Методические указания по выбору и применению асинхронного частотно-регулируемого электропривода мощностью до 500 квт врд 39 10-052-2001 (стр. 1 из 13)
ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ГАЗПРОМ"
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ
«Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ»
Система нормативных документов в газовой промышленности
ВЕДОМСТВЕННЫЙ РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ВЫБОРУ И ПРИМЕНЕНИЮ АСИНХРОННОГО ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА МОЩНОСТЬЮ ДО 500 кВТ
ВРД 39-1.10-052-2001
УДК 62-83 (083.74)
Дата введения 22.11.2001 г.
Предисловие
РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ», Управлением энергетики ОАО "ГАЗПРОМ"
СОГЛАСОВАН Начальником Управления энергетики ОАО «ГАЗПРОМ» Г.Р. Шварцем 21.11.2001 г.
ВНЕСЕН Управлением энергетики ОАО «ГАЗ ПРОМ»
УТВЕРЖДЕН Членом Правления ОАО «ГАЗПРОМ» Б.В. Будзуляком 22.11.2001 г.
ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ 22.11.2001 г.
ВВОДИТСЯ ВПЕРВЫЕ
ИЗДАН Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ»
ВВЕДЕНИЕ
Настоящее Руководство разработано для применения производственными, проектными и научными организациями ОАО «Газпром» при проектировании строящихся и техническом перевооружении существующих объектов, оснащаемых частотно-регулируемым асинхронным электроприводом мощностью до 500 кВт, с целью повышения эффективности технологических процессов в газовой промышленности. В ведомственном руководящем документе «Методические указания по выбору и применению асинхронного частотно-регулируемого электропривода мощностью до 500 кВт» изложены основные требования и расчетные соотношения по выбору и применению частотно-регулируемого асинхронного электропривода, его составных элементов и устройств.
Руководство разработано коллективом сотрудников ООО «ВНИИГАЗ». Разработчики: Комягин А.Ф., главный научный сотрудник, д.т.н., академик АГН., Штин Е.А., ведущий инженер. Руководитель разработки: Медведев В.А., начальник лаборатории комплексных систем электропривода в технологических процессах, ООО «ВНИИГАЗ».
В разработке принимали участие представители Управления энергетики ОАО «ГАЗПРОМ»: Лезнов В.Б., зам.начальника отдела; Матвейчук П.А., главный технолог, к.т.н.
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1 Область применения
Одной из тенденций в области энергосберегающих технологий последних лет является применение частотно-регулируемых приводов на основе асинхронных короткозамкнутых электродвигателей и полупроводниковых преобразователей частоты, снижающих потребление электрической энергии, повышающих степень автоматизации, удобство эксплуатации оборудования и качество технологических процессов. На производственных объектах газовой промышленности установлены десятки тысяч асинхронных электродвигателей мощностью до 500 кВт и напряжением до 1000 В. Они используются в качестве приводов вспомогательных устройств, обслуживающих основное технологические оборудование и производственные процессы, в основном это вентиляторы и насосы.
Существуют различные способы управления производительностью вентиляторов и насосов: дросселирование нагрузки, снижение единичной мощности агрегатов и увеличение их количества и т.д. Наиболее эффективным способом является регулирование скорости вращения. Применение частотно-регулируемого привода на насосах и вентиляторах позволяет обеспечить снижение потребляемой мощности на 5¸30% за счет исключения в водяных и воздушных трактах дросселей и заслонок, а также улучшения технологических процессов. Наряду с этим частотно-регулируемый привод дает ряд дополнительных преимуществ:
- экономию тепла в системах горячего водоснабжения за счет снижения потерь воды, несущей тепло;
- возможность создавать при необходимости напор выше номинального;
- уменьшение износа основного оборудования за счет плавных пусков, устранение гидравлических ударов, снижение напора;
- снижение шума;
- возможность комплексной автоматизации систем;
- возможность оптимизации выбора оборудования и его комплектной поставки.
1.2 Общие положения
Структурная схема частотно-регулируемого привода с его составными элементами и преобразователем приведена на рис. 1.
Рис. 1 Структурная схема частотно-регулируемого привода
1 - кабель сети, 2 - сетевые предохранители, 3 - автоматический выключатель, 4 - сетевой дроссель, 5 - фильтр радиопомех, 6 - преобразователь частоты, 7 -тормозной резистор, 8 - синус (L-R-C) фильтр, 9 - тепловое реле, 10 - кабель двигателя, 11 - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, 12 - заземление
Как видно из рисунка, частотно-регулируемый привод нужно рассматривать в совокупности с источником электроснабжения, коммутационными аппаратами, кабелями сети, кабелями двигателя, кабелями управления, фильтрами, заземлением, дополнительными устройствами, электродвигателем, преобразователем частоты, а также условиями их монтажа на объекте и режимами работы всего оборудования.
В ведомственном руководящем документе «Методические указания по выбору и применению асинхронного частотно-регулируемого электропривода мощностью до 500 кВт» изложены основные требования и расчетные соотношения по выбору параметров частотно-регулируемого асинхронного электропривода, его составных элементов и устройств. Эти требования и расчеты дополняют ГОСТ 24607-88 «Преобразователи частоты полупроводниковые. Общие технические требования» в части применения его на объектах ОАО «Газпром». Дополнительные рекомендации основываются на российских и приведенных в справочном Приложении А зарубежных стандартах и нормах.
1.3 Нормативные ссылки
В настоящем ВРД сделаны ссылки на следующие стандарты:
- ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения»;
- ГОСТ 24607-88 «Преобразователи частоты полупроводниковые. Общие технические требования»;
- ГОСТ 26567-85 «Преобразователи частоты полупроводниковые. Методы испытаний»;
- Международные и национальные стандарты стран, регламентирующие применение частотно-регулируемого асинхронного электропривода (приведены в справочном Приложении А).
2 ВЫБОР И СОГЛАСОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
В составе частотно-регулируемого асинхронного электропривода выбор и согласование параметров преобразователя частоты и асинхронного короткозамкнутого двигателя является главным вопросом.
Для выбора двигателя и преобразователя частоты нужно учитывать следующие параметры [1]:
- диапазон регулирования частоты вращения двигателя (для определения числа полюсов двигателя и номинальной частоты вращения двигателя);
- нагрузочную характеристику (она определяет ограничения, связанные с охлаждением двигателя и выходом в зону ослабленного поля, т.е. на частоту вращения ротора двигателя выше его номинальной по техническим условиям на двигатель);
- требуемый крутящий момент двигателя (он требуется для определения мощности двигателя);
- тип и мощность преобразователя частоты, учитывая следующие особенности:
- управление одним двигателем или группой;
- двигатель погружной;
- двигатель взрывозащищенный;
- двигатель двухскоростной.
Выбор преобразователя частоты и двигателя для вентилятора/насоса сводится к выполнению алгоритма, представленного на рис.2. Алгоритмы описываются ниже приведенными формулами.
Расчет требуемого крутящего момента на валу двигателя
, (н·м). (2.1) 
, (кгс·м). (2.2)где РН - мощность нагрузки в кВт;
N - число оборотов двигателя, об/мин;
ТН - крутящий момент на валу двигателя, (н·м) или (кгс·м).
Необходимо проверять мощность на валу с учетом момента нагрузки и условий окружающей среды. Обычно когда температура уменьшается, мощность на валу увеличивается [2].
Предварительный выбор двигателя/преобразователя на основе данных и расчетов
а) Выбор мощности двигателя: РДВ. > РНАГРУЗКИ, (кВт).
Мощность двигателя должна быть больше мощности нагрузки.
б) Выбор мощности преобразователя частоты.
Мощность преобразователя частоты выбирается так, чтобы номинальный ток двигателя (IДВ) был меньше или равен току на выходе преобразователя частоты (IПЧ)
IПЧ ³ IДВ, А.
Расчет момента инерции
JB - момент инерции вентилятора (кг·м2) берется из Технических условий завода-изготовителя;
- эффект маховика (кгс·м); 
;JДВ - момент инерции двигателя (кг·м2) берется из Технических условий завода-изготовителя.
Суммарный момент инерции равен
. (2.3)Примечание. Когда между двигателем и вентилятором передача крутящего момента осуществляется через шкив и ремень необходимо учитывать момент инерции шкива и проскальзывание ремня.
Проверка времени ускорения
(с), (2.4)