Екіжақтан қоректенетін машина негізіндегі электржетектің сипаттамалары
8
9
10
11
Аңдатпа
Бұл дипломдық жобада газ тасымалдаушы құрылғының өнімділігін
басқару үшін екіжақтан қоректенетін машина негізінде жасалған реттелмелі
электржетегін қолдану мәселелері қарастырылған және мұндай
электржетектерін қолдану кезіндегі энергоүнемдеу мәселелері қарастырылған.
Екі жақтан қоректенетін машинаның жұмыс принципі, негізгі теңдеулері,
сипаттамалары, электржетек жүйесінің техника-экономикалық көрсеткіштері
анықталған. Экономикалық бөлімде құрылғының экономикалық тиімділігі
анықталды. Еңбекпен қорғау бөлімінде еңбек қауіпсіздігі, жұмыспен
қамтамасыз ету, жерлендіруді есептеу, өртке қарсы шаралар қарастырылды.
Аннотация
В этом дипломном проекте рассматриваются вопросы применения
автомата для перевозки газа, на основе машины запитанной с двух сторон с
регулируемым электроприводом, а так же экономия энергии во время
использования таких электроприводов для управления продуктивностью.
Принципы работы машины запитанной с двух сторон, основные уравнения,
описания, выяснены технико-экономические показатели системы
электропривода.
В
экономическом отделе выяснились
экономическая
эффективность аппарата. В отделе защиты труда предусмотрены безопасность
труда, обеспечение работой, расчеты по заземлению, противопожарные меры.
12
Мазмұны
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...14
1 ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .17
1.1 Газ тасымалдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .17
1.2 Турбомеханизмдердің өнімділігін реттеу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..19
1.3 Турбомеханизмдердің реттелмелі электржетектеріне шолу ... ... ... ... ... ... ..24
1.4 Компрессордың электржетектеріне шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .25
2. АРНАЙЫ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...30
2.1 Екі жақтан қоректенетін машина негізіндегі электржетегінің статикалық
сипаттамалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...30
2.2 Екі жақтан қоректенетін машина негізіндегі электржетегінің негізгі
теңдіктері мен сипаттамалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..34
2.3 Екіжақтан қоректенетін машина негізіндегі электржетектің
сипаттамалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 46
2.4 Электржетек жүйесінің техника-экономикалық көрсеткіштері ... ... ... ... ... 52
2.5 Екіжақтан қоректенетін машинаның теңдіктерін алу ... ... ... ... ... ... ... ... ... .62
2.6 Екіжақтан қоректенетін машина негізіндегі электржетегінің өтпелі
процесстері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...60
3 ЭКОНОМИКАЛЫҚ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..70
3.1 Экономикалық түсініктме ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..70
3.2 Компрессорлық құрылғының өнімділігін автоматты реттеу жүйесіндегі
АБЖ-н енгізу мен өндіруге жұмсалатын шығындарды есептеу ... ... ... ... ... ... .70
3.3 Экономикалық есептеулер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...71
3.4 Автоматтандыру жүйесін өңдеу мен пайдалануға жұмсалатын қаражатты
есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..71
3.5 Өңдеушілер жалақысы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...71
3.6 Құрастыруға кеткен шығындарды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..72
3.7 Автоматты техникалық өнімдердің есептелуі кезіндегі шығындар ... ... ... ..72
3.8 АБҚ-ны пайдалануға дейінгі эксплуатациялык шығындарды есептеу ... ... 73
4. ЕҢБЕК ҚОРҒАУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...71
4.1 Қазақстан Республикасының еңбек кодексі. Еңбек тәртіптемесінің
ережелері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..71
4.1.1 Жұмыс берушінің даярлау, қайта даярлау және біліктілікті арттыру
жөніндегі құқықтары мен міндеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..7 1
4.1.2 Қауіпті және зиянды өндірістік факторланың анализдері ... ... ... ... ... ... ..71
4.2 Ұйымдастыру шаралары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..77
4.2.1 Оператордың жұмыс орнын ұйымдастыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...78
4.2.2 Механикалық әрекеттерден қорғану ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..78
4.2.3 Электр қауіпсіздікпен қамтамасыз ету ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..79
4.2.4 Жерлендіруді есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 79
4.3 Санитарлы - гигиеналық шаралар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .80
4.3.1 Оператор жұмыс орнындағы ауаны тазартуды ұйымдастыру ... ... ... ... ..796
13
4.3.2 Метереологиялық шарттарды қамтамасыз ету ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .81
4.4 Табиғи және жасанды жарықты ұйымдастыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 82
4.4.1 Оператор бөлмесіндегі ауа алмасудың есебі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 82
4.4.2 Тұрмыс ғимараттарын қамтамасыз ету ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..80
4.4.3 Өртке қарсы шаралар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... .80
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .86
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... . ... ...Ошибка! Закладка не определена.
14
Кіріспе
Өндірістік процесстердің сапасына деген технологиялық талаптардың
жоғарлауы, өндірістің әртүрлі салаларына реттелетін электржетегін енгізуді
талап етуде.
Айнымалы ток машиналарының математикалық теориясының дамуы,
жартылай өткізгіштер негізіндегі түрлендіргіштердің жасалуы, басқарудың
қазіргі заманғы жабдықтарының қолданылуы реттелмелі электржетегінің
негізгі түрі болып табылатын асинхронды электржетегінің жоғары сенімді
және сапалы түрлерін жасауға мүмкіндік берді.
Электржетегі саласындағы әдебиеттер мен матераилдарға шолу көрсетіп
отырғандай 2002 жылы еуропа нарқында сатылған реттелмелі
электржетектердің 68 % - асинхронды электржетектер, 15 %- тұрақты ток
электржетектері, 17 % - механикалық және гидровликалық жетектер құраған.
Өндіріске енгізілетін реттелмелі асинхронды электржетектерінің
басымдылығы болашақта да сақталып қалады, себебі қуаты 100 кВт дейінгі
шығарылатын асинхронды қозғалтқыштар тұрақты ток қозғалтқыштарынан
40-50 есе көп.
Реттелмелі электржетектерінің кеңінен қолданылуы қазіргі заманғы
электржетегі электр энергиясын механикалыққа түрлендіретін өндірістің тек
қана қуатты элементі емес, сонымен қатар технологиялық процесстерді
басқарушы құрылғы ретіндеде қарастырылады, себебі өндірістік
процесстердің сапасы көптеген жағдайда реттелмелі электржетегін басқару
жүйесімен атқарылады.
Энергия тасымалдауышыларға деген бағаның өсуіне байланысты, атап
айтсақ электрэнергиясына деген өсуіне
байланысты және электр
өндірушілердің мүмкіншіліктерінің шектеулулігіне байланысты энегия
үнемдеу, энергия пайдалануды азайту қазіргі кезде маңызды ролге ие болып
отыр.
Энергия үнемдеу қазіргі заманғы техникалық саясаттың басты бір
бағыттары болып табылады. Бұл негізгі энергоресуртардың қалпына қайтып
келмейтіндігіне, оларды өндірудің барған сайын қымбаттауымен, глобальді
экологиялық проблемалармен тығыз байланысты.
Энергия үнемдеу энергия өндіргіштрдің қуатын жоғарлатуыдың ең
қарапайым және арзан әдісі болып табылады, себебі 1 кВт энергия үнемдеуге
жұмсалатын шығын осы 1 кВт қаутты өндіруге кетткен шығыннан 4-5 есе аз
болып табылады.
Негізгі шығындар (90 % дейін) энергия тұтыну сферасына тиесілі.
Электржетектер барлық өндірілетін электр энергиясының 70 % жуығын
тұтынатын болғандықтан, технологиялық процеестерді басқару үшін
реттелмелі электр жетектерін өндіріске кеңінен енгізу арқылы электр
энергиясын үнемдеуде айтарлықтай көрсеткіштерге қол жеткізуге болады.
15
Осыған байланысты қуаты орта және үлкен механизмдердің, сонымен
қатар жылдамдығын кең аралықта реттеуді қажет етпейтін механизмдер үшін
каскадты схемамен жасалатын реттелмелі электржетектерін енгізу тек
технологиялық тапсырмаларды шешіп қана қоймай энергия үнемдеу
проблемаларын да оң шешуге мүмкіндік береді.
Сондай-ақ мұндай электрліжетек жүйелерінің технико-экономикалық
көрсеткіштері жоғары болуы керек, бұл жерде технико-экономикалық
көрсеткіштер деген түсінікке жүйе бағасының төмен және оның пайдалы әсер
коэффициентінің (ПӘК) жоғары болуымен қоса жүйенің басқарымдылық
қасиеттеріде жатады. Сонымен басқарылатын, өзіндік құны жоғары емес ЭМ
жүйелердің жаңа сұлбалық шешімдерін жасау әлі күнге дейін мәнін
жоғалтпаған мәселе, сондықтан жұмыс машиналарының келісімді айналуын
қамтамасыз ететін сұлбалық шешімдердің жаңа түрлерін жасау және бұл
мақсат үшін басқарылатын айнымалы ток қозғалтқыштарын қолданудың
маңызы өте зор.
Бұл дипломдық жобада газ тасымалдаушы құрылғының өнімділігін
басқару үшін екіжақтан қоректенетін машина негізінде жасалған реттелмелі
электржетегін қолдану мәселелері қарастырылған және мұндай электр
жетектерін қолдану кезіндегі энерго үнемдеу мәселелері қарастырылған.
16
1 Технологиялық бөлім
1.1 Газ тасымалдау
Газ тұтынушыларға тасымалдаудың қауіпсіздігіне қойылатын барлық
талаптарды қанағаттандыра отырып ең қолайлы және экономикалық жағынан
қолайлы тиімді жолмен жеткізілуі тиіс.
Газ магистральді құбырлар арқылы өте жоғары қысыммен
тасымалданылады, ол үшін әр түрлі механизмдер қолданылады:
1) Желдеткіштер - бұл қысымды 1,1 Па дейінгі аралықта қамтамасыз
ететін құрылғы болып табылады, олар сонымен қатар ауаны салқындату мен
желдету үшін де қолданылады;
2) Нагнетательдер- бұл 1,1 - 1,8 Па аралықта қысымды қамтамасыз
ететін құрылғы болып табылады, олар сонымен қатар ауаны салқындату мен
желдету үшін де қолданылады, олар магистральді газқұбырларының
компрессорлық станцияларының негізгі элементі болып табылады;
3) Компрессор - қысым арқылы газдың бағытталған қозғалысын
қаматамасыз етуге арналған құрылғы, олар салқындатушы,
пневмоқұрылғыларда кеңінен қолданылады. Компрессорлар қысымды 1,8
1000 Па аралықта қамтамасыз ете алады.
Егер де газ құбыры газды шыққан жерінен қалалардың газды реттеу
станцияларының (ГРС), елді мекендердің және өндірістік кәсіпорындардың
пайдалану тармағына дейін тасымалдаса бұл газ құбырын магистральді деуге
болады.
Магистральді газ құбырлары мұнай құбырлары секілді негізгі
элементтерден тұрады: құбырлар,қотару станциялары және телефон
байланысы.
Бірақ газ құбырлары қотару процесінде пайда болатын қысыммен
газдың үлкен мөлшердегі меншікті көлемін өзгертуге болатындығымен
спецификалы түрде ерекшеленеді.Бұл ерекшелікке бірінші ретте басқа
құбырларға қарағандағы газ құбырларының үлкейтілген
диаметрлерін
жатқызуға болады.
Ал басқа ерекшелігі болып газ құбыры станцияларының екі
аралығының аяғындағы диаметрі бірдей болатын құбырлардағы бір қысымды
ұстап тұру қасиеті болып табылады.Мысалы,егер мұнай құбырында бастапқы
қысым 5 МПа болса, екі аралықтың соңына жеткенше 0 - ге дейін түсіп
кетеді,ал газ құбырында 2 МПа қысым көлемінде, яғни қотарудың тиімді
параметріне сәйкес келетін көлемде ұстап тұрады.
Тағы бір ерекшелегін айтсақ,ол газдың жарылыс қаупін болғызбау үшін
құбырдағы гидратты бөгеуілдерді жою шаралары болады. Енді магистральді
газ құбырларының негізгі ерекшелегіне тоқталсақ,ол қотарудың үздіксіз
жүруіне деген жоғары талаптар.Себебі қотарылу процессі біраз уақытқа
17
тоқталса,тұтынушыларға деген тасымал режимі бұзылады және газ шыққан
жерден оны өндіру тоқтауға тап болады.
Газ құбырларына газды берместен бұрын оны барлық артық
қоспалардан тазалайды,себебі олар тасымалдау процесіне кедергі болуы
мүмкін,екінші жағынан оның улы болуына байланысты қауіпті да болуы
ғажап емес.
Магистральді газ құбырының құрылымы келесі негізгі комплекстерден
тұрады: газ жинаушы және газ таратушы құбырлардан тұратын басты
құрылыстар, компрессорлы цехтар, газды тазалау мен кептіру қондырғылары,
сызықты құрылыстар, табиғи және жасанды өткелдер, катодты қорғау
станциялары, тренажер қондырғылары, тарату және басқару пунктісі (ТБП),
газды тарату станциялары (ГТС), қысымды реттеу құрылғылары,
компрессорлы станциялары бар жерасты қоймалары және т.с.с
Газ газ өндірмесінен газ жинаушы құбырлар жүйесі арқылы басты
құрылымдарға барып тазаланып, кептіріліп, магистральді газ құбырына
жіберіледі. Газ құбырындағы жеке участоктарды өшіру үшін бөгет
құрылғыларды және желдету шамдарын орнатады. Өшіру крандарын әрбір 20
- 25 км сайын орнатады, және де су бөгеттерінің жағаларында (екі не од ан көп
құбырлар қиылысқанда) және компрессорлы станцияларда. Үрлейтін шамдар
ремонт кезінде өшірілетін участоктардың құбырларын босату үшін
крандардың жанында орналасады. Газ құбыры трассасының бойымен
трубаларды коррозиядан қорғайтын қондырғыларды (катодты және
протекторлы), сонымен қатар сызықты ремонтерлер үйлерін салады (әрбір 20
30 км сайын) және олар бір -бірімен телефон арқылы байланысқан
компрессорлы жөндеу станцияларымен байланысады. Магистральді газ
құбырының құрамды бөлігі болып табылатын компре ссорлы станциялар газ
құбырларының газ өткізу қабілеттілігін арттыру үшін және газды
тасымалдауға дайындау үшін арналады.
Магистральді газ құбырында орналасуы мен атқару қызметіне
байланысты компрессорлы станцияларды басты және аралық деп бөледі.Басты
компрессорлы станцияларды (БКС) газ өндіру орнының жанында орналасқан
газ құбырларының бастапқы пункттерінде орналасады. Мұнда газ
тасымалдануға даярланады және есептік қысымға дейін ұластырады.
Аралық компрессор станциялары (АКС) газ құбырында бір-бірінен 100
200 км қашықтықта орналасады. Тура арақашықтығы есептеледі. АКС пен
БКС технолгиялық схемалары бірдей, айырмашылығы тек газды алыс
тасымалға даярлайтын қондырғыларында.
Мұнай жинайтын коллекторлар әдетте толығымен мұнаймен толмайды,
демек бір бөлігін мұнай қозғалысынан не сепараторлардағы мұнайдың
артылуынан коллектордың нашар жұмыс істеуіне байланысты пайда болған
газ да қамтиды.
Скважинаның аузы мен ГЗУ арасындағы қысымның түсуі нәтижесінде
мұнай мен оның қоспалары тастанды линиялармен ГЗУ -ға тасымалданады.
Тастанды линияларды жер астына қояды,олардың диаметрі скважинаның
18
дебитына байланысты 75150 мм дейін болады. Тастанды линиялардың
ұзындығы техникалық есептеулер нәтижесінде белгіленеді, жалпы 34 км
жетуі мүмкін.
1.2 Турбомеханизмдердің өнімділігін реттеу әдістері
Өндіріс орындарындағы қолданылатын турбомеханизмдер арасында ең
көп таралған қондырғылар желдеткіштер болып табылады, қуатты
желдеткіштер химия және метталлургия комбинаттарындағы градирндердегі
суды салқындатудың интенсивтілігін жоғарлату үшңн қолданылады, олардың
жұмыс доңғалақтарының айналу жиілігі 600 айнмин жоғары болып
табылады.
Басқа турбо механизмдерге қарағанда торапқа әрқашанда кері қысымсыз
жұмыс жасайды, сондықтан электржетегінің білігіне түсетін статикалық
моменттің оның айналу жиілігіне тәуелділігі квадраттық түрге ие болады.
Сондықтан желдеткіштердің жұмыс режимдерін есептеу барысында ұқсастық
заңдарын қолдануға болады.
Желдеткіштер де басқа турбомеханизмдер секілді ортадан тепкіш және
осьттік болып екіге бөлінеді. Ортадан тепкіш желдеткіштердің сипаттамалары
ортадан тепкіш насостардың сипаттамаларына ұқсас болып табылады.
Аэродинамикалық реттеу әдістерінің ішінде желдеткіштердің
өнімділігін реттеудің ең көп таралған түрі бағыттаушы аппарат қалақшаларын
бұру арқылы реттеу әдісі болып табылады. Бұл кезде реттеу тиімділігі кіріс
каналының көлденең қимасын кішірейту арқылы және ауа ағынын жұмыс
доңғалағына кіру бұрышын өзгерту арқылы іске асырылады.
Түрі ДН - 12,5-1 тәрізді түтінсорғыштың бағыттаушы аппаратыңың
қалақшасын θн.а - бұрышқа бұру кезіндегі аэродинамикалық сипаттамасы 1.1-
суретте көрсетілген, суреттен көрініп тұрғандай желдеткіштің пайдалы әсер
коэффициенті (ПӘК) төмендейді. Бағыттаушы аппараттың қалақшаларын
бұру қолмен жүргізіліуі немесе орындаушы қозғалтқыштың көмегімен
жүргізіліуі мүмкін, бірақ автоматты басқару жүйелерінде бағыттаушы
апаараттың бұрылу бұрышын өзгерту арқылы реттеу сенімділігінің
төмендігіне және күрделілігіне байланысты кеңінен қолданылмайды.
Тағы да бір экономикалық жағынан тиімді емес әдіс кіріс каналының
көлденең қимасын шибермен реттеу әдісі болып табылады, насостардың
өнімділігін дроссельдеу арқылы реттеу секілді. Бұл кезде алдыңғы
жағдайдағы секілді желдеткіштің сипаттамалары емес, магистральдің
сипаттамалары өзгеріске келеді.
Егер желдеткіштің өнімділігін жылдамдықты өзгерту арқылы реттейтін
болсақ, тораптың сипаттамасы Нс = 0 яғни Н = RQ2 үшін мына теңдікпен
анықталады:
H H с RQ 2 ,
19
(1.1)
мұндағы: Нс - статикалық напор (кері қысым), Q = 0 (ысырма толық
жабық); R - магистральдің кедергі коэффициенті, R=(Нном-Нс)Qном2
Ал, желдеткіштің ПӘК барлық диапазонда тұрақты болып қалады.
Сурет 1.1 - Түтін сорғыштың аэродинамикалық сипаттамалары
Шибер арқылы реттеу кезінде:
Р1*
1 аS но м
1 S ном
Q* ,
(1.2)
жиіліктік реттеу кезінде:
P1* Q*3
S но м 1 а 2
Q*
(1.3)
\
мұндағы Q* - өнімділіктің кезкелген мәні.
Жоғарыдағы (1.2) және (1.3) теңдіктер арқылы тұрғызылған тұтынатын
қуаттың өнімділікке байланыстылығы 1.2- суретте көрсетілген. Суреттен
көрініп тұрғандай реттелмелі электржетегін қолдану кезіндегі тұтынатын қуат
шибермен реттеу кезінде тұтынатын қуаттан өнімділіктің кезкелген мәнінде
аз, тек қана номиналь режимде олардың шамасы бірдей болып табылады.
20
1 S ном
Пунктир сызықтар арқылы желдеткіштің ПӘК ескеру арқылы тұрғызылған
қозғалтқыштың қуатының графигі көрсетілген.
Қаіргі уақытта желдеткіштер үшін реттелмелі электржетегін қолдану
кең өріс алып келеді.
Желдеткіштер барлық турбомеханизмдер секілді жыл бойына үзбей
жұмыс жасайтын, жүктемесі салыстырмалы түрде ұзақ уақытты біркелкі
болып табылатын механизмдер қатарына жатады, яғн қозғалтқыш валына
түсетін жүктеме біркелкі, асқын жүктеме пайда болмайды. Желдеткіштер
инерция моменті үлкен механизмдер болып табылады, яғни іске қосу, тежеу
кездерінде ескеретін жағдай.
Желдеткіштердің жылдамдығын реттеудің қажетті диапазоны 2:1
аспайды, одан кеңірек аралық көп қолданылмайды, себебі тұтынатын қуат
айналу жиілігімен кубтық байланыста болып табылады.
1 - шибер арқылы реттеу кезінде; 2- реттелмелі жетек кезінде.
Сурет 1.2 - Турбомеханизм электржетегінің ток көзінен тұтынатын
қуатының өнімділікке тәуелділігі
Жоғарыда аталған талаптарға екіжақтан қоректенетін машина негізінде
жасалатын реттелмелі электржетегі толығымен жауап береді, бұл кезде ротор
тізбегіне жиілігі мен амплитудасы өзгермелі айнымалы ток беруге мүмкіндік
беретін қарапайым жіне қымбат емес түрлендіргіштерді қолдануға болады.
Бұл әдісті желдеткіштерге қарағанда турбомашиналардың жоғары
класына қатысты турбокомперессорлар үшін қолданған тиімді.
Турбокомпрессорлардың атқаратын қызметіне байланысты меншікті
қуаты 18 000 кВт, ал болашақта 25000 кВт дейін жеткізіге деген ұмтылыстар
21
бар. Бұл құрылғылар газды магистральді құбырлар арқылы тасмыалдау
кезінде олардыңқысымын бірнеше есе жоғарлатуға арналған.
Турбокомпрессорлар газды қысу дәрежесіне байланысты ауаүрлегіштер
(воздуходувки) қысу дәрежесі 1,15 Па төмен, нагнетательдер қысу дәрежесі
1,15 Па жоғары және компрессорлар қысу дәрежесі бірнеше есе жоғары
құрылғылар.
Турбокомпрессорлардың қолданылатын аймақтары ретінде мыналарды
айтуға болады:
- газды магистральді құбырлар арқылы тасымалдау;
- бөлу әдісі бойынша оттегін алу үшін ауаны қысу;
- ауа немесе оттегін домна пештеріне беру;
- салқындату техникасы.
Турбокомпрессорлардың өнімділігін реттеу негізінен қысу жағында
дроссельдеу әдісі арқылы іске асырылады, бұл кезде турбомеханизмнің ПӘК
оның өнімділігін реттеуге пропорционал төмендейді.
Компрессорлар үшін бағыттаушы аппараттың қалақшаларын бұру арқылы
оның өнімділігін реттеу әдісі де қолданылады, бұл кезде ПӘК доссельдеу
әдісіне қарағанда жоғары болады, бірақ бағыттаушы аппаратты бұру арқылы
реттеу әдісі турбокомпрессордың конструкциясын күрделендіре түседі
нәтижесінде оның сенімділігі төмендейді, сондықтан бұл әдіс көп
қолданылмайды.
Турбокомпрессордың өнімділігін реттеу әдістерінің ішінде мейлінше
жетілдірілген түрі, ол оның қозғалтқышының айналу жиілігін өзгерту арқылы
реттеу болып табылады.
Турбокомпрессордың әртүрлі айналу жиілігі кезіндегі сипаттамалары 1.3
- суретте көрсетілген.
Турбокомпрессордың жұмысының ерекшелігі мынада, яғни әрбір айналу
жиілігіне машинаның белгілі бір өнімділігі сәйкес келеді, одан төмен мәнде
машинаның бірқалыпты жұмыс жасау шарты бұзылады.
Сурет 1.3 - Әртүрлі айналу жиілігі кезіндегі компрессордың
сипаттамалары
22
Турбокомпрессордың тұрақсыз жұмыс жасауының негізгі себебі,
жұмысшы және бағыттаушы қалақшалардан өтетін ауа ағынының
тұрақсыздығы, соның нтижесінде қысымның пульсациясы пайда болады, кері
қақпақтың ашалып жабылуына апарып соғады және апатты жағдайлардың
орын алуы мүмкін. Мұндай режим помпаж деп аталады.
Турбокомпрессордың помпаж шекарасынан (пунктир сызық 1.3- суретте)
сол жақта жұмыс жасауына болмайды. Айналу жиілігін төмендеткен сайын
помпажды режимнің обласы төмендейді, нәтижесінде айналу жиілігін өзгерту
арқылы реттеу кезінде турбокомпрессордың төмендетілген өнімділігімен
жұмыс жасауына мүмкіндік ашалады.
Турбокомпрессордың өнімділігін реттеудің технологиялық қажеттілігі
олардың арналуымен тығыз байланысты. Магистральді газ құбырларындағы
нагнетательдердің жұмыс режимі газ құбырының шығысындағы газды
тұтының графигіне тығыз байланысты. Бұл кезде турбокомпрессордың
өнімділігін реттеудің негізгі тапсырмасы қажетті газ көлемін тасымалдау үшін
жұмсалатын шығындардың минимальді шамасын қаматасыз ету. Егер газды
пайдалану азайса, оның берілісін төмендету қажет.
Магистральді газ құбырларындағы турбокомпрессорлар бірнеше
параллель немесе тізбектей жұмыс жасайтын компрессорлардан құралатын
станцияларға біріктіріледі, сондықтан газды берілісін реттеу сатылы түрде,
яғни жұмыс жасап тұрған машимналардың санын өзгерту арқылы жүргізіледі
және реттеуді мейлінеше біркелкілендіру үшін қысу жағында дроссельдеу
әдісін бірге қарастырады.
Зерттеулер көрсетіп отырғандай [1] жылдамдықты бірқалыпты және
экономикалы тиімді әдіспен реттеуге мүмкіндік беретін электржетегін қолдану
компрессорлық қондырығының ПӘК дроссельдеу әдісімен салыстырғанда 25
% , ал бағыттаушы аппарат арқылы реттеу әдісіне қарағанда 12% жоғарлатуға
мүмкіндік береді.
Турбокомпрессорла, нагнетательдер және ауаүрлегіштер жүктемесі ұзақ
уақытта біркелкі болып табылатын машиналар болып табылатындықтан,
олардың электржетектері де ұзақ уақытты жұмыс режиміне бейімделген
болып алыныуы тиіс. Олар жылдамайналмалы машиналар болып табылады,
яғни айналу жиілігі 1500 - 20000 айнмин аралықта болуы мүмкін. Жұмыс
доңғалағының өте үлкен жиілікпен айналуы қажет болған жағдайда
қозғалтқыш пен компрессор арасына үдеткіш редуктор қондырылады.
Барлық турбокомперссорлар, ауаүлегіштерден басқалары торапқа кері
кедергі арқылы жұмыс жасайды, яғни білікке түсетін статикалық момент
айналу жиілігне тәуелді болып табылады.
Турбокомпрессорды іске қосу әдетте жүктемесіз жүргізіледі, ол үшін
қысу кеңістігін атмосферамен немесе сору кеңістігімен жалғастырады,
нәтижесінде іске қосу кезінде максмальді момент 0,4 номинальді моменттен
аспайды.
Турбокомпрессорлардың өнімділігін реттеудің ең тиімді әдісі олардың
айналу жиілігін өзгерту болып табылады, бірақ бұл әдістің кеңінен
23
қолданылуына бірден-бір кері әсер ететін жағдай компрессорлардың
қозғалтқыштарының
басым бөлігі жоғары вольтті (3,6
кВ) болып
табылатындығы.
Қазіргі уақытта тек санаулы заводтар ғана бағасы 0,4 кВ ток көзінен
қоректенетін жиілік түрлендіргіштерге қарағанда өте жоғары емес
түрлендіргіштер жасап шығаруда.
Сондай - қосарланған трансформациялы түрлендіргіштер де қолдану
қарастырылады, яғни түрлендіргіштің кірісі мен шығысына сәйкесінше
төмендеткіш және жоғарлатқыш трансформаторлар орналастырлады, бірақ
бұл кезде түрлдендіргіштің ПӘК энергияның бірнеше есе қайта түрленуіне
байланысты төмен болып табылады, сондықтан бұл әдісті қолдану тиімсіз.
Жоғарыдағыларды ескере отырып тиристорлар негізінде жасалатын
тікелей байланысты жиілік түрлендіргіштер немесе тұрақты ток звеносы бар
жиілік түрлендіргіштер негізінде жасалатын электржетектерін қолдану тиімді
болып табылады.
1.3 Турбомеханизмдердің реттелмелі электржетектеріне шолу
Компресорлардың негізгі элементтері болып мыналар табылады:
1) Электрқозғалтқышы немесе электржетек;
2) Сығу қондырғысы;
3) Қысылған газға арналған сиымдылық;
4) Жалғастырушы құбырлалар мен шланглар.
Компрессорлы қондырғыларды қолданылатын электрқозғалтқыштар
айнымалы немесе тұрақты ток қозғалтқыштары болып табылуы мүмкін.
Айнымалы ток қозғалтқыштары асинхронды және синхронды болып бөлінеді,
асинхронды қозғалтқыштар өз кезегінде қысқа тұйықталған роторлы немесе
фазалы роторлы болып екіге бөлінеді.
Қысқа тұыйқталған роторлы асинхронды қозғалтқыштарды
компрессорлық қондырғылардың электржетегі ретінде қолданудың негізгі
артықшылығы олардың салыстырмалы түрде құрлысының қарапайымдылығы
мен бағасының арзандығы жіне жұмысының жоғары сенімділігі болып
табылады, бірақ олардың негізгі кемшілігі, іске қосу режимі кезіндегі іске
қосу тоғының 57 есе номиналь шамадан асып кетіуі және іске қосу
моментінің аздығы.
Қысқа тұыйқталған роторлы асинхронды қозғалтқыштарды қолдану өте
сирек ұшырасаыды, олар негізінен азқуатты тораптарда қолданылады.
Қаутты компрессорлық қондырғыларда синхронды қозғалтқыштар
кеңінен қолданылады, олардың қуаттық коэффициенті жоғары болып
табылады, бірақ оларжүктеменің өзерісіне тәуелсіз бірқалыпты жылдамдық
пен айналатын болғандықтан және қысқа тұйықталған роторлы асинхронды
қозғалтқыштарға тән кемшіліктер оларға да тиесілі болғандықтан бұларда
24
кеңінен қолданыла бермейді. Сонымен қатар олар асинхронды
қоғалтқыштарға қарағанда айтарлықтай қымбат болып табылады.
Сызықты электржетектер электромагнитті, магниттіэлектрлі немесе
индукциялы болуы мүмкін, олардың ПӘК төмен, денегменде олар кейбір
жағдайларда (үйкеліске кетктін шығындардың төмендігіне байланысты)
қолданылады. Олар негізінен алғанда поршенді компрессорлар үшін
поршеннің аз аралықта жүрісін қажет еткен жағдайда қолданылады.
Қысымдау қондырығысы (нагнетающие устройства) - жетек көмегімен
пайда болатын күш арқылы газды арнайы сиымдылыққа сығатын құрылғы
болып табылады.
Компрессорлар өте маңызды құрылғылар болып табылады, олар
қарапайым ауа салқындатқыштардан бастап
космосқа дейін
(ракетасмалдаушының үдеткіштерін сұйық арқылы салқындату) қолданылады.
1.4 Компрессордың электржетектеріне шолу
Белгілі бір әдіспен жалғанған электрлік және механикалық звенолардың
жиынтығын электромеханикалық жүйе (ЭМЖ) деп атайды.
Қазіргі уақытта айнымалы ток қозғалтқыштары негізіндегі
электромеханикалық жүйелердің (ЭМЖ) бірнеше түрі бар. Мұндай жүйелер
бір-бірінен электржетек құрамындағы қозғалтқыштардың бір-бірінен
бұрыштық ығысуына, қозғалтқыштар жылдамдықтарының сәйкестігі
нақтылығына қойылатын талаптарға және келісімді айналу режимін басқару
әдісінің түрлеріне немесе т.б. көрсеткіштеріне байланысты ерекшелінеді.
Қозғалтқыштардың айналу жылдамдығын реттеу каналына сәйкес
ЭМЖ статор және ротор тізбегі бойынша басқарылатын болып екіге, ал олар
өз кезегінде қозғалтқыштар біліктерінің бір-бірімен байланыс түріне сәйкес
механикалық және электрлік білік болып екіге бөлінетіні белгілі, ал
қозғалтқыштар жылдамдығының қандай тізбек бойынша басқарылатынына
байланысты механикалық және электрлік білік схемасындағы жүйелер статор
және ротор каналдары арқылы басқарылатын болып жіктеледі.
Статор тізбегі бойынша басқарылатын механикалық білік
(механический вал) сұлбасымен жасалған көпқозғалтқышты электржетек
жүйесіндегі қозғалтқыштардың біліктері бір-бірімен қатаң жалғанады, ал
жүйенің механикалық сипаттамасы жекелеген қозғалтқыштардың
механикалық сипаттамаларының қосындысына тең болады, мұндай
жүйелердің қатарына׃
1) бір қозғалтқышының статоры бұралмалы болып табылатын
асинхронды қозғалтқыштар негізіндегі екі қозғалтқышты жетек;
2) қозғалтқыштарының бірі динамикалық тежеу режимінде, екіншісі
қозғалтқыштық режимде жұмыс жасайтын асинхронды қозғалтқыштар
негізіндегі екі қозғалтқышты жетек;
25
3) асинхронды және синхронды қозғалтқыштар негізіндегі екі
қозғалтқышты жетек жүйелері секілді электржетектерді жатқызуға болады.
Мұндай сұлбамен жасалған жетектердің барлығына олардың қуатты
бөлігінің қарапайымдылығы мен оңай басқарымдылығы секілді
артықшылықтар тән болғандықтан осы күнге дейін тау-кен өндіріс
орындарында көтергіш механизмдер мен орта және үлкен қуатты желдеткіш,
сусорғыш секілді қондырғылардың жетегі ретінде қолданылып жүр [2,3].
Мұндай жүйелерде де қозғалтқыштардың жылдамдығын реттеу бір зоналы тек
синхрондыдан төмен қарай ғана бағытта жүргізіледі.
Аталған жетектердің әрқайсысының өзіндік ерекшеліктері мен
кемшіліктері бар, мысалы статоры бұралмалы қозғалтқыш үшін көмекші
жетек қажет болатын болса, асинхронды және синхронды қозғалтқыштардың
негізіндегі екі қозғалтқышты жүйеде қуаты негізгі қозғалтқыштың қуатымен
пара-пар асинхронды қозғалтқыш жетекті іске қосу үшін ғана қолданылады,
ал механикалық сипаттамасы жекелеген қозғалтқыштардың механикалық
сипаттамаларының қосындысы болып табылатын екіқозғалтқышты жетекте
жылдамдық төмендеген сайын энергиы шығынының мәні жоғарлайды.
Сонымен қатар механикалық білік сұлбасымен жасалған екіқозғалтқышты
жетектерді қозғалтқыштары бір-бірінен алшақ орналасатын қуаты үлкен
механизмдер үшін қолдану тиімсіз.
Механикалық біліктің кеңінен тараған түрлері ретінде жылдамдығын
ротор тізбегі арқылы реттеуге болатын екіқозғалтқышты жетек жүйелерін
айтуға болады. Мұндай жүйелер қатарына біліктері қатаң байланысқан,
роторлық тізбегіне қосымша кедергі жалғанған фазалы роторлы асинхронды
қозғалтқыштар негізіндегі жетектер мен қозғалтқыштарының роторлық
тізбегіндегі ығысу энергиясын тиімді пайдалану мақсатымен жасалатын
асинхронды - вентильді каскад сұлбасындағы екіқозғалтқышты жетектерді
жатқызуға болады.
Жылдамдығын ротор тізбегіне жалғанған кедергі арқылы реттеуге
болатын механикалық білік сұлбасындағы екіқозғалтқышты электр-
жетектерге де жоғарыда аталған қасиеттер, яғни ротор тізбегіндегі шығынның
ығысу шамасына тура пропорциональ екендігі секілді және т.б. қасиеттер тән.
Ығысу энергиясының қандай жолмен тиімді жұмыс жасауға
пайдаланылатындығына байланысты механикалық біліктің асинхронды -
вентильді каскад сұлбасымен жасалатын бірнеше түрін ажыратуға болады.
Жылдамдығын кең ауқымда реттеуді қажет етпейтін қуаты үлкен механизмдер
үшін асинхронды-вентильді каскад сұлбадағы электржетектерді қолданып
біршама жоғары көрсеткіштер алуға болады. Мұндай электржетектерінде
ығысу энергиясы қозғалтқыштар қоректеніп тұрған желіге электр энергиясы
түрінде қайтарылуы арқылы немесе негізгі қозғалтқыштардың білігіне
механикалық энергия түрінде қайта берілуі арқылы тиімді пайдаланылатын
болғандықтан каскадты сұлбадағы электржетек жүйелерінің техника
экономикалық көрсеткіштері басқа механикалық білік сұлбасындағы
жүйелердің көрсеткіштеріне қарағанда біршама жоғары болады [4].
26
Дегенменде мұндай жүйелердің құрамында ығысу энергиясын желіге немесе
қозғалтқыштардың білігіне қайтару үшін коллекторлы машиналардың
қолданылуы жетектің сенімділігін айтарлықтай төмендетеді және сұлбаны
күрделендіріп жібереді, сонымен қатар жүйенің өзіндік құны мен өлшем
бірліктерінің жоғарылауына әкеліп соғады. Сондықтан мұндай сұлбамен
жасалатын электржетек жүйелерін де жоғарыда аталған механизмдер үшін
қолдану тиімсіз деп тұжырымдауға болады.
Дегенменде статор тізбегі бойынша қозғалтқыштардың жылдамдығын
реттеудің техника экономикалық жағынан ең тиімді әдісі жиіліктік әдіспен
реттеудің де кемшіліктері бар, олардың негізгілері мыналар [5]׃
1) жылдамдықты реттеу кезінде түрлендіру процессіне қатысатын
қуаттың шамасы жүйе құрамындағы қозғалтқыштардың толық қуатының
шамасына тура пропорциональдығы;
2) тиристорлы жиілік немесе кернеу түрлендіргіштердің қуаты жүйедегі
қозғалтқыштар қуатына пара-пар пропорциональ болып таңдап
алынатындығы;
3) қуаты үлкен тиристорлы түрлендіргіштердің ток көзін жоғары
гормоникалармен ластайтындығы;
4) электржетек жүйесінің өзіндік құнының жоғарылығы.
Сонымен жылдамдығын кең диапазонда реттеуді қажет етпейтін қуаты
үлкен механизмдер үшін мұндай сұлбамен жасалған электржетек жүйесін
қолдану жоғарыда аталған кемшіліктерге байланысты тиімсіз.
Ротор тізбегі бойынша басқарылатын электрлік білік. Ротор тізбегі
бойынша электрлік білік сұлбасымен жалғанатын, жылдамдығы реттелетін
екі қозғалтқышты электржетек жүйелері де осы күнге дейін кеңінен
зерттелген жетектер қатарына жатады. Олардың ішінде қозғалтқыштардың
екінші ретті жүйесі, яғни роторлық орамдары пассивті элементтермен, яғни
активті, индуктивтілікті және сиымдылықты кедергілер арқылы байланысатын
электрлі білік сұлбасымен жасалған электржетектері мейлінше кең зерттелген
және өндірісте көп қолданылатын түрі болып табылады. Мұндай жүйелердің
қасиеттерін, олардың іс жүзінде қолданылуын зерттеуге арналған бірнеше
еңбектердің бар екенін айта кетуге болады. Бұл еңбектерде фазалы роторлы
асинхронды қозғалтқыштардың ротолық орамдарын пассивті элементтер
арқылы немесе осы элементтерді әртүрлі комбинацияда электрлік жолмен
жалғап синхрондаушы моментінің шамасы бір-бірінен ерекшеленетін
көпқозғалтқышты жетектердің бірнеше түрін алуға болатындығы және
олардың әрқайсысының қандай еркшеліктері мен қасиеттері болатыны атап
көрсетілген.
Ротор тізбегінде қосымша кедергілері бар электрлік білік болып
табылатын электржетектері де жүйенің қуатты бөлігінің қарапайымдылығы
мен пайдаланылу кезіндегі жоғары сенімділігі және басқару сұлбасының
қарапайымдылығы секілді жақсы қасиеттерімен ерекшеленеді. Осындай
артықшылықтарының болуына байланысты ротор тізбегі арқылы электрлік
білік сұлбасымен жасалатын электржетектері өндірістің көпетеген
27
салаларында орташа қуатты механиздердің жетегі ретінде қолданылып жүр.
Мысалы тау-кен өндірісінде орташа қуатты конвейрлер, көтергіш
механизмдер, гидротехникалық қондырғылар осындай сұлбадағы жетектер
мен жарақтандырылған.
Дегенмен де ротор тізбегіне пассивті элементтер жалғау негізінде
жасалатын электрлі біліктерге׃
1 жүйе құрамындағы қозғалтқыштардың тербеліске берілгіштігі;
2
жетекті іске қосудың алдында қозғалтқыштарды алдынала
синхрондап алудың қажеттілігі;
3 айналу жиілігінің неғұрлым баяу шамасын алу, ротор тізбегіндегі
шығынның соғұрлым жоғарылығымен сипатталатындығы секілді кемшіліктер
тән.
Осындай кемшіліктерінің болуына байланысты мұндай сұлбадағы
жетектерді жылдамдығын кең аралықта реттеуді қажет етпейтін қуаты үлкен
механизмдер үшін пайдаланудың тиімсіз екендігін көруге болады.
Электржетектер ішінен қуаты үлкен, жылдамдығын кең аралықта
реттеуді қажет етпейтін механизмдер үшін қазіргі күні қолданылып жүрген ең
тиімді жетек ретінде - асинхронды каскад сұлбасындағы жетектерді бөліп
көрсетуге болады.
Қозғалтқыштардың екінші ретті тізбегіндегі сырғанау энергиясының
қандай жолмен пайдалы жұмыс жасауға жұмсалып тұрғандығына байланысты
асинхронды каскадты сұлба асихронды-вентильді АВК және асинхронды -
вентильді машиналы каскад АВМК болып екіге бөлінеді.
Асинхронды-вентильді каскад
АВК
сұлбасымен жасалатын
электржетек жүйесін роторлық тізбегі электрлік білік сұлбасымен жалғанатын
электржетектердің арнайы түрі ретінде қарастыруға болады.
Фазалы роторлы асинхронды қозғалтқыштың басқа машиналармен
немесе түрлендіргіштермен каскадты сұлбада жалғануы арқылы жасалынатын
электржетектерде роторлық тізбектегі сырғанау энергиясы (энергия
скольжения) тиімді жұмыс жасауға пайдаланылатын болғандықтан мұндай
жүйелердің энергетикалық көрсеткіштері біршама жоғары болады. Бірақ,
жетек құрамындағы қозғалтқыштардың жылдамдығын реттеу тек номиналь
жылдамдықтан төмен бағытта ғана жүргізілетіндігі және схемада тұрақты ток
машиналарының болуы жетектің сенімділігін төмендететіндігі секілді
себептерге байланысты мұндай жетектердің де қолданылу аймағы шектеулі.
Сонымен айнымалы ток қозғалтқыштары негізіндегі электржетектерінің
бүгінгі күнге дейінгі даму деңгейін талдай келе жұмыс жасау режмдері бірдей,
жүктемесі салыстырмалы түрде бірқалыпты болатын, жылдамдығын кең
аралықта реттеуді қажет етпейтін қуаты үлкен механизмдердің жылдамдығын
реттеуді жоғары техника-экономикалық көрсеткіштермен жүргізуге
мүмкіндік беретін, басқаруға ыңғайлы және пайдаланылу кезінде сенімділігі
жоғары болатын электржетектердің жаңа сұлбалық шешімдерін жасау осы
28
күнге дейін электромеханиктердің алдына қойылған өзекті мәселелердің бірі
екенін көруге болады.
Қуаты үлкен, жылдамдығын кең аралықта реттеуді қажет етпейтін
механизмдер үшін жоғарыда айтып өткен қазіргі кезде техника-экономикалық
жағынан мейлінше негізделген жетек жүйесі болып табылатын
қозғалтқыштарының жылдамдығы статор тізбегіне берілетін кернеу жиілігін
реттеу арқылы басқарылатын жетектерді де қолдану тиімсіз. Себебі мұндай
жүйелерде жылдамдықты реттеу барысында түрлендіру процессіне статор
тізбегіне берілетін барлық энергия қатынасады және асинхронды
қозғалтқыштардың жүктемені көтергіштік қабілетін жоғалтпауы шартын
орындау үшін ток көзі жиілігі мен қатар кернеуінің шамасын да реттеп
отыруымыз қажет. Сондықтан қозғалтқыштардың айналу жиілігін статор
каналы бойынша реттеудің энергетикалық көрсеткіштері жоғары болғанымен,
жылдамдықты реттеу техникалық жағынан күрделі. Сондай-ақ қуаты үлкен
тиристорлы түрлендіргіштер ток көзіне әсер ететіді, яғни тиристорлардың
коммутациялануы барысында ток көзі кернеуінің формасы жоғары
гормоникалармен ластанып оның синусоидалылық формасы бұзылады және
айнымалы ток машиналары секілді жартылай өткізгішті аспаптар негізіндегі
түрлендіргіштердің де жұмыс жасауы үшін реактивті қуат қажет. Міне
осындай себептерге байланысты қуаты үлкен, жылдамдығын кең аралықта
реттеуді қажет етпейтін электржетек жүйелерін статор каналы бойынша
басқарудың тимсіз екенін атап өтуге болады, олай болса мұндай механизмдер
үшін басқарылмалы, пайдалану кезінде сенімділігі жоғары, өзіндік құны
салыстырмалы түрде қымбат емес, техника экономикалық көрсеткіштері
қазіргі кездегі техника экономикалық көрсеткіштері бойынша ең негізделген
болып табылатын электжетектерінен кем болмайтын жетек жүйелерін жасау
өзекті мәселелердің бірі болып табылады.
Жылдамдығы реттелетін электржетектеріне деген сұраныстың өсуіне
байланысты басқарылатын электржетектерінің арнайы түрлерін жасау мен
оларды өндіріске енгізу мәселелері соңғы кездерде көп қозғалып жүр. Бұл
орайда басқарылатын электржетектерін айнымалы ток қозғалтқыштары
негізінде жасаудың маңызы зор.
Соңымен басқарылатын электржетектерін жасауға негізделген
жұмыстарға жасалған талдаулар мен шолуларды қортындылай келе айнымалы
ток қозғалтқыштары негізінде электромеханикалық жүйелер жасаудың
төмендегі бағыттарда жүргізіліп жүргендігін көруге болады
1 ток көзі кернеуінің жиілігін реттеу арқылы басқарылатын жетектер
2
параметрлік басқару немесе қозғалтқыштың бірінші
ретті
орамдарына берілетін кернеуді реттеу арқылы басқарылатын жетектер
3 фазалы роторлы асинхронды қозғалтқышты басқа электр машина-
ларымен немесе түрлендіргіштермен каскадты жалғау арқылы басқарылатын
жетектер.
Алғашқы екі схемамен жасалатын электржетектерінің ерекшеліктері мен
қасиеттері туралы олардың әртүрлі өндіріс механизмдерінің электржетегі
29
ретінде қолданылуы туралы бірнеше еңбектерді атап өтуге болады және
олардың ерекшеліктері мен техника-экономикалық көрсеткіштері туралы
жоғарыда кеңінен аталып өтілді.
2 Арнайы бөлім
2.1 Екі жақтан қоректенетін машина негізіндегі электржетегінің
статикалық сипаттамалары
Электромеханикалық жүйелерді жасау саласында басқарылатын
электржетектерін каскадты схемамен құру арқылы жасау жалпылама үрдіс
алуда. Оның негізгі себебі мұндай электржетек жүйелерінің жоғары
басқарымдылығы мен жұмыс механизмін басқарудың жоғары энергетикалық
көрсеткіштермен жүргізілетіндігінде.
Каскадты схемамен құрылған жүйелерді пайдалану электржетектің
меншікті қуаты неғұрлым өскен сайын соғұрлым тиімдірек, яғни каскадты
схемамен жасалған электржетектерін қуаты үлкен механизмдердің жетегі
ретінде пайдаланған дұрыс.
Касадты схемалардың жалпыландырылған түрі
-
екіжақтан
қоректенетін машиналар болып табылады.
Екі жақтан қоректенетін машина ЕЖҚ-машина дегеніміз статоры мен
роторы көпфазалы болып табылатын, магниттік қасиеттері бойынша
симметриялы электр машинасы мен оның роторлық тізбегіне жалғанған
басқарылатын жиілік түрлендіргішпен синтезі. Екі жақтан қоректеніп жұмыс
жасайтын фазалы роторлы асинхронды қозғалтқыштарға синхронды
машиналардың кейбір қасиеттері тән болғандықтан мұндай схеммен жұмыс
жасайтын машиналар асинхрондалған синхронды машина деп те аталады.
Екі жақтан қоректенетін машина негізіндегі
бірқозғалтқышты
электржетектің қуатты бөлігінің схемасы 2.1 - суретте көрсетілген.
6
тора
б
ТД
3
С
1
5
1
7
4
2
РТ
2
Д
Сурет 2.1 - Екіжақтан қоректенетін машина негізіндегі электржетектің
блок схемасы
30
Схеманың қуатты бөлігінің негізгі элементтері фазалы роторлы
асинхронды машина 1 , трансформаторлар 3, 4 және 2 жиілік түрлендіргіш
ЖТ болып табылады. ЖТ негізгі қызметі ЕЖҚ-машинаның жұмыс режиміне
сәйкес роторға қарағанда қажетті бағытта айналатын, амплитудасы, жиілігі
және фазасы бойынша белгілі бір шамадағы магнит ағынын қалыптастыру.
Басқарудың негізі звеносы 7 реттегіш Р жиілігі ротордың статор
өрісіне қарағанда ығысу жиілігіне тең болатын, амплитудасы мен фазасы
қажетті реттеу функциясына сәйкес өзгеретін керену қалыптастырады. Реттеу
функциясына реттегіш жиілік түрлендіргіш арқылы ЕЖҚ машина роторының
өрісін басқарады. Реттегіш ротор өрісін басқару заңдарын ротордың айналу
жиілігі датчигінен 6 мен ротордың айналу жиілігі датчигінен 5 келіп
түсетін сигналдарға сүйеніп қалыптастырады. Тораб кернеуінің датчигі 6
ток көзі кернеуінің модулі, фазасы және жиілігі туралы информация беретін
болса, ротордың айналу жиілігі датчигі 5 ротордың статорға қарағанда
бұрыштық орналасуы мен айналу жиілігі туралы информациялар береді.
ЕЖҚ-машина келесі ретпен жұмыс жасайды. Ротор орамдарына
берілетін кернеудің жиілігі жиілік түрлендіргішке әсер ететін реттегіш арқылы
қажетті шамаға өзгереді. Егер ротордың айналу жиілігі синхрондыдан кіші
болса, онда ротор орамдарының магнит өрісінің айналу бағыты ротордың
айналу бағытымен бағыттас болады, ал егер ротордың айналу жиілігі
синхрондыдан жоғары болса, ротор орамдарының магнит өрісінің айналу
бағыты ротордың айналу бағытына қарсы бағытта айналады. Айнымалы ток
электр машинасының қалыптасқан режимде жұмыс жасауы үшін орындалуы
қажет негізгі шарт, ол машинаның ішкі бос ауа қуысында екі өрістің әсерлесуі
және бұл өрістердің бір-біріне қарағанда қозғалыссыз күйде болуын
қамтамасыз етудің керектігі, яғни статор мен ротордың магнит қозғағыш
күштері МҚК векторларының бір-біріне қарағанда қозғалыссыз күйде
болуын қамтамасыз етудің керектігі. Фазалы роторлы асинхронды қозғалтқыш
екіжақтан қоректенетін схемамен жұмыс жасағанда жоғарыда аталған шартты
орындау үшін статор мен ротор өрістерінің және ротор денесінің айналу
жылдамдықтары арасында, сәйкесінше 1 мен 2 және айналу
жиіліктері арасында төмендегі қатынас орындалуы тиіс:
ω1 ω2 ω,
(2.1)
мұндағы 1 2 f1 p ; 2 n ; ω2 2 PI f 2p ;
f 1 - тораб жиілігі;
р - аснхронды машинаның полюстер жұбының саны;
f 2 - ротор орамдарындағы ток жиілігі;
n - ротордың айналу жиілігі;
ЕЖҚ-машиналарда 2.1 шарттың орындалуы автоматты басқару
жүйесімен қамтамасыз етіледі. Реттегіштің кірісіне жоғарыда аталған
31
сигналдарға сәйкес екі сигнал жиілігі 1 ток көзі датчигінен және ротордың
орналасу датчигінен сигналдар келіп түседі. Реттегіш 1 және
сигалдарын салыстырып жиілігі:
ω2 ω ω1
2.2
шартымен анықталатын сигнал шығарады, ал бұл сигнал 2.1 шартының
орындалуын қамтамасыз ететін жиілік түрлендіргішке әсер етеді.
ЕЖҚ-машинаның қарапайым схемамен қосылған асинхронды қозғалт-
қышқа қарағандағы ерекшелігі жоғарыда көрсетілген шарттарды әртүрлі
заңдылықтар мен орындай отырып ротордың айналу жиілігін синхрондыдан
жоғары да төмен де бағытта өзгертуге болатындығы. Осыған сәйкес екіжақтан
қоректеніп жұмыс жасайтын асинхронды қозғалтқыш қарапайым схемамен
қосылатын асинхронды қозғалтқышқа тән емес екі режимде жұмыс жасай
алады оның бірі жалпыландырылған асинхронды режим болып табылса
екіншісі жалпыландырылған синхронды режим деп аталады.
Жалпыландырыл-ған асинхронды режимде ЕЖҚ-машина кәдімгі асинхронды
қозғалтқыш секілді жұмыс жасайды, яғни қозғалтқыштың сырғанауы
скольжение оның білігіне түсетін жүктемеге тәуелді өзгеріп отырады. Екінші
ретті орамдар жалғанған ток көзі кернеуінің жиілігі ішкі реттеу контурының
көмегімен әрқашан сырғанау жиілігіне тең болып тұрады, бұл кезде
басқарушы орамдарға берілетін кернеудің шамасы мен фазасы ғана
реттелінеді.
Жалпыландырылған синхронды режимде сырғанау жиілігі ротордың
айналу жылдамдығына тәуелсіз түрде беріледі, яғни әрбір басқару сигналына
белгілі бір жиілік сәйкес келеді. Бұл режимде ЕЖҚ-машина синхронды
машина секілді жұмыс жасайды.
Сонымен, басқарушы орамдарға берілетін кернеудің, яғни ротор
орамдарына енгізілетін кернеудің амплитудасын, жиілігін және фазасын
белгілі заңдылықпен реттей отырып машинаның электромеханикалық
қасиеттеріне әсер етуге, сәйкесінше қозғалтқыштың айналу жиілігін әртүрлі
жүктемелерге сәйкес келетін заңдылықтармен реттеуге болады.
Бүгінгі күнге дейін екіжақтан қоректенетін машиналардың
ерекшеліктері мен қасиеттері, олардың негізінде құрылған электротехникалық
жүйелердің жұмыс режимдері зерттелген бірнеше еңбектер бар.
ЕЖҚ- машиналар негізінде жасалған электротехникалық жүйелерге
арналған зерттеулер мен еңбектерге жасалған шолулардан мұндай машина-
лардың көбінесе дәстүрлі емес энергия көздеріне арналған генераторлық
қондырғылар жасауға қолданылатындығын көруге ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
9
10
11
Аңдатпа
Бұл дипломдық жобада газ тасымалдаушы құрылғының өнімділігін
басқару үшін екіжақтан қоректенетін машина негізінде жасалған реттелмелі
электржетегін қолдану мәселелері қарастырылған және мұндай
электржетектерін қолдану кезіндегі энергоүнемдеу мәселелері қарастырылған.
Екі жақтан қоректенетін машинаның жұмыс принципі, негізгі теңдеулері,
сипаттамалары, электржетек жүйесінің техника-экономикалық көрсеткіштері
анықталған. Экономикалық бөлімде құрылғының экономикалық тиімділігі
анықталды. Еңбекпен қорғау бөлімінде еңбек қауіпсіздігі, жұмыспен
қамтамасыз ету, жерлендіруді есептеу, өртке қарсы шаралар қарастырылды.
Аннотация
В этом дипломном проекте рассматриваются вопросы применения
автомата для перевозки газа, на основе машины запитанной с двух сторон с
регулируемым электроприводом, а так же экономия энергии во время
использования таких электроприводов для управления продуктивностью.
Принципы работы машины запитанной с двух сторон, основные уравнения,
описания, выяснены технико-экономические показатели системы
электропривода.
В
экономическом отделе выяснились
экономическая
эффективность аппарата. В отделе защиты труда предусмотрены безопасность
труда, обеспечение работой, расчеты по заземлению, противопожарные меры.
12
Мазмұны
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...14
1 ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .17
1.1 Газ тасымалдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .17
1.2 Турбомеханизмдердің өнімділігін реттеу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..19
1.3 Турбомеханизмдердің реттелмелі электржетектеріне шолу ... ... ... ... ... ... ..24
1.4 Компрессордың электржетектеріне шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .25
2. АРНАЙЫ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...30
2.1 Екі жақтан қоректенетін машина негізіндегі электржетегінің статикалық
сипаттамалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...30
2.2 Екі жақтан қоректенетін машина негізіндегі электржетегінің негізгі
теңдіктері мен сипаттамалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..34
2.3 Екіжақтан қоректенетін машина негізіндегі электржетектің
сипаттамалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 46
2.4 Электржетек жүйесінің техника-экономикалық көрсеткіштері ... ... ... ... ... 52
2.5 Екіжақтан қоректенетін машинаның теңдіктерін алу ... ... ... ... ... ... ... ... ... .62
2.6 Екіжақтан қоректенетін машина негізіндегі электржетегінің өтпелі
процесстері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...60
3 ЭКОНОМИКАЛЫҚ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..70
3.1 Экономикалық түсініктме ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..70
3.2 Компрессорлық құрылғының өнімділігін автоматты реттеу жүйесіндегі
АБЖ-н енгізу мен өндіруге жұмсалатын шығындарды есептеу ... ... ... ... ... ... .70
3.3 Экономикалық есептеулер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...71
3.4 Автоматтандыру жүйесін өңдеу мен пайдалануға жұмсалатын қаражатты
есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..71
3.5 Өңдеушілер жалақысы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...71
3.6 Құрастыруға кеткен шығындарды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..72
3.7 Автоматты техникалық өнімдердің есептелуі кезіндегі шығындар ... ... ... ..72
3.8 АБҚ-ны пайдалануға дейінгі эксплуатациялык шығындарды есептеу ... ... 73
4. ЕҢБЕК ҚОРҒАУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...71
4.1 Қазақстан Республикасының еңбек кодексі. Еңбек тәртіптемесінің
ережелері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..71
4.1.1 Жұмыс берушінің даярлау, қайта даярлау және біліктілікті арттыру
жөніндегі құқықтары мен міндеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..7 1
4.1.2 Қауіпті және зиянды өндірістік факторланың анализдері ... ... ... ... ... ... ..71
4.2 Ұйымдастыру шаралары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..77
4.2.1 Оператордың жұмыс орнын ұйымдастыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...78
4.2.2 Механикалық әрекеттерден қорғану ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..78
4.2.3 Электр қауіпсіздікпен қамтамасыз ету ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..79
4.2.4 Жерлендіруді есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 79
4.3 Санитарлы - гигиеналық шаралар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .80
4.3.1 Оператор жұмыс орнындағы ауаны тазартуды ұйымдастыру ... ... ... ... ..796
13
4.3.2 Метереологиялық шарттарды қамтамасыз ету ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .81
4.4 Табиғи және жасанды жарықты ұйымдастыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 82
4.4.1 Оператор бөлмесіндегі ауа алмасудың есебі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 82
4.4.2 Тұрмыс ғимараттарын қамтамасыз ету ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..80
4.4.3 Өртке қарсы шаралар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... .80
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .86
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... . ... ...Ошибка! Закладка не определена.
14
Кіріспе
Өндірістік процесстердің сапасына деген технологиялық талаптардың
жоғарлауы, өндірістің әртүрлі салаларына реттелетін электржетегін енгізуді
талап етуде.
Айнымалы ток машиналарының математикалық теориясының дамуы,
жартылай өткізгіштер негізіндегі түрлендіргіштердің жасалуы, басқарудың
қазіргі заманғы жабдықтарының қолданылуы реттелмелі электржетегінің
негізгі түрі болып табылатын асинхронды электржетегінің жоғары сенімді
және сапалы түрлерін жасауға мүмкіндік берді.
Электржетегі саласындағы әдебиеттер мен матераилдарға шолу көрсетіп
отырғандай 2002 жылы еуропа нарқында сатылған реттелмелі
электржетектердің 68 % - асинхронды электржетектер, 15 %- тұрақты ток
электржетектері, 17 % - механикалық және гидровликалық жетектер құраған.
Өндіріске енгізілетін реттелмелі асинхронды электржетектерінің
басымдылығы болашақта да сақталып қалады, себебі қуаты 100 кВт дейінгі
шығарылатын асинхронды қозғалтқыштар тұрақты ток қозғалтқыштарынан
40-50 есе көп.
Реттелмелі электржетектерінің кеңінен қолданылуы қазіргі заманғы
электржетегі электр энергиясын механикалыққа түрлендіретін өндірістің тек
қана қуатты элементі емес, сонымен қатар технологиялық процесстерді
басқарушы құрылғы ретіндеде қарастырылады, себебі өндірістік
процесстердің сапасы көптеген жағдайда реттелмелі электржетегін басқару
жүйесімен атқарылады.
Энергия тасымалдауышыларға деген бағаның өсуіне байланысты, атап
айтсақ электрэнергиясына деген өсуіне
байланысты және электр
өндірушілердің мүмкіншіліктерінің шектеулулігіне байланысты энегия
үнемдеу, энергия пайдалануды азайту қазіргі кезде маңызды ролге ие болып
отыр.
Энергия үнемдеу қазіргі заманғы техникалық саясаттың басты бір
бағыттары болып табылады. Бұл негізгі энергоресуртардың қалпына қайтып
келмейтіндігіне, оларды өндірудің барған сайын қымбаттауымен, глобальді
экологиялық проблемалармен тығыз байланысты.
Энергия үнемдеу энергия өндіргіштрдің қуатын жоғарлатуыдың ең
қарапайым және арзан әдісі болып табылады, себебі 1 кВт энергия үнемдеуге
жұмсалатын шығын осы 1 кВт қаутты өндіруге кетткен шығыннан 4-5 есе аз
болып табылады.
Негізгі шығындар (90 % дейін) энергия тұтыну сферасына тиесілі.
Электржетектер барлық өндірілетін электр энергиясының 70 % жуығын
тұтынатын болғандықтан, технологиялық процеестерді басқару үшін
реттелмелі электр жетектерін өндіріске кеңінен енгізу арқылы электр
энергиясын үнемдеуде айтарлықтай көрсеткіштерге қол жеткізуге болады.
15
Осыған байланысты қуаты орта және үлкен механизмдердің, сонымен
қатар жылдамдығын кең аралықта реттеуді қажет етпейтін механизмдер үшін
каскадты схемамен жасалатын реттелмелі электржетектерін енгізу тек
технологиялық тапсырмаларды шешіп қана қоймай энергия үнемдеу
проблемаларын да оң шешуге мүмкіндік береді.
Сондай-ақ мұндай электрліжетек жүйелерінің технико-экономикалық
көрсеткіштері жоғары болуы керек, бұл жерде технико-экономикалық
көрсеткіштер деген түсінікке жүйе бағасының төмен және оның пайдалы әсер
коэффициентінің (ПӘК) жоғары болуымен қоса жүйенің басқарымдылық
қасиеттеріде жатады. Сонымен басқарылатын, өзіндік құны жоғары емес ЭМ
жүйелердің жаңа сұлбалық шешімдерін жасау әлі күнге дейін мәнін
жоғалтпаған мәселе, сондықтан жұмыс машиналарының келісімді айналуын
қамтамасыз ететін сұлбалық шешімдердің жаңа түрлерін жасау және бұл
мақсат үшін басқарылатын айнымалы ток қозғалтқыштарын қолданудың
маңызы өте зор.
Бұл дипломдық жобада газ тасымалдаушы құрылғының өнімділігін
басқару үшін екіжақтан қоректенетін машина негізінде жасалған реттелмелі
электржетегін қолдану мәселелері қарастырылған және мұндай электр
жетектерін қолдану кезіндегі энерго үнемдеу мәселелері қарастырылған.
16
1 Технологиялық бөлім
1.1 Газ тасымалдау
Газ тұтынушыларға тасымалдаудың қауіпсіздігіне қойылатын барлық
талаптарды қанағаттандыра отырып ең қолайлы және экономикалық жағынан
қолайлы тиімді жолмен жеткізілуі тиіс.
Газ магистральді құбырлар арқылы өте жоғары қысыммен
тасымалданылады, ол үшін әр түрлі механизмдер қолданылады:
1) Желдеткіштер - бұл қысымды 1,1 Па дейінгі аралықта қамтамасыз
ететін құрылғы болып табылады, олар сонымен қатар ауаны салқындату мен
желдету үшін де қолданылады;
2) Нагнетательдер- бұл 1,1 - 1,8 Па аралықта қысымды қамтамасыз
ететін құрылғы болып табылады, олар сонымен қатар ауаны салқындату мен
желдету үшін де қолданылады, олар магистральді газқұбырларының
компрессорлық станцияларының негізгі элементі болып табылады;
3) Компрессор - қысым арқылы газдың бағытталған қозғалысын
қаматамасыз етуге арналған құрылғы, олар салқындатушы,
пневмоқұрылғыларда кеңінен қолданылады. Компрессорлар қысымды 1,8
1000 Па аралықта қамтамасыз ете алады.
Егер де газ құбыры газды шыққан жерінен қалалардың газды реттеу
станцияларының (ГРС), елді мекендердің және өндірістік кәсіпорындардың
пайдалану тармағына дейін тасымалдаса бұл газ құбырын магистральді деуге
болады.
Магистральді газ құбырлары мұнай құбырлары секілді негізгі
элементтерден тұрады: құбырлар,қотару станциялары және телефон
байланысы.
Бірақ газ құбырлары қотару процесінде пайда болатын қысыммен
газдың үлкен мөлшердегі меншікті көлемін өзгертуге болатындығымен
спецификалы түрде ерекшеленеді.Бұл ерекшелікке бірінші ретте басқа
құбырларға қарағандағы газ құбырларының үлкейтілген
диаметрлерін
жатқызуға болады.
Ал басқа ерекшелігі болып газ құбыры станцияларының екі
аралығының аяғындағы диаметрі бірдей болатын құбырлардағы бір қысымды
ұстап тұру қасиеті болып табылады.Мысалы,егер мұнай құбырында бастапқы
қысым 5 МПа болса, екі аралықтың соңына жеткенше 0 - ге дейін түсіп
кетеді,ал газ құбырында 2 МПа қысым көлемінде, яғни қотарудың тиімді
параметріне сәйкес келетін көлемде ұстап тұрады.
Тағы бір ерекшелегін айтсақ,ол газдың жарылыс қаупін болғызбау үшін
құбырдағы гидратты бөгеуілдерді жою шаралары болады. Енді магистральді
газ құбырларының негізгі ерекшелегіне тоқталсақ,ол қотарудың үздіксіз
жүруіне деген жоғары талаптар.Себебі қотарылу процессі біраз уақытқа
17
тоқталса,тұтынушыларға деген тасымал режимі бұзылады және газ шыққан
жерден оны өндіру тоқтауға тап болады.
Газ құбырларына газды берместен бұрын оны барлық артық
қоспалардан тазалайды,себебі олар тасымалдау процесіне кедергі болуы
мүмкін,екінші жағынан оның улы болуына байланысты қауіпті да болуы
ғажап емес.
Магистральді газ құбырының құрылымы келесі негізгі комплекстерден
тұрады: газ жинаушы және газ таратушы құбырлардан тұратын басты
құрылыстар, компрессорлы цехтар, газды тазалау мен кептіру қондырғылары,
сызықты құрылыстар, табиғи және жасанды өткелдер, катодты қорғау
станциялары, тренажер қондырғылары, тарату және басқару пунктісі (ТБП),
газды тарату станциялары (ГТС), қысымды реттеу құрылғылары,
компрессорлы станциялары бар жерасты қоймалары және т.с.с
Газ газ өндірмесінен газ жинаушы құбырлар жүйесі арқылы басты
құрылымдарға барып тазаланып, кептіріліп, магистральді газ құбырына
жіберіледі. Газ құбырындағы жеке участоктарды өшіру үшін бөгет
құрылғыларды және желдету шамдарын орнатады. Өшіру крандарын әрбір 20
- 25 км сайын орнатады, және де су бөгеттерінің жағаларында (екі не од ан көп
құбырлар қиылысқанда) және компрессорлы станцияларда. Үрлейтін шамдар
ремонт кезінде өшірілетін участоктардың құбырларын босату үшін
крандардың жанында орналасады. Газ құбыры трассасының бойымен
трубаларды коррозиядан қорғайтын қондырғыларды (катодты және
протекторлы), сонымен қатар сызықты ремонтерлер үйлерін салады (әрбір 20
30 км сайын) және олар бір -бірімен телефон арқылы байланысқан
компрессорлы жөндеу станцияларымен байланысады. Магистральді газ
құбырының құрамды бөлігі болып табылатын компре ссорлы станциялар газ
құбырларының газ өткізу қабілеттілігін арттыру үшін және газды
тасымалдауға дайындау үшін арналады.
Магистральді газ құбырында орналасуы мен атқару қызметіне
байланысты компрессорлы станцияларды басты және аралық деп бөледі.Басты
компрессорлы станцияларды (БКС) газ өндіру орнының жанында орналасқан
газ құбырларының бастапқы пункттерінде орналасады. Мұнда газ
тасымалдануға даярланады және есептік қысымға дейін ұластырады.
Аралық компрессор станциялары (АКС) газ құбырында бір-бірінен 100
200 км қашықтықта орналасады. Тура арақашықтығы есептеледі. АКС пен
БКС технолгиялық схемалары бірдей, айырмашылығы тек газды алыс
тасымалға даярлайтын қондырғыларында.
Мұнай жинайтын коллекторлар әдетте толығымен мұнаймен толмайды,
демек бір бөлігін мұнай қозғалысынан не сепараторлардағы мұнайдың
артылуынан коллектордың нашар жұмыс істеуіне байланысты пайда болған
газ да қамтиды.
Скважинаның аузы мен ГЗУ арасындағы қысымның түсуі нәтижесінде
мұнай мен оның қоспалары тастанды линиялармен ГЗУ -ға тасымалданады.
Тастанды линияларды жер астына қояды,олардың диаметрі скважинаның
18
дебитына байланысты 75150 мм дейін болады. Тастанды линиялардың
ұзындығы техникалық есептеулер нәтижесінде белгіленеді, жалпы 34 км
жетуі мүмкін.
1.2 Турбомеханизмдердің өнімділігін реттеу әдістері
Өндіріс орындарындағы қолданылатын турбомеханизмдер арасында ең
көп таралған қондырғылар желдеткіштер болып табылады, қуатты
желдеткіштер химия және метталлургия комбинаттарындағы градирндердегі
суды салқындатудың интенсивтілігін жоғарлату үшңн қолданылады, олардың
жұмыс доңғалақтарының айналу жиілігі 600 айнмин жоғары болып
табылады.
Басқа турбо механизмдерге қарағанда торапқа әрқашанда кері қысымсыз
жұмыс жасайды, сондықтан электржетегінің білігіне түсетін статикалық
моменттің оның айналу жиілігіне тәуелділігі квадраттық түрге ие болады.
Сондықтан желдеткіштердің жұмыс режимдерін есептеу барысында ұқсастық
заңдарын қолдануға болады.
Желдеткіштер де басқа турбомеханизмдер секілді ортадан тепкіш және
осьттік болып екіге бөлінеді. Ортадан тепкіш желдеткіштердің сипаттамалары
ортадан тепкіш насостардың сипаттамаларына ұқсас болып табылады.
Аэродинамикалық реттеу әдістерінің ішінде желдеткіштердің
өнімділігін реттеудің ең көп таралған түрі бағыттаушы аппарат қалақшаларын
бұру арқылы реттеу әдісі болып табылады. Бұл кезде реттеу тиімділігі кіріс
каналының көлденең қимасын кішірейту арқылы және ауа ағынын жұмыс
доңғалағына кіру бұрышын өзгерту арқылы іске асырылады.
Түрі ДН - 12,5-1 тәрізді түтінсорғыштың бағыттаушы аппаратыңың
қалақшасын θн.а - бұрышқа бұру кезіндегі аэродинамикалық сипаттамасы 1.1-
суретте көрсетілген, суреттен көрініп тұрғандай желдеткіштің пайдалы әсер
коэффициенті (ПӘК) төмендейді. Бағыттаушы аппараттың қалақшаларын
бұру қолмен жүргізіліуі немесе орындаушы қозғалтқыштың көмегімен
жүргізіліуі мүмкін, бірақ автоматты басқару жүйелерінде бағыттаушы
апаараттың бұрылу бұрышын өзгерту арқылы реттеу сенімділігінің
төмендігіне және күрделілігіне байланысты кеңінен қолданылмайды.
Тағы да бір экономикалық жағынан тиімді емес әдіс кіріс каналының
көлденең қимасын шибермен реттеу әдісі болып табылады, насостардың
өнімділігін дроссельдеу арқылы реттеу секілді. Бұл кезде алдыңғы
жағдайдағы секілді желдеткіштің сипаттамалары емес, магистральдің
сипаттамалары өзгеріске келеді.
Егер желдеткіштің өнімділігін жылдамдықты өзгерту арқылы реттейтін
болсақ, тораптың сипаттамасы Нс = 0 яғни Н = RQ2 үшін мына теңдікпен
анықталады:
H H с RQ 2 ,
19
(1.1)
мұндағы: Нс - статикалық напор (кері қысым), Q = 0 (ысырма толық
жабық); R - магистральдің кедергі коэффициенті, R=(Нном-Нс)Qном2
Ал, желдеткіштің ПӘК барлық диапазонда тұрақты болып қалады.
Сурет 1.1 - Түтін сорғыштың аэродинамикалық сипаттамалары
Шибер арқылы реттеу кезінде:
Р1*
1 аS но м
1 S ном
Q* ,
(1.2)
жиіліктік реттеу кезінде:
P1* Q*3
S но м 1 а 2
Q*
(1.3)
\
мұндағы Q* - өнімділіктің кезкелген мәні.
Жоғарыдағы (1.2) және (1.3) теңдіктер арқылы тұрғызылған тұтынатын
қуаттың өнімділікке байланыстылығы 1.2- суретте көрсетілген. Суреттен
көрініп тұрғандай реттелмелі электржетегін қолдану кезіндегі тұтынатын қуат
шибермен реттеу кезінде тұтынатын қуаттан өнімділіктің кезкелген мәнінде
аз, тек қана номиналь режимде олардың шамасы бірдей болып табылады.
20
1 S ном
Пунктир сызықтар арқылы желдеткіштің ПӘК ескеру арқылы тұрғызылған
қозғалтқыштың қуатының графигі көрсетілген.
Қаіргі уақытта желдеткіштер үшін реттелмелі электржетегін қолдану
кең өріс алып келеді.
Желдеткіштер барлық турбомеханизмдер секілді жыл бойына үзбей
жұмыс жасайтын, жүктемесі салыстырмалы түрде ұзақ уақытты біркелкі
болып табылатын механизмдер қатарына жатады, яғн қозғалтқыш валына
түсетін жүктеме біркелкі, асқын жүктеме пайда болмайды. Желдеткіштер
инерция моменті үлкен механизмдер болып табылады, яғни іске қосу, тежеу
кездерінде ескеретін жағдай.
Желдеткіштердің жылдамдығын реттеудің қажетті диапазоны 2:1
аспайды, одан кеңірек аралық көп қолданылмайды, себебі тұтынатын қуат
айналу жиілігімен кубтық байланыста болып табылады.
1 - шибер арқылы реттеу кезінде; 2- реттелмелі жетек кезінде.
Сурет 1.2 - Турбомеханизм электржетегінің ток көзінен тұтынатын
қуатының өнімділікке тәуелділігі
Жоғарыда аталған талаптарға екіжақтан қоректенетін машина негізінде
жасалатын реттелмелі электржетегі толығымен жауап береді, бұл кезде ротор
тізбегіне жиілігі мен амплитудасы өзгермелі айнымалы ток беруге мүмкіндік
беретін қарапайым жіне қымбат емес түрлендіргіштерді қолдануға болады.
Бұл әдісті желдеткіштерге қарағанда турбомашиналардың жоғары
класына қатысты турбокомперессорлар үшін қолданған тиімді.
Турбокомпрессорлардың атқаратын қызметіне байланысты меншікті
қуаты 18 000 кВт, ал болашақта 25000 кВт дейін жеткізіге деген ұмтылыстар
21
бар. Бұл құрылғылар газды магистральді құбырлар арқылы тасмыалдау
кезінде олардыңқысымын бірнеше есе жоғарлатуға арналған.
Турбокомпрессорлар газды қысу дәрежесіне байланысты ауаүрлегіштер
(воздуходувки) қысу дәрежесі 1,15 Па төмен, нагнетательдер қысу дәрежесі
1,15 Па жоғары және компрессорлар қысу дәрежесі бірнеше есе жоғары
құрылғылар.
Турбокомпрессорлардың қолданылатын аймақтары ретінде мыналарды
айтуға болады:
- газды магистральді құбырлар арқылы тасымалдау;
- бөлу әдісі бойынша оттегін алу үшін ауаны қысу;
- ауа немесе оттегін домна пештеріне беру;
- салқындату техникасы.
Турбокомпрессорлардың өнімділігін реттеу негізінен қысу жағында
дроссельдеу әдісі арқылы іске асырылады, бұл кезде турбомеханизмнің ПӘК
оның өнімділігін реттеуге пропорционал төмендейді.
Компрессорлар үшін бағыттаушы аппараттың қалақшаларын бұру арқылы
оның өнімділігін реттеу әдісі де қолданылады, бұл кезде ПӘК доссельдеу
әдісіне қарағанда жоғары болады, бірақ бағыттаушы аппаратты бұру арқылы
реттеу әдісі турбокомпрессордың конструкциясын күрделендіре түседі
нәтижесінде оның сенімділігі төмендейді, сондықтан бұл әдіс көп
қолданылмайды.
Турбокомпрессордың өнімділігін реттеу әдістерінің ішінде мейлінше
жетілдірілген түрі, ол оның қозғалтқышының айналу жиілігін өзгерту арқылы
реттеу болып табылады.
Турбокомпрессордың әртүрлі айналу жиілігі кезіндегі сипаттамалары 1.3
- суретте көрсетілген.
Турбокомпрессордың жұмысының ерекшелігі мынада, яғни әрбір айналу
жиілігіне машинаның белгілі бір өнімділігі сәйкес келеді, одан төмен мәнде
машинаның бірқалыпты жұмыс жасау шарты бұзылады.
Сурет 1.3 - Әртүрлі айналу жиілігі кезіндегі компрессордың
сипаттамалары
22
Турбокомпрессордың тұрақсыз жұмыс жасауының негізгі себебі,
жұмысшы және бағыттаушы қалақшалардан өтетін ауа ағынының
тұрақсыздығы, соның нтижесінде қысымның пульсациясы пайда болады, кері
қақпақтың ашалып жабылуына апарып соғады және апатты жағдайлардың
орын алуы мүмкін. Мұндай режим помпаж деп аталады.
Турбокомпрессордың помпаж шекарасынан (пунктир сызық 1.3- суретте)
сол жақта жұмыс жасауына болмайды. Айналу жиілігін төмендеткен сайын
помпажды режимнің обласы төмендейді, нәтижесінде айналу жиілігін өзгерту
арқылы реттеу кезінде турбокомпрессордың төмендетілген өнімділігімен
жұмыс жасауына мүмкіндік ашалады.
Турбокомпрессордың өнімділігін реттеудің технологиялық қажеттілігі
олардың арналуымен тығыз байланысты. Магистральді газ құбырларындағы
нагнетательдердің жұмыс режимі газ құбырының шығысындағы газды
тұтының графигіне тығыз байланысты. Бұл кезде турбокомпрессордың
өнімділігін реттеудің негізгі тапсырмасы қажетті газ көлемін тасымалдау үшін
жұмсалатын шығындардың минимальді шамасын қаматасыз ету. Егер газды
пайдалану азайса, оның берілісін төмендету қажет.
Магистральді газ құбырларындағы турбокомпрессорлар бірнеше
параллель немесе тізбектей жұмыс жасайтын компрессорлардан құралатын
станцияларға біріктіріледі, сондықтан газды берілісін реттеу сатылы түрде,
яғни жұмыс жасап тұрған машимналардың санын өзгерту арқылы жүргізіледі
және реттеуді мейлінеше біркелкілендіру үшін қысу жағында дроссельдеу
әдісін бірге қарастырады.
Зерттеулер көрсетіп отырғандай [1] жылдамдықты бірқалыпты және
экономикалы тиімді әдіспен реттеуге мүмкіндік беретін электржетегін қолдану
компрессорлық қондырығының ПӘК дроссельдеу әдісімен салыстырғанда 25
% , ал бағыттаушы аппарат арқылы реттеу әдісіне қарағанда 12% жоғарлатуға
мүмкіндік береді.
Турбокомпрессорла, нагнетательдер және ауаүрлегіштер жүктемесі ұзақ
уақытта біркелкі болып табылатын машиналар болып табылатындықтан,
олардың электржетектері де ұзақ уақытты жұмыс режиміне бейімделген
болып алыныуы тиіс. Олар жылдамайналмалы машиналар болып табылады,
яғни айналу жиілігі 1500 - 20000 айнмин аралықта болуы мүмкін. Жұмыс
доңғалағының өте үлкен жиілікпен айналуы қажет болған жағдайда
қозғалтқыш пен компрессор арасына үдеткіш редуктор қондырылады.
Барлық турбокомперссорлар, ауаүлегіштерден басқалары торапқа кері
кедергі арқылы жұмыс жасайды, яғни білікке түсетін статикалық момент
айналу жиілігне тәуелді болып табылады.
Турбокомпрессорды іске қосу әдетте жүктемесіз жүргізіледі, ол үшін
қысу кеңістігін атмосферамен немесе сору кеңістігімен жалғастырады,
нәтижесінде іске қосу кезінде максмальді момент 0,4 номинальді моменттен
аспайды.
Турбокомпрессорлардың өнімділігін реттеудің ең тиімді әдісі олардың
айналу жиілігін өзгерту болып табылады, бірақ бұл әдістің кеңінен
23
қолданылуына бірден-бір кері әсер ететін жағдай компрессорлардың
қозғалтқыштарының
басым бөлігі жоғары вольтті (3,6
кВ) болып
табылатындығы.
Қазіргі уақытта тек санаулы заводтар ғана бағасы 0,4 кВ ток көзінен
қоректенетін жиілік түрлендіргіштерге қарағанда өте жоғары емес
түрлендіргіштер жасап шығаруда.
Сондай - қосарланған трансформациялы түрлендіргіштер де қолдану
қарастырылады, яғни түрлендіргіштің кірісі мен шығысына сәйкесінше
төмендеткіш және жоғарлатқыш трансформаторлар орналастырлады, бірақ
бұл кезде түрлдендіргіштің ПӘК энергияның бірнеше есе қайта түрленуіне
байланысты төмен болып табылады, сондықтан бұл әдісті қолдану тиімсіз.
Жоғарыдағыларды ескере отырып тиристорлар негізінде жасалатын
тікелей байланысты жиілік түрлендіргіштер немесе тұрақты ток звеносы бар
жиілік түрлендіргіштер негізінде жасалатын электржетектерін қолдану тиімді
болып табылады.
1.3 Турбомеханизмдердің реттелмелі электржетектеріне шолу
Компресорлардың негізгі элементтері болып мыналар табылады:
1) Электрқозғалтқышы немесе электржетек;
2) Сығу қондырғысы;
3) Қысылған газға арналған сиымдылық;
4) Жалғастырушы құбырлалар мен шланглар.
Компрессорлы қондырғыларды қолданылатын электрқозғалтқыштар
айнымалы немесе тұрақты ток қозғалтқыштары болып табылуы мүмкін.
Айнымалы ток қозғалтқыштары асинхронды және синхронды болып бөлінеді,
асинхронды қозғалтқыштар өз кезегінде қысқа тұйықталған роторлы немесе
фазалы роторлы болып екіге бөлінеді.
Қысқа тұыйқталған роторлы асинхронды қозғалтқыштарды
компрессорлық қондырғылардың электржетегі ретінде қолданудың негізгі
артықшылығы олардың салыстырмалы түрде құрлысының қарапайымдылығы
мен бағасының арзандығы жіне жұмысының жоғары сенімділігі болып
табылады, бірақ олардың негізгі кемшілігі, іске қосу режимі кезіндегі іске
қосу тоғының 57 есе номиналь шамадан асып кетіуі және іске қосу
моментінің аздығы.
Қысқа тұыйқталған роторлы асинхронды қозғалтқыштарды қолдану өте
сирек ұшырасаыды, олар негізінен азқуатты тораптарда қолданылады.
Қаутты компрессорлық қондырғыларда синхронды қозғалтқыштар
кеңінен қолданылады, олардың қуаттық коэффициенті жоғары болып
табылады, бірақ оларжүктеменің өзерісіне тәуелсіз бірқалыпты жылдамдық
пен айналатын болғандықтан және қысқа тұйықталған роторлы асинхронды
қозғалтқыштарға тән кемшіліктер оларға да тиесілі болғандықтан бұларда
24
кеңінен қолданыла бермейді. Сонымен қатар олар асинхронды
қоғалтқыштарға қарағанда айтарлықтай қымбат болып табылады.
Сызықты электржетектер электромагнитті, магниттіэлектрлі немесе
индукциялы болуы мүмкін, олардың ПӘК төмен, денегменде олар кейбір
жағдайларда (үйкеліске кетктін шығындардың төмендігіне байланысты)
қолданылады. Олар негізінен алғанда поршенді компрессорлар үшін
поршеннің аз аралықта жүрісін қажет еткен жағдайда қолданылады.
Қысымдау қондырығысы (нагнетающие устройства) - жетек көмегімен
пайда болатын күш арқылы газды арнайы сиымдылыққа сығатын құрылғы
болып табылады.
Компрессорлар өте маңызды құрылғылар болып табылады, олар
қарапайым ауа салқындатқыштардан бастап
космосқа дейін
(ракетасмалдаушының үдеткіштерін сұйық арқылы салқындату) қолданылады.
1.4 Компрессордың электржетектеріне шолу
Белгілі бір әдіспен жалғанған электрлік және механикалық звенолардың
жиынтығын электромеханикалық жүйе (ЭМЖ) деп атайды.
Қазіргі уақытта айнымалы ток қозғалтқыштары негізіндегі
электромеханикалық жүйелердің (ЭМЖ) бірнеше түрі бар. Мұндай жүйелер
бір-бірінен электржетек құрамындағы қозғалтқыштардың бір-бірінен
бұрыштық ығысуына, қозғалтқыштар жылдамдықтарының сәйкестігі
нақтылығына қойылатын талаптарға және келісімді айналу режимін басқару
әдісінің түрлеріне немесе т.б. көрсеткіштеріне байланысты ерекшелінеді.
Қозғалтқыштардың айналу жылдамдығын реттеу каналына сәйкес
ЭМЖ статор және ротор тізбегі бойынша басқарылатын болып екіге, ал олар
өз кезегінде қозғалтқыштар біліктерінің бір-бірімен байланыс түріне сәйкес
механикалық және электрлік білік болып екіге бөлінетіні белгілі, ал
қозғалтқыштар жылдамдығының қандай тізбек бойынша басқарылатынына
байланысты механикалық және электрлік білік схемасындағы жүйелер статор
және ротор каналдары арқылы басқарылатын болып жіктеледі.
Статор тізбегі бойынша басқарылатын механикалық білік
(механический вал) сұлбасымен жасалған көпқозғалтқышты электржетек
жүйесіндегі қозғалтқыштардың біліктері бір-бірімен қатаң жалғанады, ал
жүйенің механикалық сипаттамасы жекелеген қозғалтқыштардың
механикалық сипаттамаларының қосындысына тең болады, мұндай
жүйелердің қатарына׃
1) бір қозғалтқышының статоры бұралмалы болып табылатын
асинхронды қозғалтқыштар негізіндегі екі қозғалтқышты жетек;
2) қозғалтқыштарының бірі динамикалық тежеу режимінде, екіншісі
қозғалтқыштық режимде жұмыс жасайтын асинхронды қозғалтқыштар
негізіндегі екі қозғалтқышты жетек;
25
3) асинхронды және синхронды қозғалтқыштар негізіндегі екі
қозғалтқышты жетек жүйелері секілді электржетектерді жатқызуға болады.
Мұндай сұлбамен жасалған жетектердің барлығына олардың қуатты
бөлігінің қарапайымдылығы мен оңай басқарымдылығы секілді
артықшылықтар тән болғандықтан осы күнге дейін тау-кен өндіріс
орындарында көтергіш механизмдер мен орта және үлкен қуатты желдеткіш,
сусорғыш секілді қондырғылардың жетегі ретінде қолданылып жүр [2,3].
Мұндай жүйелерде де қозғалтқыштардың жылдамдығын реттеу бір зоналы тек
синхрондыдан төмен қарай ғана бағытта жүргізіледі.
Аталған жетектердің әрқайсысының өзіндік ерекшеліктері мен
кемшіліктері бар, мысалы статоры бұралмалы қозғалтқыш үшін көмекші
жетек қажет болатын болса, асинхронды және синхронды қозғалтқыштардың
негізіндегі екі қозғалтқышты жүйеде қуаты негізгі қозғалтқыштың қуатымен
пара-пар асинхронды қозғалтқыш жетекті іске қосу үшін ғана қолданылады,
ал механикалық сипаттамасы жекелеген қозғалтқыштардың механикалық
сипаттамаларының қосындысы болып табылатын екіқозғалтқышты жетекте
жылдамдық төмендеген сайын энергиы шығынының мәні жоғарлайды.
Сонымен қатар механикалық білік сұлбасымен жасалған екіқозғалтқышты
жетектерді қозғалтқыштары бір-бірінен алшақ орналасатын қуаты үлкен
механизмдер үшін қолдану тиімсіз.
Механикалық біліктің кеңінен тараған түрлері ретінде жылдамдығын
ротор тізбегі арқылы реттеуге болатын екіқозғалтқышты жетек жүйелерін
айтуға болады. Мұндай жүйелер қатарына біліктері қатаң байланысқан,
роторлық тізбегіне қосымша кедергі жалғанған фазалы роторлы асинхронды
қозғалтқыштар негізіндегі жетектер мен қозғалтқыштарының роторлық
тізбегіндегі ығысу энергиясын тиімді пайдалану мақсатымен жасалатын
асинхронды - вентильді каскад сұлбасындағы екіқозғалтқышты жетектерді
жатқызуға болады.
Жылдамдығын ротор тізбегіне жалғанған кедергі арқылы реттеуге
болатын механикалық білік сұлбасындағы екіқозғалтқышты электр-
жетектерге де жоғарыда аталған қасиеттер, яғни ротор тізбегіндегі шығынның
ығысу шамасына тура пропорциональ екендігі секілді және т.б. қасиеттер тән.
Ығысу энергиясының қандай жолмен тиімді жұмыс жасауға
пайдаланылатындығына байланысты механикалық біліктің асинхронды -
вентильді каскад сұлбасымен жасалатын бірнеше түрін ажыратуға болады.
Жылдамдығын кең ауқымда реттеуді қажет етпейтін қуаты үлкен механизмдер
үшін асинхронды-вентильді каскад сұлбадағы электржетектерді қолданып
біршама жоғары көрсеткіштер алуға болады. Мұндай электржетектерінде
ығысу энергиясы қозғалтқыштар қоректеніп тұрған желіге электр энергиясы
түрінде қайтарылуы арқылы немесе негізгі қозғалтқыштардың білігіне
механикалық энергия түрінде қайта берілуі арқылы тиімді пайдаланылатын
болғандықтан каскадты сұлбадағы электржетек жүйелерінің техника
экономикалық көрсеткіштері басқа механикалық білік сұлбасындағы
жүйелердің көрсеткіштеріне қарағанда біршама жоғары болады [4].
26
Дегенменде мұндай жүйелердің құрамында ығысу энергиясын желіге немесе
қозғалтқыштардың білігіне қайтару үшін коллекторлы машиналардың
қолданылуы жетектің сенімділігін айтарлықтай төмендетеді және сұлбаны
күрделендіріп жібереді, сонымен қатар жүйенің өзіндік құны мен өлшем
бірліктерінің жоғарылауына әкеліп соғады. Сондықтан мұндай сұлбамен
жасалатын электржетек жүйелерін де жоғарыда аталған механизмдер үшін
қолдану тиімсіз деп тұжырымдауға болады.
Дегенменде статор тізбегі бойынша қозғалтқыштардың жылдамдығын
реттеудің техника экономикалық жағынан ең тиімді әдісі жиіліктік әдіспен
реттеудің де кемшіліктері бар, олардың негізгілері мыналар [5]׃
1) жылдамдықты реттеу кезінде түрлендіру процессіне қатысатын
қуаттың шамасы жүйе құрамындағы қозғалтқыштардың толық қуатының
шамасына тура пропорциональдығы;
2) тиристорлы жиілік немесе кернеу түрлендіргіштердің қуаты жүйедегі
қозғалтқыштар қуатына пара-пар пропорциональ болып таңдап
алынатындығы;
3) қуаты үлкен тиристорлы түрлендіргіштердің ток көзін жоғары
гормоникалармен ластайтындығы;
4) электржетек жүйесінің өзіндік құнының жоғарылығы.
Сонымен жылдамдығын кең диапазонда реттеуді қажет етпейтін қуаты
үлкен механизмдер үшін мұндай сұлбамен жасалған электржетек жүйесін
қолдану жоғарыда аталған кемшіліктерге байланысты тиімсіз.
Ротор тізбегі бойынша басқарылатын электрлік білік. Ротор тізбегі
бойынша электрлік білік сұлбасымен жалғанатын, жылдамдығы реттелетін
екі қозғалтқышты электржетек жүйелері де осы күнге дейін кеңінен
зерттелген жетектер қатарына жатады. Олардың ішінде қозғалтқыштардың
екінші ретті жүйесі, яғни роторлық орамдары пассивті элементтермен, яғни
активті, индуктивтілікті және сиымдылықты кедергілер арқылы байланысатын
электрлі білік сұлбасымен жасалған электржетектері мейлінше кең зерттелген
және өндірісте көп қолданылатын түрі болып табылады. Мұндай жүйелердің
қасиеттерін, олардың іс жүзінде қолданылуын зерттеуге арналған бірнеше
еңбектердің бар екенін айта кетуге болады. Бұл еңбектерде фазалы роторлы
асинхронды қозғалтқыштардың ротолық орамдарын пассивті элементтер
арқылы немесе осы элементтерді әртүрлі комбинацияда электрлік жолмен
жалғап синхрондаушы моментінің шамасы бір-бірінен ерекшеленетін
көпқозғалтқышты жетектердің бірнеше түрін алуға болатындығы және
олардың әрқайсысының қандай еркшеліктері мен қасиеттері болатыны атап
көрсетілген.
Ротор тізбегінде қосымша кедергілері бар электрлік білік болып
табылатын электржетектері де жүйенің қуатты бөлігінің қарапайымдылығы
мен пайдаланылу кезіндегі жоғары сенімділігі және басқару сұлбасының
қарапайымдылығы секілді жақсы қасиеттерімен ерекшеленеді. Осындай
артықшылықтарының болуына байланысты ротор тізбегі арқылы электрлік
білік сұлбасымен жасалатын электржетектері өндірістің көпетеген
27
салаларында орташа қуатты механиздердің жетегі ретінде қолданылып жүр.
Мысалы тау-кен өндірісінде орташа қуатты конвейрлер, көтергіш
механизмдер, гидротехникалық қондырғылар осындай сұлбадағы жетектер
мен жарақтандырылған.
Дегенмен де ротор тізбегіне пассивті элементтер жалғау негізінде
жасалатын электрлі біліктерге׃
1 жүйе құрамындағы қозғалтқыштардың тербеліске берілгіштігі;
2
жетекті іске қосудың алдында қозғалтқыштарды алдынала
синхрондап алудың қажеттілігі;
3 айналу жиілігінің неғұрлым баяу шамасын алу, ротор тізбегіндегі
шығынның соғұрлым жоғарылығымен сипатталатындығы секілді кемшіліктер
тән.
Осындай кемшіліктерінің болуына байланысты мұндай сұлбадағы
жетектерді жылдамдығын кең аралықта реттеуді қажет етпейтін қуаты үлкен
механизмдер үшін пайдаланудың тиімсіз екендігін көруге болады.
Электржетектер ішінен қуаты үлкен, жылдамдығын кең аралықта
реттеуді қажет етпейтін механизмдер үшін қазіргі күні қолданылып жүрген ең
тиімді жетек ретінде - асинхронды каскад сұлбасындағы жетектерді бөліп
көрсетуге болады.
Қозғалтқыштардың екінші ретті тізбегіндегі сырғанау энергиясының
қандай жолмен пайдалы жұмыс жасауға жұмсалып тұрғандығына байланысты
асинхронды каскадты сұлба асихронды-вентильді АВК және асинхронды -
вентильді машиналы каскад АВМК болып екіге бөлінеді.
Асинхронды-вентильді каскад
АВК
сұлбасымен жасалатын
электржетек жүйесін роторлық тізбегі электрлік білік сұлбасымен жалғанатын
электржетектердің арнайы түрі ретінде қарастыруға болады.
Фазалы роторлы асинхронды қозғалтқыштың басқа машиналармен
немесе түрлендіргіштермен каскадты сұлбада жалғануы арқылы жасалынатын
электржетектерде роторлық тізбектегі сырғанау энергиясы (энергия
скольжения) тиімді жұмыс жасауға пайдаланылатын болғандықтан мұндай
жүйелердің энергетикалық көрсеткіштері біршама жоғары болады. Бірақ,
жетек құрамындағы қозғалтқыштардың жылдамдығын реттеу тек номиналь
жылдамдықтан төмен бағытта ғана жүргізілетіндігі және схемада тұрақты ток
машиналарының болуы жетектің сенімділігін төмендететіндігі секілді
себептерге байланысты мұндай жетектердің де қолданылу аймағы шектеулі.
Сонымен айнымалы ток қозғалтқыштары негізіндегі электржетектерінің
бүгінгі күнге дейінгі даму деңгейін талдай келе жұмыс жасау режмдері бірдей,
жүктемесі салыстырмалы түрде бірқалыпты болатын, жылдамдығын кең
аралықта реттеуді қажет етпейтін қуаты үлкен механизмдердің жылдамдығын
реттеуді жоғары техника-экономикалық көрсеткіштермен жүргізуге
мүмкіндік беретін, басқаруға ыңғайлы және пайдаланылу кезінде сенімділігі
жоғары болатын электржетектердің жаңа сұлбалық шешімдерін жасау осы
28
күнге дейін электромеханиктердің алдына қойылған өзекті мәселелердің бірі
екенін көруге болады.
Қуаты үлкен, жылдамдығын кең аралықта реттеуді қажет етпейтін
механизмдер үшін жоғарыда айтып өткен қазіргі кезде техника-экономикалық
жағынан мейлінше негізделген жетек жүйесі болып табылатын
қозғалтқыштарының жылдамдығы статор тізбегіне берілетін кернеу жиілігін
реттеу арқылы басқарылатын жетектерді де қолдану тиімсіз. Себебі мұндай
жүйелерде жылдамдықты реттеу барысында түрлендіру процессіне статор
тізбегіне берілетін барлық энергия қатынасады және асинхронды
қозғалтқыштардың жүктемені көтергіштік қабілетін жоғалтпауы шартын
орындау үшін ток көзі жиілігі мен қатар кернеуінің шамасын да реттеп
отыруымыз қажет. Сондықтан қозғалтқыштардың айналу жиілігін статор
каналы бойынша реттеудің энергетикалық көрсеткіштері жоғары болғанымен,
жылдамдықты реттеу техникалық жағынан күрделі. Сондай-ақ қуаты үлкен
тиристорлы түрлендіргіштер ток көзіне әсер ететіді, яғни тиристорлардың
коммутациялануы барысында ток көзі кернеуінің формасы жоғары
гормоникалармен ластанып оның синусоидалылық формасы бұзылады және
айнымалы ток машиналары секілді жартылай өткізгішті аспаптар негізіндегі
түрлендіргіштердің де жұмыс жасауы үшін реактивті қуат қажет. Міне
осындай себептерге байланысты қуаты үлкен, жылдамдығын кең аралықта
реттеуді қажет етпейтін электржетек жүйелерін статор каналы бойынша
басқарудың тимсіз екенін атап өтуге болады, олай болса мұндай механизмдер
үшін басқарылмалы, пайдалану кезінде сенімділігі жоғары, өзіндік құны
салыстырмалы түрде қымбат емес, техника экономикалық көрсеткіштері
қазіргі кездегі техника экономикалық көрсеткіштері бойынша ең негізделген
болып табылатын электжетектерінен кем болмайтын жетек жүйелерін жасау
өзекті мәселелердің бірі болып табылады.
Жылдамдығы реттелетін электржетектеріне деген сұраныстың өсуіне
байланысты басқарылатын электржетектерінің арнайы түрлерін жасау мен
оларды өндіріске енгізу мәселелері соңғы кездерде көп қозғалып жүр. Бұл
орайда басқарылатын электржетектерін айнымалы ток қозғалтқыштары
негізінде жасаудың маңызы зор.
Соңымен басқарылатын электржетектерін жасауға негізделген
жұмыстарға жасалған талдаулар мен шолуларды қортындылай келе айнымалы
ток қозғалтқыштары негізінде электромеханикалық жүйелер жасаудың
төмендегі бағыттарда жүргізіліп жүргендігін көруге болады
1 ток көзі кернеуінің жиілігін реттеу арқылы басқарылатын жетектер
2
параметрлік басқару немесе қозғалтқыштың бірінші
ретті
орамдарына берілетін кернеуді реттеу арқылы басқарылатын жетектер
3 фазалы роторлы асинхронды қозғалтқышты басқа электр машина-
ларымен немесе түрлендіргіштермен каскадты жалғау арқылы басқарылатын
жетектер.
Алғашқы екі схемамен жасалатын электржетектерінің ерекшеліктері мен
қасиеттері туралы олардың әртүрлі өндіріс механизмдерінің электржетегі
29
ретінде қолданылуы туралы бірнеше еңбектерді атап өтуге болады және
олардың ерекшеліктері мен техника-экономикалық көрсеткіштері туралы
жоғарыда кеңінен аталып өтілді.
2 Арнайы бөлім
2.1 Екі жақтан қоректенетін машина негізіндегі электржетегінің
статикалық сипаттамалары
Электромеханикалық жүйелерді жасау саласында басқарылатын
электржетектерін каскадты схемамен құру арқылы жасау жалпылама үрдіс
алуда. Оның негізгі себебі мұндай электржетек жүйелерінің жоғары
басқарымдылығы мен жұмыс механизмін басқарудың жоғары энергетикалық
көрсеткіштермен жүргізілетіндігінде.
Каскадты схемамен құрылған жүйелерді пайдалану электржетектің
меншікті қуаты неғұрлым өскен сайын соғұрлым тиімдірек, яғни каскадты
схемамен жасалған электржетектерін қуаты үлкен механизмдердің жетегі
ретінде пайдаланған дұрыс.
Касадты схемалардың жалпыландырылған түрі
-
екіжақтан
қоректенетін машиналар болып табылады.
Екі жақтан қоректенетін машина ЕЖҚ-машина дегеніміз статоры мен
роторы көпфазалы болып табылатын, магниттік қасиеттері бойынша
симметриялы электр машинасы мен оның роторлық тізбегіне жалғанған
басқарылатын жиілік түрлендіргішпен синтезі. Екі жақтан қоректеніп жұмыс
жасайтын фазалы роторлы асинхронды қозғалтқыштарға синхронды
машиналардың кейбір қасиеттері тән болғандықтан мұндай схеммен жұмыс
жасайтын машиналар асинхрондалған синхронды машина деп те аталады.
Екі жақтан қоректенетін машина негізіндегі
бірқозғалтқышты
электржетектің қуатты бөлігінің схемасы 2.1 - суретте көрсетілген.
6
тора
б
ТД
3
С
1
5
1
7
4
2
РТ
2
Д
Сурет 2.1 - Екіжақтан қоректенетін машина негізіндегі электржетектің
блок схемасы
30
Схеманың қуатты бөлігінің негізгі элементтері фазалы роторлы
асинхронды машина 1 , трансформаторлар 3, 4 және 2 жиілік түрлендіргіш
ЖТ болып табылады. ЖТ негізгі қызметі ЕЖҚ-машинаның жұмыс режиміне
сәйкес роторға қарағанда қажетті бағытта айналатын, амплитудасы, жиілігі
және фазасы бойынша белгілі бір шамадағы магнит ағынын қалыптастыру.
Басқарудың негізі звеносы 7 реттегіш Р жиілігі ротордың статор
өрісіне қарағанда ығысу жиілігіне тең болатын, амплитудасы мен фазасы
қажетті реттеу функциясына сәйкес өзгеретін керену қалыптастырады. Реттеу
функциясына реттегіш жиілік түрлендіргіш арқылы ЕЖҚ машина роторының
өрісін басқарады. Реттегіш ротор өрісін басқару заңдарын ротордың айналу
жиілігі датчигінен 6 мен ротордың айналу жиілігі датчигінен 5 келіп
түсетін сигналдарға сүйеніп қалыптастырады. Тораб кернеуінің датчигі 6
ток көзі кернеуінің модулі, фазасы және жиілігі туралы информация беретін
болса, ротордың айналу жиілігі датчигі 5 ротордың статорға қарағанда
бұрыштық орналасуы мен айналу жиілігі туралы информациялар береді.
ЕЖҚ-машина келесі ретпен жұмыс жасайды. Ротор орамдарына
берілетін кернеудің жиілігі жиілік түрлендіргішке әсер ететін реттегіш арқылы
қажетті шамаға өзгереді. Егер ротордың айналу жиілігі синхрондыдан кіші
болса, онда ротор орамдарының магнит өрісінің айналу бағыты ротордың
айналу бағытымен бағыттас болады, ал егер ротордың айналу жиілігі
синхрондыдан жоғары болса, ротор орамдарының магнит өрісінің айналу
бағыты ротордың айналу бағытына қарсы бағытта айналады. Айнымалы ток
электр машинасының қалыптасқан режимде жұмыс жасауы үшін орындалуы
қажет негізгі шарт, ол машинаның ішкі бос ауа қуысында екі өрістің әсерлесуі
және бұл өрістердің бір-біріне қарағанда қозғалыссыз күйде болуын
қамтамасыз етудің керектігі, яғни статор мен ротордың магнит қозғағыш
күштері МҚК векторларының бір-біріне қарағанда қозғалыссыз күйде
болуын қамтамасыз етудің керектігі. Фазалы роторлы асинхронды қозғалтқыш
екіжақтан қоректенетін схемамен жұмыс жасағанда жоғарыда аталған шартты
орындау үшін статор мен ротор өрістерінің және ротор денесінің айналу
жылдамдықтары арасында, сәйкесінше 1 мен 2 және айналу
жиіліктері арасында төмендегі қатынас орындалуы тиіс:
ω1 ω2 ω,
(2.1)
мұндағы 1 2 f1 p ; 2 n ; ω2 2 PI f 2p ;
f 1 - тораб жиілігі;
р - аснхронды машинаның полюстер жұбының саны;
f 2 - ротор орамдарындағы ток жиілігі;
n - ротордың айналу жиілігі;
ЕЖҚ-машиналарда 2.1 шарттың орындалуы автоматты басқару
жүйесімен қамтамасыз етіледі. Реттегіштің кірісіне жоғарыда аталған
31
сигналдарға сәйкес екі сигнал жиілігі 1 ток көзі датчигінен және ротордың
орналасу датчигінен сигналдар келіп түседі. Реттегіш 1 және
сигалдарын салыстырып жиілігі:
ω2 ω ω1
2.2
шартымен анықталатын сигнал шығарады, ал бұл сигнал 2.1 шартының
орындалуын қамтамасыз ететін жиілік түрлендіргішке әсер етеді.
ЕЖҚ-машинаның қарапайым схемамен қосылған асинхронды қозғалт-
қышқа қарағандағы ерекшелігі жоғарыда көрсетілген шарттарды әртүрлі
заңдылықтар мен орындай отырып ротордың айналу жиілігін синхрондыдан
жоғары да төмен де бағытта өзгертуге болатындығы. Осыған сәйкес екіжақтан
қоректеніп жұмыс жасайтын асинхронды қозғалтқыш қарапайым схемамен
қосылатын асинхронды қозғалтқышқа тән емес екі режимде жұмыс жасай
алады оның бірі жалпыландырылған асинхронды режим болып табылса
екіншісі жалпыландырылған синхронды режим деп аталады.
Жалпыландырыл-ған асинхронды режимде ЕЖҚ-машина кәдімгі асинхронды
қозғалтқыш секілді жұмыс жасайды, яғни қозғалтқыштың сырғанауы
скольжение оның білігіне түсетін жүктемеге тәуелді өзгеріп отырады. Екінші
ретті орамдар жалғанған ток көзі кернеуінің жиілігі ішкі реттеу контурының
көмегімен әрқашан сырғанау жиілігіне тең болып тұрады, бұл кезде
басқарушы орамдарға берілетін кернеудің шамасы мен фазасы ғана
реттелінеді.
Жалпыландырылған синхронды режимде сырғанау жиілігі ротордың
айналу жылдамдығына тәуелсіз түрде беріледі, яғни әрбір басқару сигналына
белгілі бір жиілік сәйкес келеді. Бұл режимде ЕЖҚ-машина синхронды
машина секілді жұмыс жасайды.
Сонымен, басқарушы орамдарға берілетін кернеудің, яғни ротор
орамдарына енгізілетін кернеудің амплитудасын, жиілігін және фазасын
белгілі заңдылықпен реттей отырып машинаның электромеханикалық
қасиеттеріне әсер етуге, сәйкесінше қозғалтқыштың айналу жиілігін әртүрлі
жүктемелерге сәйкес келетін заңдылықтармен реттеуге болады.
Бүгінгі күнге дейін екіжақтан қоректенетін машиналардың
ерекшеліктері мен қасиеттері, олардың негізінде құрылған электротехникалық
жүйелердің жұмыс режимдері зерттелген бірнеше еңбектер бар.
ЕЖҚ- машиналар негізінде жасалған электротехникалық жүйелерге
арналған зерттеулер мен еңбектерге жасалған шолулардан мұндай машина-
лардың көбінесе дәстүрлі емес энергия көздеріне арналған генераторлық
қондырғылар жасауға қолданылатындығын көруге ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz