По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

Диагностика мощных приводных электродвигателей турбокомпрессоров

Бугрезов А.Б. д-р техн. наук, ООО «ТСН-электро» (Н. Новгород)
Проскуряков Д.В. д-р техн. наук, ООО «ТСН-электро» (Н. Новгород)
Крюков О.В. д-р техн. наук, ООО «ТСН-электро» (Н. Новгород)
Гуляев И.В. д-р техн. наук, Мордовский государственный университет им. Н.И. Огарева (Саранск)

Приведен анализ мониторинга работы приводных электродвигателей электроприводных газоперекачивающих агрегатов на компрессорных станциях магистрального транспорта газа. Представлена статистика эксплуатации синхронных машин типа СТД на компрессорных станциях ПАО «Газпром» за последние 30 лет. Выявлены факты снижения ресурса и технического состояния с анализом безопасности функционирования приводных турбокомпрессоров на объектах. Доказано, что первопричиной отказов ЭГПА являются 4 эксплуатационных факторов, в основном влияющие на надежности изоляции статорных обмоток высоковольтных электродвигателей. Представлены штатные и новые аппаратные средства оперативного мониторинга технического состояния и прогнозирования безаварийной работы синхронных двигателей. Предложена последовательность этапов разработки встроенных систем оперативного мониторинга изоляции синхронных машин мегаваттного класса с методами получения алгоритмического и ПО систем. Представлены результаты практической реализации систем диагностики на компрессорных станциях. Показано, что внедрение новых современных средств мониторинга технического состояния агрегатов и прогноза их ресурса на компрессорных станциях позволяет значительно снизить эксплуатационные расходы и повысить безопасность и безаварийность работы в штатных режимах, а также осуществить переход к техническому обслуживанию и ремонту по фактическому состоянию электроприводов газоперекачивающих агрегатов.

Литература:

1. Крюков О. В., Серебряков А. В . , Макриденко Л. А. и др. Мониторинг и прогнозирование технического состояния электромеханических систем энергетики / М.: ВНИИЭМ, т. 1. 2017.

2. Крюков О.В., Краснов Д.В. Перспективы применения преобразователей частоты для регулирования производительности ЭГПА // Газовая промышленность. 2014. № 6. С. 86–89.

3. Воронков В.И., Рубцова И. Е., Крюков О. В. Электроснабжение и электрооборудование линейных потребителей магистральных газопроводов // Газовая промышленность. 2010. № 3. С. 32–37.

4. Захаров П. А., Киянов Н. В., Крюков О. В. Системы автоматизации технологических установок для эффективного транспорта газа // Автоматизация в промышленности. 2008. № 6. — С. 6–10.

5. Крюков О.В. Мониторинг условий эксплуатации электродвигателей газоперекачивающих агрегатов // Контроль. Диагностика. 2016. № 12. С. 50–58.

6. Васенин А.Б., Крюков О.В. Энергоэффективные и экологичные установки воздушного охлаждения // В сборнике: Великие реки» 2017. Труды научного конгресса 19-го МНПФ. НГАСУ. 2017. С. 93–96.

7. Крюков О.В., Степанов С.Е., Серебряков А.В. Современный подход к организации ремонта по данным прогноза технического состояния и ресурса электрооборудования // Газовая промышленность. 2017. № 8 (756). С. 84–89.

8. Крюков О.В., Серебряков А.В. Экологические направления электроснабжения и задачи энергосбережения при реконструкции объектов ОАО «Газпром» // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2015. № 8. С. 23–33.

9. Репин Д. Г., Крюков О. В. Концепты системы мониторинга технического состояния компрессорных станций // Контроль. Диагностика. 2017. № 12. С. 30–35.

10. Крюков О.В., Мещеряков В.Н., Гуляев И.В. Электроприводы на основе машины двойного питания и асинхронного вентильного каскада с преобразователями в цепях статора и ротора // Саранск: МГУ, 2020.

11. Крюков О.В., Степанов С. Е. Модернизация систем управления ЭГПА в условиях действующих КС // В сб.: Проблемы автоматизации и управления в технических системах. МНТК под ред. М.А. Щербакова. 2013. С. 29–32.

12. Васенин А.Б., Крюков О.В. Проектирование электромеханической части и систем управления энергетических установок газотранспортных потребителей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2011. № 5–1. С. 47–51.

13. Vasenin A.B., Kryukov O.V., Serebryakov A.V. Adaptive control algorithms of autonomous generator complexes // В книге: Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты. Труды МКЭЭЭ-2016. 2016. С. 133–135.

14. Крюков О. В., Серебряков А. В. Активноадаптивные алгоритмы управления и мониторинга автономными энергетическими комплексами // В сборнике: Пром-Инжиниринг. Труды II МНТК. ЮУрГУ. 2016. С. 286–290.

15. Крюков О.В. Алгоритмы быстрого преобразования Уолша в микропроцессорных системах управления электроприводом // Известия ВУЗов. Электромеханика. 2005. № 4. С. 39–44.

16. Kryukov O.V., Gulyaev I.V., Teplukhov D.Y. Method for stabilizing the operation of synchronous machines using a virtual load sensor // Russian Electrical Engineering. 2019. Т. 90. № 7. С. 473–478.

17. Крюков О. В. Моделирование и микропроцессорная реализация электромеханических систем // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. 2015. № 3. С. 55–61.

18. Крюков О.В. Параметрическая идентификация технического состояния электроприводных ГПА // В сборнике: XIII Всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2019. ИПУ им. В.А. Трапезникова РАН. 2019. С. 558–563.

19. Kryukov O. V., Serebryakov A. V. Energy efficient power supply systems of oil and gas pipelines electric drives // Bulletin of South Ural State University. Series: Power Engineering. 2017. Т. 17. № 3. С. 102–110.

20. Крюков О. В. Комплексный анализ условий эксплуатации электродвигателей ГПА // Компрессорная техника и пневматика. 2013. № 4. С. 14–19.

21. Sonin Y.P., Bainev V.F., Gulyaev I.V. Static characteristics of contactless asynhronized thyratron motors // Russian Electrical Engineering. 1994. Т. 65. № 9. С. 20–29.

22. Мещеряков В.Н., Ласточкин Д.В., Крюков О.В. Приложения теории нечетких множеств для обработки данных и задач прогнозирования в системах АЭП // В сб.: Современные сложные системы управления. Мат. XII МНПК. 2017. С. 153–158.

23. Крюков О. В., Леонов В. П., Федоров О. В. Применение микропроцессорной техники в нагружающих устройствах // Двигателестроение. 1987. № 7. С. 37–43.

24. Крюков О.В. Оптимальное управление технологическим процессом магистрального транспорта газа // В сборнике: XII Всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2014. Ин-т проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН. 2014. С. 4602–4613.

25. Kryukov O.V., Blagodarov D.A., Dulnev N.N. Intelligent control of electric machine drive systems // В сборнике: 2018 10th International Conference on Electrical Power Drive Systems, ICEPDS 2018 — Conference Proceedings 10. 2018. С. 8571670.

26. Васенин А.Б., Степанов С. Е., Крюков О.В., Титов В. Г. Реализация капсулированных электроприводных ГПА на объектах ПАО «Газпром» // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2020. Т. 63. № 1. С. 31–37.

Введение. В настоящее время состояние газотранспортной техники и проблемы электроприводных газоперекачивающих агрегатов (ЭГПА) на компрессорных станциях (КС) характеризуются следующими особенностями [1–3]:

• За 50 лет в ОАО «Газпром» построено свыше 160. 000 км магистральных газопроводов (МГ) и 4000 КС с долей ЭГПА около 14 %. На КС используются около 700 высоковольтных синхронных двигателей (СД) мегаваттного класса РΣ = 6 млн кВт.

• Более 70 % парка ЭГПА имеет срок службы более 20 лет, а отдельные свыше 30–40 лет. Практически все элементы ЭГПА выработали свой ресурс и устарели морально.

• Некоторые МГ работают в режимах падающей газоподачи и потребления. Это приводит к изменению режимов и энергетических свойств ЭГПА и выводу агрегатов из эксплуатации.

• Отсутствие отечественного рынка конкурентоспособной продукции для модернизации ЭГПА, а использование иностранных предложений в основном не рентабельно.

• Тарифные перекосы цен на газ и электроэнергию. Использование ЭГПА на новых КС допустимо при соотношении стоимости 1 м3 газа к 1кВт×ч электроэнергии более 3,7–4,5.

Все это предопределило необходимость разработки системного подхода при модернизации ЭГПА на объектах ПАО «Газпром» с использованием современных средств и методов оперативного диагностирования технического состояния ЭГПА и достоверного прогноза его работоспособности и ресурса для перехода к ТОиР по фактическому состоянию агрегатов [4–9].

Основные этапы создания системы мониторинга следующие [10–12]:

1. Статистическая обработка отказов электродвигателей и исследование эксплуатационных факторов влияющих на техническое состояние ЭГПА.

2. Математическое описание и анализ физических процессов изменения основных факторов повреждаемости и параметров синхронных электродвигателей.

3. Разработка аппаратных средств, интеллектуальных датчиков, алгоритмов и ПО для обработки данных о техническом состоянии машин.

4. Синтез встроенной системы оперативного мониторинга технического состояния ЭГПА.

Для Цитирования:
Бугрезов А.Б., Проскуряков Д.В., Крюков О.В., Гуляев И.В., Диагностика мощных приводных электродвигателей турбокомпрессоров. Современные методы технической диагностики и неразрушающего контроля деталей и узлов. 2021;4.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала