СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПРИ РАБОТЕ С ПЕРЕГРУЗКОЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ НАСОСОВ НЕФТЕПЕРЕКАЧИВАЮЩЕЙ СТАНЦИИ МАГИСТРАЛЬНОГО НЕФТЕПРОВОДА (НПС МН) Российский патент 2005 года по МПК F04D13/10 F04D15/00 G01R31/34 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах, снабженных электродвигателями для магистральных насосов НПС МН.

Оно может быть использовано для диагностики технического состояния (работоспособности) электродвигателей магистральных насосов, перекачивающих нефть на НПС с целью предотвращения аварии и повышения ресурса работы при повышении эффективности технологического процесса перекачки нефти за счет повышения перегрузочной способности оборудования НПС.

Известен способ диагностирования технического состояния работающего с перегрузкой электродвигателя магистрального насоса по уровню шумов и их частотному составу. Недостатком этого способа [1, раздел 11.3.4.] является низкая точность: от 8 до15%.

Более точный метод диагностирования технического состояния электродвигателя магистрального насоса НПС МН заключается в измерении температуры различных частей электродвигателя заложенными в наиболее ответственных местах датчиками температуры [1].

Однако, как известно, температурные (теплотехнические) методы обладают большой инерционностью, например, по сравнению с электротехническими методами, позволяющими контролировать состояние обмоток электродвигателей с точностью до электрического периода 0,02 с и большей, что на два порядка выше инерционных теплотехнических методов диагностирования по температуре.

Целью заявляемого изобретения является повышение точности и надежности диагностирования технического состояния электродвигателей магистральных насосов НПС МН при работе их с перегрузкой для предотвращения выхода из строя электродвигателей и сохранения их ресурса.

Последнее обстоятельство - работа с перегрузкой - стимулируется в настоящее время высокими ценами на перекачиваемую нефть (45$ за баррель вместо планировавшихся 22$ за баррель), что вызывает усиленную эксплуатацию НПС МН и их электрооборудования.

Поставленная цель достигается в способе диагностирования технического состояния электродвигателей магистральных насосов при работе с перегрузкой, при котором измеряют уровень шумов и температурный режим электродвигателя и при превышении максимально допустимых пределов измеренных упомянутых выше параметров отключают электродвигатель или снижают его нагрузку для устранения возникшего рассогласования измеренных и максимально допустимых шумовых и температурных параметров.

Причем разбивают степень перегрузки электродвигателя более Р_ном на три диапазона: первый диапазон перегрузки до 10%, второй диапазон перегрузки от 10 до 20% и третий диапазон перегрузки более 20% номинальной мощности электродвигателя соответственно, при этом в первом диапазоне перегрузки ведут диагностирование технического состояния по уровню шумов, во втором диапазоне перегрузки - по температуре и в третьем диапазоне диагностируют дополнительно техническое состояние электрических обмоток двигателя по изменению динамической вольт-амперной характеристики, определяемому степенью ее изломанности, путем подсчета в единицу времени числа смен знаков первой производной тока по напряжению и при превышении этим числом заданной величины, отключают электродвигатель или снижают степень его перегрузки.

Существенным отличием заявляемого изобретения от известных способов диагностики технического состояния электродвигателей магистральных насосов НПС МН является то, что ни в одном из известных способов диагностики (по вибрации, шуму, температуре и др.) электродвигателей не достигается высокая динамическая точность диагностирования технического состояния электроприводов насосов НПС, работающих с перегрузкой, отвечающая фактической технологической нагрузке НПС МН при снижении риска аварийности электрооборудования и сохранении ресурса работы электродвигателей магистральных насосов НПС МН, работающих в усиленных режимах с перегрузкой за счет большей адаптивности процесса диагностирования к степени перегрузки электродвигателя и резкого повышения быстродействия при контроле работы электродвигателей, работающих по условиям эксплуатации в усиленном режиме.

Заявляемый способ диагностирования технического состояния двигателей магистральных насосов НПС МН поясняется фиг.1 и фиг.2.

На фиг.1 изображена динамическая вольт-амперная характеристика (ДВАХ) зависимости i(t)=F[U(t)] для синусоидального тока в обмотке диагностируемого электродвигателя, где не происходит каких-либо размягчающих и оплавляющих изменений токопроводников.

На фиг.2 изображена искаженная ДВАХ по сравнению с чисто синусоидальным режимом. В ней наблюдается рост числа перегибов кривой.

Как можно увидеть из приведенных графиков, назначение способа диагностирования электродвигателей магистральных насосов НПС МН, работающих с перегрузкой, в определении момента искажения ДВАХ, по которой ведут диагностику в 3-м диапазоне перегрузки электродвигателя методом подсчета числа перегибов кривой ДВАХ в течение заданного времени, например 1 сек.

Как легко увидеть из фиг.1, для синусоидального режима с допустимым по перегрузке состоянием электрических обмоток электродвигателя число перегибов ДВАХ за 1 сек равно 50 периодов × 4=200, а для ДВАХ фиг.2, характеризующей предаварийное состояние электродвигателя, работающего с перегрузкой, упомянутое число перегибов, характеризующее степень ее изломанности, равно за ту же 1 сек 50 периодов × 8=400.

Пример реализации.

Диагностирование технического состояния электродвигателей магистральных насосов НПС МН по заявляемому способу происходит следующим образом.

В диапазоне перегрузки на 10% Р_ном для СТДП-8000 ([2] раздел 6.2) мощностью 8 МВ·А диагностируют состояние электродвигателя по уровню шума, например, от 80 до 90 децибелл. При перегрузке от 10 до 20% диагностирование ведут по температурному режиму, контролируя Т, например, от 80 до 95°С. При еще большей перегрузке свыше 20% номинальной мощности электродвигателя периодически подсчитывают число перегибов ДВАХ за 1 сек и при превышении этого числа на 30% заданного и равного 200 выключают электродвигатель магистрального насоса НПС МН или снижают его мощность. Реализуемость патентуемого способа не вызывает сомнений, так как все применяемые операции с материальными объектами – электродвигателями, измерением уровня шумов (степени сотрясения воздуха), температуры основных частей электродвигателя, током и напряжением электрических обмоток, сравнения и коммутации практически выполнимы и не требуют принципиально новых технических разработок.

Применение патентуемого способа диагностирования электродвигателей магистральных насосов НПС МН в периоды существенных перегрузок увеличивают быстродействие и точность диагностического контроля в среднем в 28 раз, снижая вероятность выхода из строя электродвигателя на 60%.

Список литературы.

1. Гумеров А.Г., Гумеров Р.С., Акбердин А.М. Эксплуатация оборудования нефтеперекачивающих станций, - М., - Недра. - 2001, с.158-160.

2. Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию. - Ростов-на-Дону: Феникс. - 2004, с.121-125.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для диагностирования технического состояния, в частности работоспособности, электродвигателей магистральных насосов нефтеперекачивающей станции магистральных нефтепроводов (НПС МН). Технический результат от использования данного изобретения состоит в повышении точности и надежности диагностирования технического состояния электродвигателей магистральных насосов (НПС МН) при работе их с перегрузкой для предотвращения выхода из строя электродвигателей и сохранения их ресурса. В процессе диагностирования при работе с перегрузкой электродвигателей магистральных насосов разбивают степень перегрузки электродвигателя более Р_ном на три диапазона: первый диапазон перегрузки до 10%, второй диапазон перегрузки от 10% до 20% и третий диапазон перегрузки более 20% номинальной мощности электродвигателя соответственно. При этом ведут диагностирование технического состояния в первом диапазоне перегрузки по уровню шумов, во втором диапазоне перегрузки по температуре и в третьем диапазоне перегрузки диагностируют техническое состояние электрических обмоток электродвигателя по изменению вида динамических вольт-амперных характеристик, определяемому степенью их изломанности, путем подсчета в единицу времени числа смен знаков первой производной тока по напряжению и при превышении этим числом заданной величины отключают электродвигатель или снижают степень его перегрузки. 2 ил.

Способ диагностирования технического состояния электродвигателей магистральных насосов при работе с перегрузкой, при котором измеряют уровень шумов и температурный режим электродвигателя, и при превышении максимально допустимых пределов измеренных упомянутых выше параметров отключают электродвигатель или снижают его нагрузку для устранения возникшего рассогласования измеренных и максимально допустимых шумовых и температурных параметров, отличающийся тем, что разбивают степень перегрузки электродвигателя более Р_ном на три диапазона: первый диапазон перегрузки до 10%, второй диапазон перегрузки от 10 до 20%, и третий диапазон перегрузки более 20% номинальной мощности электродвигателя соответственно, при этом в первом диапазоне перегрузки ведут диагностирование технического состояния по уровню шумов, во втором диапазоне перегрузки - по температуре и в третьем диапазоне диагностируют техническое состояние электрических обмоток электродвигателя по изменению динамической вольтамперной характеристики, определяемому степенью ее изломанности, путем подсчета в единицу времени числа смен знаков первой производной тока по напряжению, и при превышении этим числом заданной величины отключают электродвигатель или снижают степень его перегрузки.