Часто на НПС магистральных нефтепроводов по требованиям энергосистем поддерживается повышенное напряжение. Представляет интерес, как работают в этих условиях асинхронные электродвигатели на НПС.
Анализ энергетических характеристик асинхронных электродвигателей типа В АО, служащих приводом к вертикальным подпорным насосам, показал, что когда напряжение сети повышено на 10 %, то для электродвигателя ВАО-560:
скольжение ротора уменьшается в среднем в 1,2-1,3 раза, что приводит к уменьшению тока ротора на 10—20 %. Частота вращения при этом увеличивается на 2—5 об/мин;
электрические потери в статоре и роторе уменьшаются примерно на 12 %;
момент на валу электродвигателя с учетом вентиляторного характера нагрузки возрастает в среднем на 0,2-0,5 %, а мощность на валу - на 0,5 %.
Поток статора увеличивается пропорционально напряжению, т.е. на 10 %, что согласно характеристике холостого хода приводит к росту намагничивающей составляющей тока статора 20-25 %.
Потери в стали возрастают пропорционально квадрату напряжения, т.е. на 20 %. Поскольку потери в стали в номинальном режиме составляют около 35 % от суммарных потерь, последние возрастут на 1-2 %. В результате КПД электродвигателя остается практически неизменным.
Реактивная мощность, потребляемая двигателем, возрастает на 14 %, что обусловливает снижение коэффициента мощности от номинального значения до 0,87.
Из изложенного следует, что повышенное на 10 % напряжение на НПС практически не влияет на КПД и скольжение электродвигателя, а следовательно, и на подачу насоса. Однако увеличивается потребление реактивной мощности из сети.
Одной из наиболее часто встречающихся причин неудовлетворительной работы насосных агрегатов, в частности вертикального исполнения, является нагрев выше допустимой температуры верхнего подшипникового узла электродвигателя. Указанный узел включает два подшипника качения, один из которых воспринимает радиальную и частично осевую, другой -основную долю осевой нагрузки, действующей на ротор насоса.
Несовершенство конструкции подшипникового узла зачастую приводит к тому, что вся нагрузка воспринимается только одним подшипником, работающим в нерасчетном режиме, что приводит к повышению температуры и срабатыванию защиты по температуре. В этом случае целесообразным является нарезка на валу электродвигателя резьбы с установкой гайки для прижатия подшипников одного к другому, что обеспечивает, как показал опыт эксплуатации электродвигателей типа ВАО вертикальных подпорных агрегатов, более благоприятные условия их эксплуатации.
В соответствии с инструкцией по эксплуатации электродвигателей типа ВАО предполагается применение смазки ЭШ-176. Высокая вязкость этой смазки, особенно при эксплуатации в зимнее время, способствует нагреву верхнего подшипникового узла электродвигателя. Замена упомянутой смазки Литол позволила существенно повысить наработку на отказ по узлу подшипника.
С целью повышения надежности электродвигателей, используемых в вертикальных подпорных агрегатах, институтом ВНИИВЭ была разработана модификация электродвигателя BAO2-800L4 к насосу НПВ 5000-120М, в котором в качестве верхней опоры используется пара подшипников: шариковый радиальный 326 и радиальноупорный с фторопластовым сепаратором 46330Л, причем вместо консистентной смазки, применяемой в серийных электродвигателях, которая не обеспечивает удовлетворительного отвода тепла (что особенно сказывается в летний период при высокой температуре окружающего воздуха) используются жидкие минеральные масла, причем система смазки и охлаждения подшипников выполнена циркуляционной.
Распространенной причиной отказов являются короткие замыкания во вводах электродвигателя. После соответствующей доработки, связанной с разнесением кабелей относительно друг друга и дополнительной изоляцией, отказы, вызванные замыканием, прекратились.
