Преобразователи частоты OPTIMUS DRIVE AD800 в системе запуска газотурбинных авиадвигателей газоперекачивающих станций

Применение преобразователя частоты AD800 обеспечивает уверенный пуск и надежную работу систем электрозапуска газотурбинных двигателей, разработанных НПО «Шторм» для объектов Газпрома

Система доставки голубого топлива с мест его добычи до мест хранения и конечного потребителя представляет собой достаточно сложную структуру. Представление о том, что газ сам по себе «течет» по трубе — в корне ошибочно: транспортировка газа обеспечивается за счет повышения его давления в трубопроводах до заданной величины. Эту задачу выполняют автоматизированные компрессорные станции, которые в большом количестве установлены на всем протяжении магистральных трубопроводов.

Центральная часть компрессорной станции — газоперекачивающий аппарат (ГПА), для обеспечения работы которого чаще всего применяется газотурбинный авиационный двигатель. Не углубляясь в различия принципов его работы под крылом самолета и на земле, скажем, что в качестве топлива для его запуска и работы на земле в составе ГПА традиционно используется тот же самый газ из трубопровода, который станция и перекачивает, только дополнительно очищенный и приведенный к требуемому давлению.

А так как таких ГПА на протяжении магистральных трубопроводов устанавливается от нескольких десятков до сотен, то задача снижения расхода (потерь) перекачиваемого газа на обеспечение работы газотурбинных двигателей (ГТД) стоит достаточно остро. Одним из наиболее оптимальных решений этой задачи является использования системы электрического запуска.

Optimus Drive AD800 обеспечивает работу систем электрозапуска газотурбинных двигателей

Одно из ведущих российских предприятий в этой области - НПО «Шторм», уже много лет занимается разработкой и производством систем электрического запуска газотурбинных двигателей наземного базирования. Их основой являются специально разрабатываемые предприятием под каждую такую задачу синхронные электродвигатели на постоянных магнитах, запуском и работой которых управляют современные преобразователи частоты. После запуска ГТД и выведения его в рабочий режим синхронный электродвигатель начинает работать в режиме генератора, обеспечивая электроснабжение станции.

По результатам проведения комплекса испытаний, НПО «Шторм» для управления своим новым синхронным двигателем СГ-702, разработанным для систем электрозапуска газотурбинных двигателей на объектах магистрального трубопровода «Сила Сибири», выбрала преобразователь частоты Optimus Drive AD800 мощностью 110 кВт.

AD800 после несложной настройки на работу с синхронным электродвигателем обеспечил надежную его работу и наилучшие показатели по сравнению с ПЧ сопоставимой мощности других производителей ПЧ. К слову сказать, часть протестированных в НПО «Шторм» преобразователей именитых западных брендов вовсе не справились с задачей — они не смогли запустить электродвигатель с таким высоким моментом инерции.

Оптимизация работы AD800, энергосбережение и защита

Для механического подключения синхронного двигателя к газотурбинному используется обгонная муфта. Это накладывает дополнительные требования к обеспечению плавности запуска и разгона синхронного двигателя.

Для решения такой задачи в AD800 используются встроенные функции регулирования тока/напряжения с поддержкой S-образных кривых разгона/замедления. После их настройки частотный преобразователь обеспечивает оптимальный режим запуска синхронного двигателя НПО «Шторм» и плавную регулировку скорости его работы с высокой точностью.

Благодаря усовершенствованным алгоритмам управления током и новейшим схемотехническим решениям, реализованным в AD800, выходной ток преобразователя в режиме запуска и разгона синхронного двигателя СГ-702 составляет ~120 А, тогда как конкурировавшие в этой задаче ПЧ других брендов вынуждены были поддерживать ток на уровне от 160 до 200 А. Это также повлияло на выбор заказчика, поскольку использование AD800 позволяет не только снизить энергопотребление системы, но и увеличить моторесурс двигателя.

Помимо этого, частотный преобразователь Optimus Drive AD800 имеет встроенные функции защиты, такие как ограничение тока/момента и скорости, автокорректировка напряжения на шине постоянного тока, защита двигателя от перегрева и др. Этот ПЧ способен выдержать также и немалые перегрузки — до 150% в течение одной минуты и даже до 180% на протяжении 3 сек.

Результаты испытаний ПЧ Optimus Drive AD800

При проведении всех испытаний параметры преобразователя частоты Optimus Drive AD800 были одинаковые. Использовался векторный метод управления скоростью двигателя без применения датчиков обратной связи.

Ниже представлены графики с проведенных испытаний.

Испытание 1. Разгон электродвигателя до 590 Гц без нагрузки

Испытание 2. Запуск двигателя под нагрузкой. Частота 275 Гц, время работы 300 с

Испытание 3. Запуск на стенде (момент страгивания)