное устройство может быть выполнено в виде коллектора-распределителя, снабженного двумя обратными клапанами с противоположной пропускной способностью по защитному газу и датчиком контроля давления;- on the supply line of the shielding gas, the system is equipped with a distribution device for decoupling the flow of shielding gas coming from a gas source located outside the explosive zone of the installation, and from the compressor of the drive motor, and this device can be made in the form of a manifold-distributor equipped with two check valves with opposite shielding gas throughput and pressure monitoring sensor;

- система контрольно-измерительных приборов включает датчики контроля разности давлений между защитными оболочками электрооборудования и вторыми ступенями газодинамических уплотнений, датчики контроля расхода или давления на выходах из защитных оболочек электрооборудования;- the system of instrumentation includes sensors for monitoring the pressure difference between the protective shells of electrical equipment and the second stages of gas-dynamic seals, sensors for monitoring flow or pressure at the exits from the protective shells of electrical equipment;

- предусмотрена система предотвращения проникновения взрывоопасного газа в защитные оболочки электрооборудования через защитный кожух двигателя и кожух приводной муфты, выполненная в виде вентиляционной системы пространства под защитным кожухом двигателя и кожухом приводной муфты; данная система может включать, по крайней мере, один вентилятор для продувки защитного кожуха приводного двигателя и дисковый элемент для вентиляции пространства под кожухом приводной муфты, причем кожух муфты содержит переходник со встроенным лабиринтным уплотнением и открытым всасывающим патрубком.- a system is provided to prevent the penetration of explosive gas into the protective enclosures of electrical equipment through the engine protective cover and the drive clutch casing, made in the form of a ventilation system of the space under the engine protective casing and the drive clutch casing; this system may include at least one fan for purging the protective cover of the drive motor and a disk element for ventilation of the space under the cover of the drive coupling, the cover of the coupling comprising an adapter with a built-in labyrinth seal and an open suction pipe.

Таким образом, техническая задача повышения эффективности взрывозащиты встроенного электрооборудования компрессорной установки для транспортировки взрывоопасного газа, а следовательно, и надежности ее работы решается за счет использования в устройстве по заявляемому изобретению совокупности существенных признаков, необходимых и достаточных для достижения качественно нового положительного технического эффекта.Thus, the technical task of increasing the efficiency of explosion protection of the integrated electrical equipment of a compressor unit for transporting explosive gas, and therefore the reliability of its operation, is solved by using a set of essential features in the device according to the claimed invention that are necessary and sufficient to achieve a qualitatively new positive technical effect.

Наличие защитного кожуха приводного двигателя и системы предотвращения проникновения взрывоопасного газа в защитные оболочки электрооборудования через защитный кожух приводного двигателя и кожух приводной муфты, содержащей устройства для вентиляции пространства под защитным кожухом двигателя и кожухом муфты, например, по крайней мере, один вентилятор для продувки защитного кожуха приводного двигателя и дисковый элемент приводной муфты, кожух которой снабжен переходником со встроенным лабиринтным уплотнением и открытым всасывающим патрубком, обеспечивают избыточное давление под защитным кожухом двигателя и кожухом муфты, препятствующее попаданию извне (из взрывоопасной зоны) взрывоопасного газа. В случае попадания взрывоопасного газа под защитный кожух приводного двигателя и кожух приводной муфты продувка кожуха двигателя, по крайней мере, одним вентилятором и вентиляция пространства под кожухом муфты благодаря наличию дискового элемента и переходника со встроенным лабиринтным уплотнением и открытым всасывающим патрубком резко снижает нижний концентрационный предел воспламенения (НКПВ), поскольку при вентилировании взрывоопасный газ вместе с воздухом выбрасывается в атмосферу, что является одной из составляющих обеспечения надежной взрывозащиты.The presence of a protective casing of the drive motor and a system for preventing the penetration of explosive gas into the protective enclosures of the electrical equipment through the protective casing of the drive motor and the casing of the drive clutch containing devices for ventilating the space under the protective casing of the motor and the clutch casing, for example, at least one fan for blowing off the protective casing the drive motor and a disk element of the drive clutch, the casing of which is equipped with an adapter with an integrated labyrinth seal and an open suction m nozzle, provide excessive pressure under the protective cover of the engine and the clutch cover, preventing the ingress of explosive gas from the outside (from the hazardous area). If explosive gas gets under the protective cover of the drive motor and the drive coupling cover, blowing the engine cover with at least one fan and ventilating the space under the coupling cover due to the presence of a disk element and an adapter with an integrated labyrinth seal and an open suction pipe drastically reduces the lower concentration limit of ignition (NKPV), since when ventilating explosive gas with air is discharged into the atmosphere, which is one of the components provided I reliable explosion.

Кроме того, наличие, например, запрессованного в кожухе муфты бронзового уплотнительного кольца, установленного с зазором относительно напрессованной на муфте стальной втулки, исключает фрикционное искрообразование, так как втулка и кольцо изготовлены из материалов, при фрикционном взаимодействии которых искр не образуется.In addition, the presence, for example, of a bronze O-ring pressed into the sleeve of the coupling, mounted with a gap relative to the steel sleeve pressed onto the sleeve, eliminates frictional sparking, since the sleeve and ring are made of materials that do not produce sparks during frictional interaction.

Наличие системы подачи защитного газа (воздуха) в защитные оболочки электрооборудования, содержащей средства для отбора защитного газа от компрессора приводного двигателя и охлаждения его перед продувкой, в частности, воздухоохладителя, датчиков давления и температуры, трубопроводов подачи воздуха, регулятора давления, коллектора-распределителя с двумя обратными клапанами с противоположной пропускной способностью по защитному газу и датчиком контроля давления существенно отличает заявляемое устройство от прототипа и других устройств аналогичного назначения, известных из уровня техники. Преимущество состоит в том, что упомянутая выше система (совместно с системой подачи защитного газа в защитные оболочки электрооборудования, в состав которой входят устройства для отбора защитного газа от источника, расположенного вне взрывоопасной зоны установки, и для продувки защитных оболочек на режимах предпусковой продувки и всех видов остановов компрессорной установки) позволяет осуществить комбинированную подачу защитного газа в защитные оболочки встроенного электрооборудования, а именно на режимах предпусковой продувки и всех видов остановов компрессорной установки обеспечить подачу защитного газа по известной схеме, например от компрессора или вентилятора, приводимого во вращение специальным электродвигателем, с забором защитного газа вне взрывоопасной зоны, а на рабочих режимах компрессорной установки выполнить подачу предварительно охлажденного в воздухоохладителе и должным образом подготовленного защитного газа от компрессора приводного двигателя. Обычно защитный газ отбирается от компрессора приводного двигателя с давлением, превышающим номинальное значение, охлаждается воздухоохладителем, при этом регулятором давления, установленным перед коллектором-распределителем, и дросселями, установленными на выходах защитных оболочек, обеспечиваются номинальные значения расходов и давлений защитного газа в защитных оболочках, подводящих и отводящих трубопроводах. Наличие в коллекторе-распределителе двух саморегулируемых обратных клапанов с противоположной пропускной способностью обеспечивает развязку потоков защитного газа, поступающего от двух источников - специального компрессора или вентилятора, расположенного вне взрывоопасной зоны установки, и от компрессора приводного двигателя, а также исключает резкие изменения ("провалы") давлений в защитных оболочках при переключениях источников защитного газа. При этом переключение источников защитного газа осуществляется автоматически по сигналам датчика контроля давления защитного газа в коллекторе-распределителе.The presence of a system for supplying protective gas (air) to the protective shells of electrical equipment containing means for taking off the protective gas from the compressor of the drive engine and cooling it before purging, in particular, an air cooler, pressure and temperature sensors, air supply pipelines, pressure regulator, manifold-distributor with two non-return valves with opposite shielding gas throughput and pressure monitoring sensor significantly distinguishes the claimed device from the prototype and other devices tv similar purposes in the prior art. The advantage is that the aforementioned system (together with a system for supplying protective gas to protective enclosures of electrical equipment, which includes devices for taking off protective gas from a source located outside the explosive zone of the installation, and for purging protective shells during pre-start purging and all types of shutdowns of the compressor unit) allows for the combined supply of protective gas to the protective shells of the built-in electrical equipment, namely, in the pre-start purge modes and in All types of shutdowns of the compressor unit ensure the supply of shielding gas according to a well-known pattern, for example, from a compressor or fan driven by a special electric motor, with the intake of shielding gas outside the hazardous area, and, in the operating modes of the compressor unit, supply pre-cooled protective air in the air cooler and a properly prepared protective gas from the compressor of the drive motor. Typically, the shielding gas is taken from the compressor of the drive motor with a pressure exceeding the nominal value, it is cooled by an air cooler, while the pressure regulator installed in front of the manifold-distributor, and the throttles installed at the outputs of the protective shells, provide nominal values of the flow rate and pressure of the protective gas in the protective shells, inlet and outlet pipelines. The presence in the manifold-distributor of two self-regulating check valves with opposite flow capacity ensures isolation of the protective gas flows from two sources - a special compressor or fan located outside the hazardous area of the installation, and from the compressor of the drive motor, and also eliminates sudden changes ("dips" ) pressures in the protective shells when switching the sources of protective gas. In this case, the switching of the shielding gas sources is carried out automatically according to the signals of the shielding gas pressure monitoring sensor in the distribution manifold.

Таким образом, при длительной работе компрессора, когда возможно образование взрывоопасной смеси, осуществляется надежная взрывозащита встроенного электрооборудования на протяжении всего рабочего цикла, при этом вентилятор или компрессор включаются на короткий промежуток времени на запусках и остановах, что намного увеличивает ресурс и надежность их работы, а следовательно, и надежность взрывозащиты. Кроме того, экономится электроэнергия.Thus, during prolonged operation of the compressor, when the formation of an explosive mixture is possible, reliable explosion protection of the built-in electrical equipment is carried out throughout the entire operating cycle, while the fan or compressor is turned on for short periods of time at starts and stops, which greatly increases the resource and reliability of their operation, and therefore, the reliability of explosion protection. In addition, energy is saved.

Наличие в системе контрольно-измерительных приборов датчиков контроля разности давлений между защитными оболочками электрооборудования и вторыми ступенями газодинамических уплотнений, а также датчиков контроля расхода или давления защитного газа на выходах из защитных оболочек электрооборудования обеспечивает возможность непрерывного измерения значений разности давлений, расхода или давления и в случае снижения этих значений до величин ниже заданных возможность останова компрессорной установки и отключения напряжения питания электромагнитов электромагнитных опорных и упорного подшипников, в результате чего исключается проникновение взрывоопасного газа в защитные оболочки электрооборудования и обеспечивается его надежная взрывозащита.The presence in the system of control and measuring instruments of sensors for monitoring the pressure difference between the protective shells of the electrical equipment and the second stages of gas-dynamic seals, as well as sensors for monitoring the flow or pressure of the protective gas at the exits from the protective shells of the electrical equipment, makes it possible to continuously measure the values of the difference in pressure, flow or pressure in reduction of these values to values below the specified ability to stop the compressor unit and turn off the supply voltage e electromagnets of electromagnetic thrust and thrust bearings, as a result of which the penetration of explosive gas into the protective shells of electrical equipment is excluded and its reliable explosion protection is ensured.

Снабжение каждого из электромагнитов датчиком температуры обеспечивает автоматическую защиту изоляции соединительных кабелей и проводов при недостаточном охлаждении электромагнитов защитным газом и превышении установленных значений температуры благодаря останову компрессорной установки и отключению напряжения питания электромагнитов.The supply of each of the electromagnets with a temperature sensor provides automatic protection of the insulation of the connecting cables and wires when the electromagnets are not sufficiently cooled with protective gas and the temperature exceeds the set values due to shutdown of the compressor unit and disconnection of the electromagnet supply voltage.

Приведенные существенные отличительные признаки являются новыми, поскольку в существующем уровне техники отсутствует техническое решение, в котором поставленная техническая задачи решалась бы за счет подобного сочетания аналогичных признаков, и соответствующими условию изобретательского уровня, так как заявленное сочетание существенных отличительных признаков отсутствует в технических решениях существующего уровня техники, неочевидно для квалифицированного специалиста в данной области техники и является необходимым и достаточным для достижения качественно нового по сравнению с существующим уровнем техники положительного технического эффекта.The above significant distinguishing features are new, because in the current level of technology there is no technical solution in which the technical task would be solved by a similar combination of similar features, and corresponding to the condition of an inventive step, since the claimed combination of essential distinguishing features is absent in the technical solutions of the existing prior art is not obvious to a qualified specialist in this field of technology and is necessary and sufficient th to reach a qualitatively new compared to the prior art of positive technical effect.

На фиг.1а, 1б представлена схема предпочтительного примера осуществления устройства взрывозащиты, соответствующего изобретению.On figa, 1b presents a diagram of a preferred embodiment of the explosion protection device corresponding to the invention.

На фиг.2 схематически представлен алгоритм управления при пуске компрессорной установки.Figure 2 schematically shows the control algorithm when starting the compressor unit.

На фиг.3 схематически представлен алгоритм управления нормальным, аварийным и экстренным остановом компрессорной установки.Figure 3 schematically presents the control algorithm for normal, emergency and emergency shutdown of the compressor unit.

Схематически представлен предпочтительный пример осуществления устройства, фиг.1а, 1б, по изобретению, обеспечивающего взрывозащиту встроенного электрооборудования компрессорной установки для транспортировки взрывоопасного газа, включающей компрессор 1, заключенные в защитные кожухи приводной газотурбинный двигатель 2 и приводную муфту 3, передающую крутящий момент ротору компрессора от газотурбинного двигателя 2, двухступенчатые газодинамические уплотнения 4, причем компрессор 1 оснащен опорными и упорным электромагнитными подшипниками 5.A preferred embodiment of the device, figa, 1b, according to the invention, providing explosion protection of the integrated electrical equipment of a compressor installation for transporting explosive gas, comprising a compressor 1, enclosed in protective casings of a gas turbine engine 2 and a drive coupling 3 transmitting torque to the compressor rotor from gas turbine engine 2, two-stage gas-dynamic seals 4, and the compressor 1 is equipped with supporting and persistent electromagnetic bearings Iki 5.

Устройство включает защитные оболочки 6 электрооборудования, роль которых выполняют подшипниковые камеры системы магнитного подвеса ротора компрессора 1; систему подачи защитного газа (воздуха) в защитные оболочки электрооборудования, в состав которой входит фильтр 20, вихревой воздушный компрессор 7 для отбора защитного газа от источника, расположенного вне взрывоопасной зоны установки, и для продувки защитных оболочек 6 на режимах предпусковой продувки и всех видов остановов компрессорной установки, а также средства для отбора защитного газа от компрессора приводного двигателя 2 и охлаждения его перед продувкой защитных оболочек 6 электрооборудования на рабочих режимах установки, включая фильтр 21, регулятор давления 22, коллектор-распределитель 8 с двумя обратными клапанами 23, 24 с противоположной пропускной способностью и датчиком контроля давления 25, датчики расхода или давления 26, 27, датчики температуры 28, 29, 30, 31, 32, воздушный охладитель 9, трубопроводы подачи воздуха 10, 11; систему контрольно-измерительных приборов, подключенную к системе автоматизированного управления установки, включающую датчики контроля разности давлений 33, 34 между защитными оболочками 6 электрооборудования и вторыми ступенями газодинамических уплотнений и датчики контроля расхода или давления 26, 27 на выходах из защитных оболочек 6 электрооборудования; дроссели 35 и 36; систему предотвращения проникновения взрывоопасного газа в защитные оболочки 6 электрооборудования через защитный кожух 12 приводного двигателя и кожух 13 приводной муфты, включающую вентиляторы 14 для продувки защитного кожуха 12 приводного двигателя, при этом приводная муфта 3 снабжена дисковым элементом 15, обеспечивающим избыточное давление под кожухом 13 муфты с переходником со встроенным лабиринтным уплотнением 16 и открытым всасывающим патрубком 17. На приводной муфте 3 установлена втулка 18, между втулкой и кожухом 13 приводной муфты 3 расположено уплотнительное кольцо 19, причем втулка и кольцо выполнены из материалов, исключающих фрикционное искрообразование.The device includes protective shells 6 of electrical equipment, the role of which is performed by the bearing chambers of the magnetic suspension system of the compressor rotor 1; a system for supplying protective gas (air) to the protective enclosures of electrical equipment, which includes a filter 20, a vortex air compressor 7 for the selection of protective gas from a source located outside the explosive zone of the installation, and for purging the protective shells 6 during pre-start purging and all types of shutdowns compressor installation, as well as means for taking off the shielding gas from the compressor of the drive motor 2 and cooling it before blowing off the protective shells 6 of the electrical equipment in the operating modes of the installation I have a filter 21, a pressure regulator 22, a manifold-distributor 8 with two non-return valves 23, 24 with opposite flow capacity and a pressure monitoring sensor 25, flow or pressure sensors 26, 27, temperature sensors 28, 29, 30, 31, 32, air cooler 9, air supply pipelines 10, 11; a system of instrumentation connected to the automated control system of the installation, including sensors for monitoring the differential pressure 33, 34 between the protective shells 6 of the electrical equipment and the second stages of gas-dynamic seals and sensors for monitoring flow or pressure 26, 27 at the exits from the protective shells 6 of the electrical equipment; chokes 35 and 36; a system for preventing the penetration of explosive gas into the protective enclosures 6 of the electrical equipment through the protective casing 12 of the drive motor and the casing 13 of the drive clutch, including fans 14 to purge the protective casing 12 of the drive motor, while the drive clutch 3 is provided with a disk element 15 that provides excess pressure under the casing 13 of the clutch with an adapter with a built-in labyrinth seal 16 and an open suction pipe 17. A sleeve 18 is installed on the drive sleeve 3, between the sleeve and the casing 13 of the drive sleeve 3 p found on the rear sealing ring 19, the sleeve and the ring are made of materials, excluding frictional sparking.

Предлагаемое устройство защиты встроенного электрооборудования компрессорной установки для транспортировки взрывоопасных газов работает следующим образом.The proposed device protection built-in electrical equipment of the compressor unit for transporting explosive gases works as follows.

При выполнении предпусковых условий, предусмотренных алгоритмом, фиг.2, запуска компрессорной установки, системой автоматизированного управления установки включают приводной электродвигатель 16 вихревого компрессора 7 производительностью не менее 5 м³/мин с повышением давления до 1200 Па. При этом под действием давления воздуха обратный клапан 23 открывается, а обратный клапан 24 закрывается, и защитный воздух поступает в защитные оболочки 6.When fulfilling the pre-conditions stipulated by the algorithm of FIG. 2, starting the compressor installation, the automated control system of the installation includes a drive motor 16 of the vortex compressor 7 with a capacity of at least 5 m ³ / min with a pressure increase of up to 1200 Pa. In this case, under the influence of air pressure, the check valve 23 opens, and the check valve 24 closes, and the protective air enters the protective shells 6.

В течение 180 секунд выполняется предпусковая продувка защитных оболочек 6 и трубопроводов 10, 11 с целью не менее чем пятикратного обмена среды в защитных оболочках 6 и трубопроводах 10, 11. При достижении соответствия значений защитных параметров заданным величинам, а именно:Within 180 seconds, pre-start purging of the protective shells 6 and pipelines 10, 11 is performed with the aim of not less than five-fold exchange of the medium in the protective shells 6 and pipelines 10, 11. Upon reaching the compliance of the values of the protective parameters with the specified values, namely:

- разности давлений между защитной оболочкой 6 опорного подшипника 5 и второй ступенью газодинамического уплотнения 4 со стороны привода 2 более 250 Па;- the pressure difference between the protective shell 6 of the pillow block 5 and the second stage of the gas-dynamic seal 4 from the side of the drive 2 is more than 250 Pa;

- разности давлений между защитной оболочкой 6 опорно-упорного подшипника и второй ступенью газодинамического уплотнения 4 со стороны свободного конца более 250 Па;- the pressure difference between the protective shell 6 of the thrust bearing and the second stage of the gas-dynamic seal 4 from the free end side is more than 250 Pa;

- расхода на выходе защитной оболочки 6 опорного подшипника 5 не менее 2 м³/мин или давления более 150 Па;- flow rate at the output of the protective shell 6 of the support bearing 5 is not less than 2 m ³ / min or pressure more than 150 Pa;

- расхода на выходе защитной оболочки 6 опорно-упорного подшипника не менее 3 м³/мин или давления более 150 Па,- flow rate at the outlet of the protective shell 6 of the thrust bearing is not less than 3 m ³ / min or a pressure of more than 150 Pa,

подается напряжение питания на электромагниты упорного и опорных подшипников 5, в результате чего ротор центробежного компрессора 1 «взвешивается» и в дальнейшем его положение в зазорах страховочных подшипников постоянно регулируется системой управления электромагнитными подшипниками 5, обеспечивая зазор между ротором и страховочными подшипниками. При получении информации «магнитный подвес включен» и значениях контролируемых вертикальных зазоров между ротором и страховочными подшипниками более 400 мкм, свидетельствующих о том, что ротор «взвешен», система автоматизированного управления выдает команду на пуск приводного двигателя 2. По мере набора оборотов приводным двигателем 2 давление воздуха, отбираемого от компрессора 1 приводного двигателя 2, в трубопроводе 10 увеличивается. Защитный воздух охлаждается в воздушном охладителе 9. При наладке регулятором давления 22 устанавливаются номинальные значения расхода и давления, обеспечивающие взрывозащиту и охлаждение электромагнитов подшипников 5, причем давление в коллекторе-распределителе 8 контролируется датчиком давления 25, а температура - датчиком температуры 30. При достижении двигателем 2 2000-3000 об/мин давление воздуха в трубопроводе 10 сравнивается с давлением воздуха в трубопроводе 11 и начинает превышать его, в результате чего обратный клапан 24 постепенно открывается, а обратный клапан 23 плавно закрывается, благодаря чему исключаются резкие изменения давлений в защитных оболочках 6. При этом по значению давления датчика 25 система автоматизированного управления компрессорной установки отключает электродвигатель 16 вихревого компрессора 7. При дальнейшем повышении оборотов до рабочих (3600÷5300) давление защитного воздуха от компрессора 1 приводного двигателя 2, контролируемое датчиком 25, достигает заданной величины, когда обеспечиваются оптимальные значения давлений в защитных оболочках 6, заданный расход и температура защитного воздуха. Таким образом, на рабочих режимах (при оборотах приводного двигателя 2 более 3600 об/мин) взрывозащита и охлаждение встроенного электрооборудования осуществляется воздухом, отбираемым от компрессора 1 приводного двигателя 2 до тех пор, пока осуществляется транспортировка взрывоопасного газа. Величина расхода и давления воздуха в системе подачи защитного воздуха может корректироваться с помощью регулятора давления 22 и дросселей 35 и 36, установленных на выходах воздуха из защитных оболочек 6. При снижении параметров взрывозащиты ниже установленных система автоматизированного управления компрессорной установки выдает оператору сигналы «предупреждение», а при достижении аварийных значений (уставок) выдается команда на «нормальный», «аварийный» или «экстренный» останов компрессорной установки, фиг.3. Обороты приводного двигателя 2 при этом снижаются, давление в системе подачи защитного газа (воздуха) уменьшается, а при достижении давления в коллекторе-распределителе 8, контролируемого датчиком 25, меньше установленного, система автоматизированного управления компрессорной установки выдает команду на включение вихревого компрессора 7. Так как теперь давление воздуха, подаваемого вихревым компрессором 7, превышает давление воздуха, отбираемого от компрессора 1 приводного двигателя 2, обратный клапан 24 плавно открывается, а клапан 23 закрывается, чем обеспечивается подача защитного воздуха в оболочки 6 до прекращения вращения ротора компрессора 1 установки и отключения напряжения питания электромагнитов, электромагнитных опорных и упорного подшипника 5, после чего вихревой компрессор 7 отключается системой автоматизированного управления установки.the supply voltage is supplied to the electromagnets of the thrust and thrust bearings 5, as a result of which the rotor of the centrifugal compressor 1 is “weighed” and subsequently its position in the gaps of the safety bearings is constantly regulated by the control system of the electromagnetic bearings 5, providing a gap between the rotor and the safety bearings. Upon receipt of the information "magnetic suspension is on" and the values of the controlled vertical clearances between the rotor and the safety bearings of more than 400 microns, indicating that the rotor is "weighed", the automated control system issues a command to start the drive motor 2. As the speed of the drive motor 2 the pressure of the air taken from the compressor 1 of the drive motor 2, in the pipeline 10 increases. The protective air is cooled in the air cooler 9. When adjusted by the pressure regulator 22, the nominal flow and pressure values are set to ensure explosion protection and cooling of the bearing electromagnets 5, and the pressure in the manifold-distributor 8 is controlled by pressure sensor 25 and the temperature by temperature sensor 30. When the engine reaches 2 2000-3000 rpm the air pressure in the pipe 10 is compared with the air pressure in the pipe 11 and begins to exceed it, as a result of which the check valve 24 is gradually opened it is turned on, and the non-return valve 23 closes smoothly, which eliminates sudden changes in pressure in the protective shells 6. In this case, according to the value of the pressure sensor 25, the automated control system of the compressor unit turns off the electric motor 16 of the vortex compressor 7. With a further increase in speed to working (3600 ÷ 5300) the pressure of the protective air from the compressor 1 of the drive motor 2, controlled by the sensor 25, reaches a predetermined value, when the optimal pressure values in the protective shells 6 are provided, flow rate and protective air temperature. Thus, in operating modes (when the driving motor 2 revolves more than 3600 rpm), the explosion protection and cooling of the built-in electrical equipment is carried out by air taken from the compressor 1 of the driving motor 2 until the explosive gas is transported. The value of air flow and pressure in the protective air supply system can be adjusted using a pressure regulator 22 and throttles 35 and 36 installed at the air outlets from the protective shells 6. When the explosion protection parameters are lower than those set, the automated control system of the compressor installation gives the operator “warning” signals, and when emergency values (settings) are reached, a command is issued to "normal", "emergency" or "emergency" shutdown of the compressor unit, Fig.3. The revolutions of the drive motor 2 are reduced, the pressure in the protective gas (air) supply system decreases, and when the pressure in the manifold-distributor 8, controlled by the sensor 25, is less than the set value, the automated control system of the compressor installation gives a command to turn on the vortex compressor 7. So as now the pressure of the air supplied by the vortex compressor 7 exceeds the pressure of the air taken from the compressor 1 of the drive motor 2, the check valve 24 smoothly opens, and the valve 23 closes This ensures the supply of protective air to the shells 6 until the rotation of the rotor of the installation compressor 1 stops and the power supply voltage of the electromagnets, electromagnetic support and thrust bearing 5 is turned off, after which the vortex compressor 7 is turned off by the automated control system of the installation.

В соответствии с изобретением с целью предупреждения образования подшипниковых токов в процессе работы при наличии напряжения питания на электромагнитах исключается замкнутый проводящий контур. Замкнутый электрический контур имеет место только при остановленной машине или при выбеге ротора на страховочных подшипниках. При этом электромагниты электромагнитных опорных и упорного подшипников 5 обесточены, а в момент «взвешивания» ротор не вращается. Кроме того, для предотвращения проникновения взрывоопасного газа в защитные оболочки 6 встроенного электрооборудования из взрывоопасного помещения защитный кожух 12 приводного двигателя 2 и кожух 13 приводной муфты 3 постоянно вентилируются, а воздух из пространства под защитными кожухами 12, 13 приводного двигателя 2 и приводной муфты 3 отводится за пределы взрывоопасной зоны.In accordance with the invention, in order to prevent the formation of bearing currents during operation, in the presence of a supply voltage on electromagnets, a closed conductive circuit is excluded. A closed electrical circuit occurs only when the machine is stopped or when the rotor runs out with safety bearings. In this case, the electromagnets of the electromagnetic thrust and thrust bearings 5 are de-energized, and at the time of "weighing" the rotor does not rotate. In addition, to prevent the penetration of explosive gas into the protective shells 6 of the built-in electrical equipment from the hazardous area, the protective cover 12 of the drive motor 2 and the cover 13 of the drive coupling 3 are constantly ventilated, and air is vented from the space under the protective covers 12, 13 of the drive motor 2 and the drive coupling 3 outside the hazardous area.

Последовательность действий, обеспечивающих взрывозащиту электрооборудования согласно алгоритмам, реализуемым системой автоматизированного управления компрессорной установки, осуществляется на всех режимах работы компрессорной установки. При таких условиях в случае любого нарушения алгоритма или в случае отклонений от заданных значений пуск компрессорной установки окажется невозможным, а на рабочих режимах последует останов со снятием напряжения питания с электромагнитов электромагнитных опорных и упорного подшипников 5, что полностью обеспечивает надежную взрывозащиту встроенного электрооборудования на протяжении всего цикла функционирования установки.The sequence of actions providing explosion protection of electrical equipment according to the algorithms implemented by the automated control system of the compressor unit is carried out at all operating modes of the compressor unit. Under such conditions, in the event of any violation of the algorithm or in case of deviations from the set values, the compressor installation will not be possible, and in operating modes it will be stopped with the supply voltage removed from the electromagnets of the electromagnetic thrust and thrust bearings 5, which fully ensures reliable explosion protection of the built-in electrical equipment throughout unit operation cycle.

Таким образом, использование настоящего изобретения обеспечивает повышение надежности взрывозащиты встроенного электрооборудования компрессорной установки для транспортировки взрывоопасных газов, а следовательно, и надежности работы компрессорной установки в целом. Кроме того, экономится электроэнергия, затрачиваемая на приводной электродвигатель вихревого компрессора, обеспечивающего забор и подачу защитного газа от источника, расположенного вне взрывоопасной зоны.Thus, the use of the present invention improves the reliability of explosion protection of the integrated electrical equipment of the compressor unit for transporting explosive gases, and therefore, the reliability of the compressor unit as a whole. In addition, the energy consumed by the drive motor of the vortex compressor, which ensures the intake and supply of protective gas from a source located outside the explosive zone, is saved.

Claims

1. An explosion protection device for the integrated electrical equipment of a compressor installation for transporting explosive gases, comprising a centrifugal compressor with electromagnetic support and thrust bearings and two-stage gas-dynamic seals, a drive motor and a drive coupling enclosed in a casing, including protective enclosures of electrical equipment, a protective gas supply system for protective enclosures of electrical equipment, which includes devices for the selection of protective gas from a source located outside the explosive zone of the installation, and for purging the protective shells in the pre-purge modes for all types of shutdowns of the compressor installation and the instrumentation system connected to the automatic control system of the installation,

moreover, the drive motor is placed in a protective casing, a temperature sensor is installed on each electromagnet of the electromagnetic bearings, a sleeve is installed on the drive coupling, a sealing ring is located between the sleeve and the drive coupling casing, and the sleeve and ring are made of materials that exclude frictional sparking,

the shielding gas supply system to the protective enclosures of the electrical equipment further comprises means for taking off the shielding gas from the compressor of the drive motor and cooling it before purging the protective enclosures of the electrical equipment at the operating conditions of the installation, and the system is equipped with a switchgear for isolating the shielding gas flows from the shielding gas supply line a gas source located outside the hazardous area of the installation, and from the compressor of the drive motor, the control system instruments includes sensors for monitoring the pressure difference between the protective shells of electrical equipment and the second stages of gas-dynamic seals, sensors for controlling flow or pressure at the exits from the protective shells of electrical equipment, a system is provided for preventing the penetration of explosive gas into the protective shells of electrical equipment through the protective casing of the engine and the casing of the drive coupling, made in the form ventilation system of the space under the engine protective cover and drive clutch cover.

2. The device according to claim 1, characterized in that the ventilation system includes at least one fan for blowing the protective casing of the drive motor and a disk element for ventilation of the space under the casing of the drive coupling, the casing of the coupling comprising an adapter with a built-in labyrinth seal and open suction pipe.

3. The device according to claim 1, characterized in that the additional means for collecting the protective gas from the compressor of the drive motor and cooling it before blowing the protective shells of the electrical equipment in the operating modes of the installation include an air cooler, a filter, a pressure regulator, pressure and temperature sensors, air supply pipelines .

4. The device according to claim 1, characterized in that the switchgear on the shielding gas supply line is made in the form of a manifold-distributor equipped with two check valves with opposite shielding gas throughput and a pressure monitoring sensor.

5. The device according to claim 1, characterized in that in the casing of the coupling with a gap relative to the steel sleeve, pressed onto the drive coupling, for example, a bronze sealing ring is installed.