Энергетические характеристики электроприводов насосов

В промышленных условиях необходимость определения КПД электродвигателей возникает при оценке эффективности эксплуатации насосных агрегатов, определении сроков проведения ТОР и уточнении значений КПД после ремонта ротора, замены подшипников, перемотки статора и т.д.

Перед проведением испытаний по определению КПД электродвигателей в промышленных условиях не обязательно точное знание нагрузки на валу со стороны магистрального насоса. Единственно нужно, чтобы электродвигатель работал в обычном режиме и выполнял свои функции.

Электродвигатель, работающий в обычном режиме, потребляет из сети определенную мощность, которая затрачивается на полезную отдаваемую насосу механическую энергию и на потери в двигателе. Различают: 1) потери в меди статора; 2) потери в стали; 3) потери добавочные; 4) потери в меди ротора; 5) потери механические. Первые три потери можно считать потерями в статоре и две последние — частью энергии, идущей через воздушный зазор в ротор.

Рассмотрим составляющие потерь отдельно.

Потери в меди статора - это потери в обмотках статора. Они изменяются пропорционально квадрату тока статора, т.е. почти пропорционально квадрату нагрузки.

Потери в стали - это постоянные потери, не зависимые от нагрузки. Однако они изменяются пропорционально квадрату магнитного потока в электродвигателе, т.е. пропорционально квадрату напряжения.

Потери добавочные - это общая категория, включающая ряд небольших потерь (от потоков рассеяния статора, от высших гармонических намагничивающих сил статора и ротора, от зубчатости статора и ротора), изменяющихся пропорционально нагрузке. Для  электродвигателей   мощностью   1000 кВт и


выше их можно принять за 0,9 % от отдаваемой мощности при их полной нагрузке.

Потери в меди ротора - это потери в обмотках ротора. Они изменяются пропорционально квадрату нагрузки на валу.

Механические потери можно считать постоянными для большинства электродвигателей. Эти потери состоят из потерь на трение в подшипниках и на преодоление сопротивления воздуха.

Необходимо отметить, что составляющие потерь в стали и добавочных потерь можно найти как в статоре, так и в роторе. Эти потери зависят от частоты. Поскольку мы рассматриваем только рабочий режим, при котором у применяемых на НПС асинхронных электродвигателей скольжение составляет не более 1,0 % и при этом частота тока ротора составляет менее 1 Гц, то эти потери принимаем независимыми от частоты.

Чтобы определить целесообразность измерения КПД электродвигателя на НПС, были проведены испытания электродвигателя, по которому имелись все данные заводского испытания. Затем результаты промышленного испытания сравнивались с данными заводского испытания.

Промышленные испытания проводились на НПС действующего нефтепровода. Испытывался электродвигатель типа СТД-8000-23У4 со следующими данными: мощность 8000 кВт, напряжение 10 кВ, ток статора 527 А, коэффициент мощности 0,9, КПД 97,7 %, напряжение возбуждения 156 В, ток возбуждения 262 А. Нагрузкой электродвигателя является магистральный нефтяной насос типа НМ 10000-210 с ротором на подачу 12 500 Ï3/˜.

При проведении испытания были измерены: ток статора, ток ротора, напряжение на зажимах электродвигателя, напряжение возбуждения, активная и реактивная мощности. Для чего использовался измерительный комплект К506 класса точности 0,5, который подключался в цепь учета электроэнергии в ячейке ЗРУ данного электродвигателя.

Из-за трудностей измерения сопротивления обмоток статора и ротора были использованы данные заводских испытаний, которые пересчиты-вались на рабочую температуру, замеренную в ходе испытаний. Насосный агрегат эксплуатировался в режиме, отвечающем технологическим требованиям.

В результате испытаний получены следующие данные: ток статора 402 А, напряжение 10,2 кВ, ток возбуждения 91 В, активная мощность 7355 кВт, реактивная мощность 920 квар, средняя температура обмоток 77 °С.


Таблица   11.3

Сравнение паспортного и действительного значения КПД

Тип электродвигателя

Потери по заводским испытаниям,  Вт

äèÑ, %

механические

в стали

паспортные

при минимальных значениях параметров

при максимальных значениях параметров

ëíÑ-800 СТД-1000 СТД-1250 СТД-1600 ëíÑ-2000 ëíÑ-25002 СТД-3150 ëíÑ-5000 ëíÑ-6300 ëíÑ-8000

4700 6350 12100 12 550 12 750 21250 23 750 29250 55 500 64 000

5200 7980 8650 9500 10000 14 500 17 750 22 500 23 500 32 000

96,0 96,3 96,8 96,9 96,9 97,2 97,3 97,6 97,6 97,9

97,4 97,3 97,0 97,4 97,6 97,3 97,5 97,7 87,5 97,6

95,3 95,3 95,5 96,1 96,5 96,3 97,1 96,6 96,7 96,7

Сопротивления обмоток, измеренные при заводских испытаниях при температуре 15 °С, составляли для статора 0,047 Ом и для ротора 0,405 Ом. Откорректировав эти значения сопротивлений на 77 °С, вычислили потери в меди статора 28 818 ÇÚ Ë ротора 12 267 ÇÚ.

Поскольку добавочные потери составляют 0,9 % от полной мощности на выходе, то в данном случае при нагрузке 92 % они равны 66 195 ÇÚ.

Для минимальных и максимальных допустимых значений напряжения, токов статора и ротора, температуры обмоток рассчитаны значения КПД электродвигателей типа СТД. Как показывают расчеты, при эксплуатации данных электродвигателей в условиях НПС значения их КПД практически совпадают с паспортными (табл. 11.3).

Поэтому при оценке эффективности эксплуатации насосных агрегатов на НПС можно пользоваться паспортными значениями КПД, а для точного определения значения КПД электродвигателей в условиях НПС можно пользоваться комплектом.

ищи здесь, есть все, ну или почти все