авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Система возбуждения синхронных двигателей турбокомпрессоров с идентификатором угла нагрузки

На правах рукописи

СТЕПАНОВ Сергей Евгеньевич СИСТЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ С ИДЕНТИФИКАТОРОМ УГЛА НАГРУЗКИ Специальность 05.09.03. – Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нижний Новгород – 2012 г.

Работа выполнена в Нижегородском государственном техническом универси тете им. Р.Е. Алексеева (НГТУ) на кафедре «Электрооборудование судов».

Научный консультант: Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Титов Владимир Георгиевич

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Онищенко Георгий Борисович кандидат технических наук, доцент Плотников Николай Михайлович

Ведущая организация: ООО «Газпром ВНИИГАЗ», г. Москва

Защита состоится “23” марта 2012г. в 14.00 в аудитории №1258 на заседании диссертационного совета Д 212.165.02 НГТУ по адресу: 603950, ГСП-41, г.Нижний Новгород, ул. Минина, 24, Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е.Алексеева.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять на имя ученого секретаря диссертационного совета Д 212.165.02 по адресу: 603950, ГСП-41, г. Нижний Новгород, ул.

Минина, 24, НГТУ или по факсу (831) 436-93-79.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГТУ.

Автореферат диссертации размещен на сайте: http:\www.nntu.nnov.ru/ Автореферат разослан 21 февраля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н., доцент Соколов В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Высокий уровень современного инвестиционного климата в стране стимулирует опережающее развитие энергетики России и реа лизацию последних достижений техники и самых совершенных наукоемких технологий. Газовая промышленность является одной из ведущих и интенсивно развивающихся отечественных отраслей с непрерывным ростом производст венных мощностей. Специфика отрасли заключается в необходимости дальнего транспорта энергоносителей по магистральным газопроводам от месторождений к потребителям. Это обусловливает необходимость сооружения вдоль трассы на расстоянии 100-150 км компрессорных станций (КС), обеспечивающих поддержание требуемого давления в магистрали с помощью турбокомпрессоров.

В качестве привода турбокомпрессоров преимущественное использование получили газотурбинные установки и электроприводные газоперекачивающие агрегаты (ЭГПА). В настоящее время самым распространенным является вариант ЭГПА с электроприводом на основе синхронного двигателя (СД) с автоматизированным регулятором возбуждения на базе тиристорного возбудителя (ТВ). Такие электроприводы имеют перспективы благодаря своим неоспоримым преимуществам: относительно низкие капитальные затраты и эксплуатационные расходы, высокие показатели КПД, наджности и наработки на отказ, отсутствие расхода газа и экологически вредных выбросов и шума.

Основой теории машин переменного тока являются труды Р.Парка и А.А.Горева. В области автоматического управления и регулирования СД значительный вклад внесли такие ученые, как М.М.Ботвинник, А.И.Важнов, В.А.Венников, Е.Я.Казовский и др. Вопросам возбуждения посвятили свои труды Б.Н.Абрамович, А.М.Вейнгер, И.А.Глебов, А.Е.Козярук, О.М.Костюк, С.И.Логинов, И.Д.Урусов. Значительно обогатили науку в вопросах устойчивости труды Г.Б.Онищенко, Д.П.Петелина, Ю.Г.Шакаряна. Данное направление науки развивалось в ОАО «Электропривод», УПИ, МЭИ и в ряде других отечественных научно-исследовательских и высших учебных заведений, а также в таких предприятиях, как ОАО «НИПОМ» (г. Дзержинск), ХК ОАО «Привод» (г. Лысьва).

Среди зарубежных исследований СД значительные работы выполнили Л.Дрейфус, Х.Ким, К.П.Ковач, Ч.Конкордия, Р.Лассетер, М.Лившиц, Р.Ранкин, И.Рац, А.Саад и др.

Основными направлениями развития и совершенствования ЭГПА является совершенствование систем автоматического регулирования возбуждения СД с целью обеспечения их устойчивой работы в статических и динамических режимах, организации плавного пуска для снижения пусковых токов и механических усилий, частотное управление скоростью двигателей с целью регулирования производительности нагнетателей.

Однако применяемые сегодня системы автоматизированного электропривода для ЭГПА не в полной мере удовлетворяют требованиям устойчивости и возможности управления в различных режимах работы привода. Это связано с тем, что нагнетатель, как нагрузка для СД, представляет собой сложный и мощный турбомеханизм со специфическими процессами, зависящими от большого количества детерминированных и случайных внешних воздействий. К последним в основном относятся: изменение напряжения питающей сети, параметры технологических факторов – давление и производительность, а также особенности параллельной работы нагнетателей на общий трубопровод. Такое случайное многофакторное воздействие на ЭГПА приводит к значительному изменению параметров давления компримированного газа, возможной потери устойчивости работы и проблемам получения требуемого давления на выходе. Универсальные же системы управления ЭГПА имеют "закрытое", неадаптированное под конкретные условия алгоритмическое обеспечение и поэтому не обеспечивают устойчивого управления приводом нагнетателя.





В этой связи, целью диссертационной работы является модернизация систем ЭГПА КС, заключающаяся в исследовании, разработке и внедрении автоматической системы регулирования возбуждения СД на основе бесконтактной системы измерения угла нагрузки, которая обеспечивает устойчивую работу и быстродействующую защиту СД от выпадения из синхронизма.

В связи с поставленной целью сформулированы следующие задачи исследования:

1. Анализ современного состояния ЭГПА КС и выработка направлений со вершенствования и модернизации данных систем.

2. Разработка математических моделей ЭГПА в разомкнутых и замкнутых системах регулирования с целью проведения адекватных исследований элек тромагнитных процессов и анализа существующих и предлагаемых систем ав томатического управления.

3. Разработка бесконтактного датчика угла нагрузки СД, базирующегося на измерении доступных параметров синхронной машины и совместимого с раз рабатываемой системой регулирования.

4. Разработка системы регулирования возбуждения СД с бесконтактным датчиком измерения угла нагрузки, обеспечивающей более высокие показатели в динамических режимах и более быстродействующую защиту от выпадения из синхронизма.

Методы исследования:

Для теоретических исследований использовались теория электрических машин переменного тока, теория автоматического управления и регулирования, матрично-операторный метод синтеза регуляторов. Экспериментальные исследования проводились на макетных образцах и на ЭГПА КС с помощью современной измерительной аппаратуры и средств автоматизации обработки результатов эксперимента. Исследования динамических режимов проводились методами математического моделирования с привлечением современных компьютерных программных продуктов, в частности, пакетов ПО Mathcad, Matlab и PSCAD 4.01.

Научная новизна:

1. Разработана математическая модель датчика косвенного измерения угла нагрузки СД ЭГПА, защищенная патентом на полезную модель, отличающаяся измерением наиболее доступных параметров двигателя СТД-12500, что обеспе чивает реализацию идентификатора угла нагрузки в сложных условиях функ ционирования КС.

2. Предложена система управления возбуждением СД ЭГПА с датчиком уг ла нагрузки, защищнная патентом на полезную модель, отличающаяся нали чием канала регулирования по углу нагрузки, что обеспечивает снижение коле баний ротора при действии возмущений и построение более быстродействую щего устройства защиты от выпадения двигателя из синхронизма.

3. Получены новые результаты моделирования динамических режимов ра боты ЭГПА КС с датчиком угла нагрузки, показывающие, что при воздействии возмущения снижается время и колебательность переходных процессов.

Практическая ценность 1. Разработана и внедрена система автоматического регулирования возбуж дения синхронного двигателя ЭГПА с датчиком косвенного измерения угла на грузки на компрессорной станции КС17 «Карталинская» ООО «Газпром транс газ Екатеринбург», защищенная патентом на полезную модель.

2. Разработаны алгоритмы и программа для реализации микропроцессорной системы регулирования ЭГПА с идентификатором угла нагрузки, защищнные свидетельством о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Научные положения, выносимые на защиту 1. Принцип построения датчика косвенного измерения угла нагрузки, осно ванный на использовании доступных параметров СД.

2. Методика построения системы автоматического регулирования возбуж дения СД ЭГПА КС с датчиком косвенного измерения угла нагрузки, обеспе чивающая при внешних возмущениях более высокие динамические показатели электропривода.

3. Основные направления совершенствования и модернизации ЭГПА КС в газовой промышленности.

Реализация результатов работы.

Результаты работы использованы при разработке и внедрении автоматизированной системы управления АРВ СД ЭГПА с микропроцессорным идентификатором угла нагрузки для КС- «Карталинская» ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург», на кафедре «Электрооборудование судов» НГТУ им. Р.Е.Алексеева в учебном процессе по курсам «Автоматизированные электромеханические системы автономных объектов», «Гребные электрические установки», а также в курсовом и дипломном проектировании.

Апробация работы.

Основные положения, результаты, выводы и рекомендации диссертационной работы доложены, обсуждены и получили положительные отзывы на следующих научно-технических конференциях:

1. VI Международная (XVII Всероссийская) конференция по автоматизиро ванному электроприводу (АЭП-2010), Тула, сентябрь, 2010;

2. 13th International Conference on Electromechanics, Electrotechnology, Elec tromaterials and Components (ICEEE-2010), Alushta, September, 2010.

3. XVI Международная научно-техническая конференция “Состояние и пер спективы развития электротехнологии” (Бернадосовские чтения), Иваново, май, 2011.

4. Отраслевые научно-технические конференции ОАО «Газпром», (Н.Новгород, сентябрь, 2009;

Тюмень, май 2010).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 20 работ, включая 3 статьи в периодических журналах, рекомендованных ВАК [1,2,3], патента на полезные модели и 2 свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ [5-8].

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырх глав, заключения, списка литературы, включающего наименования, и приложений. Работа изложена на 173 страницах машинописного текста, содержит 68 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и основные задачи исследования, кратко изложено содержание диссертации.

В первой главе рассмотрены особенности производственных технологий дальнего транспорта газа. Для надежного и устойчивого газоснабжения необходимо энергоэффективное оборудование, обеспечивающее предельные показатели производительности магистральных газопроводов (МГ) в условиях воздействия нескольких возмущений технологического и климатического характера.

Показано, что единственным каналом управляющего воздействия на параметры технологического процесса МГ являются газоперекачивающие агрегаты (ГПА).

В настоящее время в состав единой системы газоснабжения (ЕСГ) ОАО «Газпром» входит 18 газотранспортных предприятий, обеспечивающих эксплуатацию 154 тыс. км МГ и эксплуатацию более 4000 ГПА суммарной мощностью 44 млн. кВт. Средний возраст газопроводов ЕСГ России составляет 22 года, большая часть которых (около 80 %) имеет возраст от 15 до 40 лет.

Статистика отказов СД ЭГПА по причине выхода из строя:

САУ – 28%, системы возбуждения СД – 17%, системы электроснабжения – 11%, подшипников – 10%, нагнетателя – 9%, системы уплотнения нагнетателя – 8%, внешнего электроснабжения – 7%, ошибки персонала – 5%, статора элек тродвигателя – 5%.

Вс вышеперечисленное свидетельствует о необходимости предотвращения дальнейшего снижения технического состояния основного оборудования объектов ЕСГ, повышения основных эксплуатационных показателей и снижения энергозатрат при транспорте газа. Эти результаты могут быть достигнуты только за счет реконструкции, модернизации и оптимизации режимов эксплуатации основного оборудования.

Структурная схема ЭГПА представлена на рис 1.

Рис.1. Структурная схема ЭГПА Анализ состояния отрасли показал, что основными направлениями развития и модернизации ЭГПА являются:

применение полупроводниковых пусковых устройств, обеспечивающих плавный пуск СД с заданным током статора;

применение частотно-регулируемого синхронного электропривода на ба зе современных преобразователей частоты, обеспечивающих плавный пуск двигателя и регулирование производительности нагнетателя КС;

применение асинхронного безредукторного частотно-регулируемого электропривода в однокорпусном исполнении с нагнетателем и электромагнит ным подшипником, с повышенной частотой вращения, обеспечивающего плав ный пуск двигателя, регулирование производительности, повышение надежно сти;

модернизация существующих систем автоматического регулирования возбуждением (АРВ) СД с целью повышения устойчивости и надежности рабо ты.

В связи с отмеченными выше приоритетными задачами в области надеж ности и безопасности функционирования ЭГПА последняя из перечисленных проблем, на наш взгляд, в условиях современного состояния оборудования КС ЕСГ России является важнейшей с точки зрения обеспечения энергоэффективности, стабильности, надежности и экологичности транспорта энергоресурсов, позволяющая достаточно оперативно решить эту задачу в условиях действующих КС.

На рис. 2 представлена классификация существующих систем возбуждения СД.

СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ СД Возбуждение с помощью Электромагнитные возбудители постоянных магнитов Электромашинные Статические возбудители возбудители Замкнутые бездатчиковые САР Разомкнутые САР Замкнутые САР с датчиками параметров Микропроцессорный идентификатор угла нагрузки Рис.2. Классификация существующих систем возбуждения СД Система АРВ с улучшенными динамическими характеристиками должна:

обеспечивать устойчивую работу СД в переходных режимах при мини муме колебаний активной и реактивной мощности;

демпфировать качания ротора и активного тока статора.

Во второй главе с учетом общепринятых допущений и системы уравнений Парка-Горева получена специализированная математическая модель для СД типа СТД-12500, удобная для дальнейшего анализа и синтеза, все величины которой представлены в системе координат d и q, вращающейся синхронно с ротором. Модель СД с требуемой точностью и достоверностью отражает основные электромагнитные и электромеханические процессы, происходящие в машине и явилась основой для синтеза системы автоматического регулирования возбуждения (САРВ), реализации идентификатора угла нагрузки и компьютерного моделирования работы системы.

Исходными уравнениями для анализа электромагнитных процессов явились известные выражения в относительных единицах (1):

Здесь ud, uq – напряжения статора по продольной и поперечной оси;

угловая скорость вращения ротора;

0 – частота вращения поля статора;

uf, if и f - напряжение, ток и потокосцепление обмотки возбуждения, ikd, ikq, ukd, ukq, kd, kq – токи, напряжения и потокосцепления демпферных контуров по продольной и поперечной оси.

Проанализированы параметры полученных переходных процессов для режимов пуска, наброса и сброса нагрузки (рис.3). Показано, что колебания момента при подаче напряжения возбуждения достигает двукратного значения и процесс втягивания в синхронизм составляет 5-7 с.

Рис.3. Переходный процесс изменения скорости, момента и угла нагрузки Рассмотрены следующие законы регулирования возбуждения СД:

стабилизация коэффициента мощности СД, стабилизация реактивной мощности, регулирование на минимум потерь энергии в СД и питающей сети, поддержание напряжения в узле нагрузки. В результате получены расчетные кривые изменения параметров двигателя типа СТД-12500 при вхождении в синхронизм, а также при набросе и сбросе нагрузки.

В третьей главе проведена разработка и исследование идентификатора угла нагрузки и дано теоретическое обоснование возможности косвенного измерения угла нагрузки. Была разработана структурная схема идентификатора угла нагрузки СД применительно к СТД-12500 (рис.4).

Рис.4. Структурная схема идентификатора угла нагрузки СД Для косвенного измерения угла нагрузки используются сигналы датчика тока возбуждения ДТР, датчика напряжения возбуждения ДНР, датчика тока ДТС и напряжения ДНС статора. В результате вычислений было получено значение внутреннего угла нагрузки СД, которое использовано в качестве параметра обратной связи контура регулирования реактивного тока (рис.6).

На рис.5 представлены результаты вычисления угла нагрузки по разработанной модели и экспериментальным данным, свидетельствующие о высокой точности модели (максимальное расхождение с экспериментальными данными составляет 7%).

а) б) Рис. 5. Идентификация угла нагрузки и скольжения ротора при набросе нагрузки от 1.0 Mном до 2.0 Mном (а) и при сбросе от 2.0 Mном до 1.0 Mном (б):

1 – экспериментальные измерения, 2 – значения, вычисляемые косвенно Предложена структурная схема трехконтурной системы АРВ СД с дополнительным воздействием по углу нагрузки (рис.6).

Разработаны динамические модели САРВ СД с идентификатором угла нагрузки и, в частности, для основных контуров регулирования (рис.7,8).

Параметры регуляторов выбраны из условия обеспечения максимальной точности работы в динамических режимах.

В предлагаемой системе АРВ реактивный ток статора поддерживается на заданном оптимальном уровне, а колебательность ротора и время переходного процесса снижены при этом в 24 раза (рис.9).

Были проведены исследования САРВ с идентификатором угла нагрузки с ограничением и без ограничения напряжения возбуждения.

Представленные графики переходных процессов при набросе нагрузки (рис.9) свидетельствуют о высокой точности косвенного измерения угла нагрузки по токам и напряжениям в статоре и роторе СД.

Рис.6. Функциональная схема САРВ с идентификатором угла нагрузки СД (ИМ – исполнительный механизм, В – тиристорный выпрямитель, Т – трансформатор, ДНС – датчик напряжения статора, ДТС – датчик тока статора, ДТР – датчик тока ротора, ВАРМ – вычислитель активной и реактивной мощностей СД, РТВ – регулятор тока возбуждения, РРТ – регулятор реактивного тока, РН – регулятор напряжения, БДК – блок демпфирования колебаний ротора, ИУН – идентификатор угла нагрузки СД) Рис.7. Контур регулирования реактивного тока, где РРТ – регулятор реактивного тока;

y и з – напряжение управления и задания;

ЗКТВ -замкнутый контур тока возбуждения;

kДРТ- коэффициент усиления датчика реактивного тока;

kДТВ- коэффициент усиления датчика тока возбуждения Рис.8 Контур регулирования напряжения и связь по активному току:

ЗКРТ-замкнутый контур реактивного тока;

Ф-фильтр;

ДР-дифференциаль ный регулятор;

УФ-усилитель форсировки;

ПК, ВМ-блоки преобразований;

РН – регулятор напряжения;

ДАТ-датчик активного тока;

s – напряжение статора СД;

ia – активная составляющая тока статора Модель для компьютерного исследования системы СД – АРВ разработана в среде MATHLAB Simulink 4.0. При моделировании были использованы параметры СД типа СТД-12500 мощностью P = 12,5 МВт.

Моделирование динамических режимов СД производилось при АРВ в соответствии с тремя основными законами: при стабилизации заданной величины реактивной мощности, при регулировании по минимуму электрических потерь в двигателе, при стабилизации коэффициента мощности cos = 0.9 (опережающий).

Результаты моделирования динамических режимов СД, приведенные на рис.9, получены при работе АРВ двигателя в соответствии с законом обеспечения минимума электрических потерь в двигателе.

При регулировании по минимуму потерь мощности и набросе нагрузки от 0.5 Mном до 1.0 Mном продольная составляющая тока isd точно следует заданию isd*. При сбросе нагрузки реактивная мощность отклоняется от заданной величины, однако во всех случаях колебательность активного тока статора и угла нагрузки невысока, качания ротора минимальны (переходный процесс определяют 23 качания ротора), а реактивный ток статора изменяется по апериодическому закону. Значительные отклонения тока возбуждения if от задания if* (рис.9) отражают то обстоятельство, что система АРВ СД работает в режиме стабилизации реактивного тока, определяемого заданиями на продольную (isd*) и поперечную (isq*) составляющие тока статора, а не тока в обмотке возбуждения.

Рис.9. Переходный процесс при набросе нагрузки в разработанной системе.

с индексом «1» - с датчиком угла нагрузки;

с индексом «2» - без датчика угла нагрузки В четвертой главе рассмотрены вопросы практической реализации АРВ СД с идентификатором угла нагрузки ЭГПА на КС.

Разработаны функциональная и принципиальная схемы управления возбудителем СД типа СТД-4000 с микропроцессорной системой регулирования и идентификатором угла нагрузки, построенная на процессоре 1816ВЕ48.

Предложены алгоритмы управления системой АРВ с идентификатором угла нагрузки и программное обеспечение для микропроцессорной реализации на КС-17 «Карталинская» ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург».

Внедренная система возбуждения с использованием датчика угла нагрузки конструктивно реализована в виде шкафа (рис.10) с использованием электрооборудования ведущих отечественных производителей.

Место для установки платы вычислителя Основной регулятор угла нагрузки ВТЦ-СД-Щ Плата АЦП 5710-1 C Существующий цифровой Плата процессора тиристорный возбудитель ВТЦ-СД- 1816ВЕ Щ 320\ Сигналы тока и напряжения, необходимые для системы идентификации угла нагрузки, в настоящее время уже используются в ВТЦ-СД-Щ Рис. 10. Вариант размещения микропроцессорной системы управления возбуждением СД в функции угла нагрузки Проведен анализ устойчивости СД ЭГПА в рамках КС. Показано, что устойчивость работы СД ЭГПА в качестве электрической нагрузки с позиций энергосистемы КС является одним из основных факторов общего анализа устойчивости. Это связано с необходимостью выбора оптимальной структуры энергосистемы, определения пропускной способности системы электроснабжения, а также выбора средств управления.

Рассмотрены ограничения режимов работы СД по реактивной мощности при различных коэффициентах загрузки, также влияние угла нагрузки на статическую и динамическую устойчивость СД.

Приведены примеры практической реализации и внедрения АРВ ЭГПА с идентификатором угла нагрузки в сложных условиях действующей КС.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ В результате проведенных в диссертации исследований, направленных на разработку и внедрение системы АРВ СД ЭГПА с идентификатором угла нагрузки на одном из предприятий газовой промышленности, решена актуальная задача модернизации работающих в настоящее время на КС систем возбуждения двигателей СТД-12500. Материалы диссертации позволяют сформулировать следующие теоретические результаты и практические рекомендации:

1. В результате анализа существующих схем ЭГПА КС установлено, что благодаря эффективности, экономичности и экологичности наиболее перспективным приводом нагнетателя КС является электропривод, в частности, синхронный. Показано, что системы возбуждения СД являются важнейшим звеном автоматического управления и регулирования устойчивой работы центробежных нагнетателей, т.к. позволяют стабилизировать давление газа на выходе КС. Кроме того, изменяя ток возбуждения в диапазоне до 2:1 можно регулировать энергетические характеристики ЭГПА в зависимости от изменений ряда факторов.

2. Разработаны основы построения идентификатора угла нагрузки и структурная схема его реализации. Показано, что расчетные значения угла нагрузки по разработанной модели имеет максимальную ошибку по отношению к экспериментальным данным не более 7%.

3. Разработана система управления возбуждением СД, что позволяет учитывать изменение угла нагрузки, воздействовать на ток возбуждения СД и снизить колебания ротора при изменении возмущения для различных законов управления. При этом существенно снижаются и демфируются колебания ротора, тока возбуждения (2-3 колебания против 7-8 колебаний в классическом варианте системы АРВ). Применительно к ЭГПА рассмотрены основные законы управления возбуждением синхронной машины и показано, что при нагрузке, которую обеспечивает ЭГПА, наиболее рациональным является режим поддержания минимальных потерь. Наиболее тяжелым является режим поддержания заданного cos, при котором при набросе и сбросе нагрузки время переходного процесса в 2-3 раза больше. Особенно это проявляется при ограничении максимального напряжения возбуждения.

4. Разработано устройство управления возбудителем СД (СТД-4000) с микропроцессорной системой регулирования и идентификатором угла нагрузки, реализованное на процессоре 1816ВЕ48, а также алгоритмы управления и программное обеспечение, которые прошли испытания на КС- Карталинская ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург».

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ Научные работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК 1. Степанов, С.Е. Разработка САР возбуждения с идентификатором угла нагрузки для синхронных двигателей /С.Е. Степанов - Приводная техника, 2010, №2 (84). – С. 17-22.

2. Степанов, С.Е. Принципы автоматического управления возбуждением синхронных машин газокомпрессорных станций / С.Е. Степанов, О.В. Крюков, А.С. Плехов - Автоматизация в промышленности, 2010, №6 (84). – С. 29-32.

3. Воронков, В.И. Векторное управление возбуждением синхронных двигателей газоперекачивающих агрегатов / В.И. Воронков, С.Е. Степанов, В.Г.

Титов и др. - Известия ТулГУ “Технические науки”, вып.3, ч.2, Тула, 2010, с.

204-208.

Патенты и свидетельства о регистрации 4. Патент на ПМ №101598, МКИ Н02Р 1/46, 21/00. Автоматизированная система плавного пуска синхронного электропривода механизмов с высокомоментной нагрузкой / Воронков В.И., Рубцова И.Е., Степанов С.Е. и др.

//. ОАО «Гипрогазцентр», 2010. – БИ 2011, №2.

5. Свидетельство о гос. регистрации программы №2011612597. Система автоматического регулирования возбуждения синхронного двигателя в функции угла нагрузки / Степанов С.Е., Титов В.Г. и др. // Приоритет от 17.02.2011г. Реестр программ для ЭВМ 30.03.2011, М., Роспатент, 2011г.

6. Патент на ПМ №107427, МПК Н02Р 27/04, 25/02. Электропривод газоперекачивающего агрегата / Степанов С.Е., Крюков О.В. // ОАО «Гипрогазцентр».- БИ №8 опубл. 10.08.2011.

7. Свидетельство о гос. регистрации программы №2011615712. Идентификатор внутреннего угла синхронных двигателей / Степанов С.Е., Крюков О.В. // Реестр программ для ЭВМ, М., Роспатент, 2011г.

Работы, опубликованные в других изданиях 8. Степанов, С.Е. Пуск синхронных двигателей по схеме преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока на базе инвертора тока, ведомого двигателем / С.Е. Степанов // Труды IV Международной молодежной НТК «Будущее технической науки» / Н.Новгород, НГТУ, 2005. – С. 65.

9. Степанов, С.Е. Потери в синхронном двигателе при питании от тиристорного преобразователя. / С.Е. Степанов, В.Г. Титов // Тезисы докладов XII Международной НТК «Радиотехника, электротехника и энергетика», - М., МЭИ, 2006. Т.2 – С. 147.

10. Степанов, С.Е. Идентификатор угла нагрузки синхронного двигателя. / С.Е.

Степанов // Сб. тезисов Научно-практической конференции ОАО “Газпром” «Проблемы освоения месторождений и транспортировки газа на территории Сибири и Дальнего Востока», - Н.Новгород, ОАО «Гипрогазцентр», 2009. – С.

60-62.

11.Пужайло, А.Ф. Энергосбережение и автоматизация электрооборудования компрессорных станций: монография / А.Ф. Пужайло, Е.А. Спиридович, С.Е.

Степанов и др. // Н.Новгород, Вектор ТиС, 2010. – 562с. (§1.8).

12.Степанов, С.Е. Особенности пуска синхронных двигателей большой мощности. / С.Е. Степанов // Сб. тезисов докладов XVI Научно-практической конференции ОАО “Газпром” «Проблемы развития газовой промышленности Сибири», - Тюмень, ТюменНИИгипрогаз, 2010. – С. 189-190.

13.Kryukov, O.V. Optimization of Gas-Compressor Units Synchronous Electric Drives Dynamic Modes. / O.V. Kryukov, I.E. Rubtsova, S.E. Stepanov // Proceedings of 13th International Conference on Electromechanics, Electrotechnology, Electromaterials and Components (ICEEE-2010), - Alushta, September 2010.

14.Воронков, В.И. Векторное управление возбуждением синхронных двигателей газоперекачивающих агрегатов / В.И. Воронков, С.Е. Степанов, В.Г.

Титов // Труды VI Международной конференции по автоматизированному электроприводу (АЭП-2010), Тула, 27 сент. - 1 окт. 2010.

15. Рубцова, И.Е. Теоретическое обоснование и новые аппаратные возможности энергосберегающих ЭГПА / И.Е. Рубцова, Д.Г. Садиков, С.Е.

Степанов и др. // Тезисы доклада IV МНТК «Газотранспортные системы:

настоящее и будущее» (GTS-2011), ООО «Газпром ВНИИГАЗ», 26-27 сентября 2011. – С.112.

Личный вклад автора. В работах, написанных в соавторстве, автору диссертации принадлежат: разработка математических моделей и оптимизация системы автоматического регулирования возбуждения СД [3,5,12,13], принципы организации архитектуры и аппаратных средств идентификатора угла нагрузки [1,2,9,10], методика расчта и оптимизации энергосберегающих алгоритмов ЭГПА [6,8,14], методология и реализация компьютерных систем моделирования [4,7,11,15].



 



Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.