8. Электродвигатель должен иметь взрывозащищённое исполнение.

9. Система управления электропривода должна работать в составе автоматизированной системы управления НПС.

1.3. Качественный выбор системы электропривода

Выбор электродвигателя для системы электропривода выполняют, учитывая пусковые и нагрузочные режимы, условия обслуживания, требования к стабильности частоты вращения и режим потребления реактивной мощности на предприятии. По двум первым факторам преимущество имеют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, а по двум другим – синхронные. Насосные залы для перекачки нефти относятся к классу взрывоопасных, поэтому двигатели постоянного тока с щёточно-коллекторным механизмом для системы электропривода МНА не используют.

К преимуществам синхронных двигателей по сравнению с асинхронными относятся:

1. Возможность регулирования значения и знака реактивной мощности.

2. Коэффициент полезного действия СД, как правило, на 1–3 % выше, чем у АД той же мощности.

3. Наличие относительно большого воздушного зазора повышает надёжность эксплуатации в условиях возможных перегрузок двигателя.

4. Напряжение сети влияет на критический момент СД меньше, чем на критический момент АД.

К преимуществам асинхронных двигателей по сравнению с синхронными относятся:

1. Простота конструкции и процедуры пуска.

2. Лучшая управляемость в аварийных режимах, связанных с провалами напряжения из-за возмущений в системе электро­снабжения: электромагнитные процессы в АД затухают быст­рее, чем в СД, и не требуют мероприятий и средств для обес­печения гашения поля.

3. АД менее продолжительное время, чем СД, подпитывают место короткого замыкания и, следовательно, оказывают менее вредное влияние на элементы системы электроснабжения.

4. Системы автоматического повторного пуска (АПВ) и само­запуска АД проще, чем системы АПВ СД.

5. АД более приспособлены для работы во взрывоопасных и сы­рых помещениях.

6. Менее квалифицированное обслуживание.

7. Не требуют систем возбуждения.

8. Стоимость и масса у АД на 15 – 20 % ниже аналогичных показателей СД с учётом системы возбуждения.

Преимущества АД в наибольшей степени проявляются электроприводах малой и средней мощности до 3,0 МВт, когда нет необходимости в установке дорогостоящих статических конденсаторов больших мощностей.

Учитывая указанные достоинства и недостатки обоих типов электродвигателей, выбираем для системы электропривода магистрального насосного агрегата АД с короткозамкнутым ротором.

Перечисленным выше требованиям к системе электропривода способен удовлетворить только регулируемый электропривод. Плавное и экономичное регулирование скорости АД можно осуществить путём изменения частоты напряжения питания с помощью преобразователя частоты (ПЧ).

Современные средства микропроцессорной техники позволяют формировать сложные законы управления АД, близкие по качеству регулирования момента, скорости и других величин к электроприводам с двигателями постоянного тока. Это становится возможным, если раздельно воздействовать на две составляющие статорного тока АД: намагничивающую определяющую значение магнитного потока двигателя, и ортогональную ей составляющую тока, определяющую момент АД. Такое управление составляющих тока для каждой фазы АД получило название векторного управления [7]. При векторном управлении электродвигатель во всем диапазоне регулирования работает с малой величиной скольжения ротора (малыми потерями скольжения), сохраняет высокий коэффициент полезного действия и жёсткость механических характеристик.

1.4. Расчёт мощности электродвигателя и преобразователя частоты

1.4.1. Определение кинематической схемы электропривода

Центробежный насос типа НМ 1250-260 рассчитан на номинальную скорость вращения 3000 об/мин и, следовательно, не требует использования редукторов при подключении к электродвигателю. Соединение валов электродвигателя и насоса осуществляют через упругую муфту (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Кинематическая схема электропривода

1.4.2. Расчёт статического момента центробежного насоса

Рассчитаем статический момент на валу насоса при номинальной и максимальной скоростях вращения в режиме максимальной подачи рассматриваемого нефтепровода.

Статический момент на валу насоса при номинальной скорости можно определить по формуле:

где ρ – плотность жидкости (возьмём максимальную плотность для перекачиваемой нефти), ρ = 850 кг/м3;

Qmax – максимальная производительность нефтепровода, 1250 м3/с;

НQmax – напор, развиваемый насосом при подаче Qmax, НQmax = 260 м;

hн – КПД насоса;

ωн – номинальная скорость вращения насоса.

Момент на валу насоса при максимальной скорости, учитывая уравнение (1.7), можно найти следующим образом:

1.4.3. Выбор электродвигателя

Рассчитаем мощность электродвигателя при номинальной скорости в режиме максимальной подачи для рассматриваемого нефтепровода:

Приведём также полученную мощность электродвигателя к максимальной скорости вращения насоса по следующей формуле, учитывая формулу (1.7):