СПОСОБ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ЦИРКУЛЯЦИОННЫХ НАСОСОВ ЭНЕРГООБЪЕКТА Российский патент 2013 года по МПК H02J9/00 

Область техники

Изобретение относится к области электропривода и может найти применение в системе частотно-регулируемых электроприводов, обеспечивающей бесперебойную работу циркуляционных насосов энергообъекта.

Уровень техники

Известны способы и устройства, обеспечивающие резервирование при отказах преобразователей частоты в системе частотно-регулируемых электроприводов циркуляционных насосов (ЦН) энергообъекта.

В [1] описано резервирование с применением для привода ЦН, асинхронных двигателей с фазным ротором, питаемых по схеме асинхронно-вентильного каскада. В этой схеме статор двигателя подключен к питающей сети, а ротор - к низковольтному тиристорному преобразователю частоты. При отказе преобразователя он отключается, и двигатель переводится в режим управления с помощью реостатно-контакторного устройства, подключаемого к зажимам ротора. При этом осуществляется дискретное регулирование со ступенчатым переключением резисторов, выбранных на заданные фиксированные ступени частоты вращения двигателя. Такое резервирование характеризуется ухудшением режима работы электропривода в периоды резервирования из-за отсутствия плавности, малого диапазона регулирования и значительных диссипативных потерь энергии, выделяющихся в виде тепла.

В [2] описано резервирование с применением асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и преобразователями частоты (ПЧ) в цепи статора. В этом случае привод ЦН осуществляется двухобмоточным асинхронными двигателями со сдвигом обмоток статора на 30 электрических градусов, при этом мощность каждой из обмоток составляет 100% номинальной мощности насоса. В цепи каждой из обмоток статора включен ПЧ, мощность которого выбирается соответственно мощности обмотки. При регулировании двигателя от двух указанных ПЧ, нагрузка каждого ПЧ составляет 50%, а при отказе одного из ПЧ оставшийся в работе ПЧ берет на себя полную мощность нагрузки и обеспечивает регулирование во всем диапазоне частот вращения. Недостатком такого резервирования является избыточность оборудования в системе управления частотой вращения ЦП и увеличенные массогабаритные показатели двигателя.

В [3] описано резервирование с применением однообмоточного асинхронного двигателя с двумя параллельно-включенными ПЧ в цепи статора. Каждый ПЧ рассчитан на номинальную мощность двигателя, а мощность последнего соответствуют мощности ЦН. При отказе любого из ПЧ оставшийся в работе ПЧ берет на себя полную мощность нагрузки. Недостатком такого резервирования, как и в случае использования двухобмоточного двигателя, является необходимость полного резервирования электропривода по мощности.

Недостаток известных способов резервирования частотно-регулируемого привода в системах электроприводов циркуляционных насосов энергообъекта - высокая доля мощности резерва по отношению к общей мощности используемых преобразователей.

Раскрытие изобретения

Предметом изобретения является способ резервирования преобразователей частоты в системе электроприводов циркуляционных насосов энергообъекта, заключающийся в том, что фиксируют отказ одного из электроприводов и аварийное отключение его преобразователя частоты, переключают электродвигатель отказавшего электропривода на сеть электроснабжения, подают питание на резервный преобразователь частоты, находящийся в «холодном» резерве, переключают электродвигатель отказавшего электропривода на резервный преобразователь частоты, осуществляют подхват переключенного электродвигателя резервным преобразователем частоты, а после восстановления работоспособности отключенного преобразователя частоты восстанавливают исходную схему отказавшего электропривода и осуществляют подхват его электродвигателя восстановленным преобразователем частоты.

Технический результат изобретения - уменьшение относительной мощности резервных преобразователей, необходимой для обеспечения бесперебойной работы циркуляционных насосов энергообъекта.

Осуществление изобретения

Осуществление способа иллюстрируется схемой, приведенной на фиг.1.

На фигуре показана группа частотно-регулируемых электроприводов 1, 2 и 3. В состав каждого электропривода входит преобразователь 4, 5 или 6 частоты, через который соответствующий электродвигатель 7, 8 или 9 циркуляционного насоса подключен к электросети. Преобразователи 4, 5 и 6 снабжены входными коммутаторами 10, 11 и 12 и выходными коммутаторами 13, 14 и 15 соответственно. Входными коммутаторами 10, 11 и 12 преобразователи 4, 5 и 6 подключены к отдельным вводам электросети, а выходными коммутаторами 13, 14 и 15 - к электродвигателям 7, 8 и 9 соответственно.

Электроприводы 1, 2 и 3 снабжены байпасными коммутаторами 16, 17 и 18, непосредственно подключающими к электросети электродвигатели 7, 8 и 9 соответственно. Кроме того, электродвигатели 7, 8 и 9 через дополнительные коммутаторы 19, 20 и 21 подключены к резервному преобразователю частоты 22, питаемому от отдельного фидера электросети через коммутатор резерва 23.

Способ осуществляется следующим образом.

При исправности преобразователей 4, 5 и 6 электроприводы 1, 2 и 3 включены по исходной рабочей схеме: коммутаторы 10-15 включены а коммутаторы 16-21 выключены. Электродвигатели 7, 8 и 9 питаются через преобразователи 4, 5 и 6. Частота выходного напряжения каждого преобразователя регулируется управляющими воздействиями от АСУ энергообъекта, обеспечивающими требуемую производительность ЦН.

Резервный преобразователь 22 находится в «холодном резерве»: коммутатор 23 выключен.

При отказе электропривода, например, 1 (как правило, из-за аварийного отключения ПЧ - наименее надежного элемента электропривода) переключают электродвигатель 7 на сеть электроснабжения: отключают коммутаторы 10 и 13 и включают коммутатор 16. Это исключает перерыв в питании электродвигателя 7.

Электродвигатель 7 начинает вращаться с неуправляемой скоростью, соответствующей частоте сети. АСУ энергообъекта воздействуя на другие электроприводы 2 и 3, корректирует частоту вращения электродвигателей 8 и 9 для обеспечения требуемой общей производительности ЦН энергообъекта.

Однако такой режим неполной управляемости электроприводов ЦН характеризуется пониженной надежностью, поскольку при аналогичном отказе другого электропривода, например, 2 и переводе электродвигателя 8 на питание через байпасный коммутатор 17, регулирующих возможностей оставшегося в работе преобразователя 6 может оказаться недостаточно для поддержания требуемого режима охлаждения энергообъекта, обеспечиваемого всеми ЦН.

Согласно заявляемому способу этот режим используется лишь кратковременно. На преобразователь 22, находящийся в «холодном режиме» (что позволяет экономить электроэнергию) подают питание, включая коммутатор 23. Затем отключают коммутатор 16 и включают коммутатор 19, тем самым, переключая электродвигатель 7 на уже работающий преобразователь 22. После этого осуществляют подхват электродвигателя 7 преобразователем 22, для чего система управления преобразователя 22 предварительно приводит его выходное напряжение в соответствие (по величине, частоте и фазе) с напряжением инерционно вращающегося электродвигателя 7 и подает это напряжение на статор электродвигателя 7. После этого АСУ энергообъекта, воздействуя на преобразователи 22, 5 и 6, переводит электроприводы 1, 2 и 3 в режимы, предшествующие отказу.

В отказавшем преобразователе 4 заменяют неисправный элемент и после проверки его работоспособности восстанавливают исходную схему электропривода 1. При этом осуществляется подхват электродвигателя 7 преобразователем 4, аналогично вышеописанному для преобразователя 22.

Источники информации

1. Онищенко Г.Б., Пономарев В.М., Анишев Е.Ю., Вербер О.Л. и др. Регулируемый электропривод главных циркуляционных насосов III блока Белоярской АЭС. - Электрические станции, 1982 г., №6.

2. Г.Б. Онищенко, М.Г. Юньков. Электропривод турбомеханизмов. - М.: Энергия, 1972.

3. С.Г. Забровский, Г.Б. Лазарев, А.Г. Мурзаков. Регулируемый электропривод механизмов собственных нужд ТЭС. Итоги науки и техники. Том 2. Электропривод и автоматизация промышленных установок. - М.: ВИНИТИ, 1990.

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение относительной мощности резервных преобразователей, необходимой для обеспечения бесперебойной работы циркуляционных насосов энергообъекта. Способ заключается в том, что фиксируют отказ одного из электроприводов (1) и аварийное отключение его преобразователя частоты (4), переключают электродвигатель (7) отказавшего электропривода на сеть электроснабжения через байпасный выключатель (16), подают питание на резервный преобразователь частоты (22), находящийся в «холодном» резерве, коммутируя выключатели (16) и (19), переключают электродвигатель (7) на резервный преобразователь частоты (22), осуществляют подхват переключенного электродвигателя (7) резервным преобразователем частоты (22), а после восстановления работоспособности отключенного преобразователя частоты (4) восстанавливают исходную схему отказавшего электропривода (1) и осуществляют подхват электродвигателя (7) восстановленным преобразователем частоты (4). 1 ил.

Способ резервирования преобразователей частоты в системе электроприводов циркуляционных насосов энергообъекта, заключающийся в том, что фиксируют отказ одного из электроприводов и аварийное отключение его преобразователя частоты, переключают электродвигатель отказавшего электропривода на сеть электроснабжения, подают питание на резервный преобразователь частоты, находящийся в «холодном» резерве, переключают электродвигатель отказавшего электропривода на резервный преобразователь частоты, осуществляют подхват переключенного электродвигателя резервным преобразователем частоты, а после восстановления работоспособности отключенного преобразователя частоты восстанавливают исходную схему отказавшего электропривода и осуществляют подхват его электродвигателя восстановленным преобразователем частоты.