Эксплуатация и ремонт электродвигателей собственных нужд

ЭКСПЛУАТАЦИЯ  И РЕМОНТ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ СОБСТВЕННЫХ  НУЖД

1. НАЗНАЧЕНИЕ  ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ СОБСТВЕННЫХ  НУЖД И ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ  ТРЕБОВАНИЯ

Электродвигатели  топливоподачи обслуживают механизмы  раз» грузки, транспортировки, дробления  и подачи топлива в бункера котельной. При полном заполнении бункеров запас топлива в них обеспечивает работу станции в течение нескольких часов. Поэтому нет необходимости в так называемом самозапуске этих двигателей после их кратковременного отключения. При остановке одного из звеньев топливоподачи необходимо автоматически от блокировки остановить все предшествующие по ходу топлива звенья для того, чтобы не допустить завала топливом остановившегося звена. Двигатели топливоподачи работают в сильно запыленной среде. Поэтому они должны быть в закрытом исполнении, а при топливе, дающем взрывоопасную пыль, во взрывозащищенном исполнении.

Электродвигатели  пылеприготовления обслуживают  систему размола топлива и  подачи пыли в топку. Почти во всех схемах пылеприготовления и подачи пыли в котел имеются питатели сырого угля, мельничные вентиляторы, шнеки и питатели пыли. Эти механизмы составляют производственную линию и нуждаются в блокировке, как и звенья топливоподачи. При_ наличии бункеров пыли остановка любого из механизмов, за исключением питателей пыли и некоторых схем мельничных вентиляторов, не вызовет немедленной остановки котла, и поэтому их самозапуска не требуется. Двигатели пылеприготовления часто работают в условиях загрязненной среды и высокой температуры. На питателях пыли для обеспечения регулировки их производительности, как правило, устанавливаются двигатели постоянного тока, а на остальных — асинхронные короткозамкнутые. На мощных котлах для шаровых мельниц возможно применение синхронных двигателей, имеющих больший воздушный зазор. Их применение желательно из-за тяжелых пусковых условий.

Электродвигатели  мазутных насосов. На мазутных станциях имеются двигатели мазутных насосов. Мазутные насосы, подающие мазут в  котлы, являются ответственными механизмами. Поэтому должны обеспечиваться самозапуск двигателей мазутных насосов и автоматическое включение двигателя резервного мазутного насоса.

Электродвигатели  тягодутьевых устройств обеспечивают работу дымососов, отсасывающих из топки  газы, образующиеся при сгорании топлива, и создающих разрежение в топке, и вентиляторов вторичного воздуха (дутьевых вентиляторов), подающих воздух в топку. Остановка дымососа или вентилятора приводит к прекращению работы котла, если на котле установлены один вентилятор и один дымосос, или к снижению его паропроизводительности до 70 %, если установлены два вентилятора и два дымососа на каждый котел. Кроме того, на пылеугольных котлах в большинстве случаев имеются вентиляторы горячего дутья, обеспечивающие транспортировку угольной пыли в котел. В некоторых случаях пыль в котел подается при помощи мельничного вентилятора. Работа вентиляторов горячего дутья и мельничных вентиляторов обеспечивается электродвигателями.

На мощных котлах для привода дымососов и вентиляторов применяют двухскоростные двигатели  типа ДАЗО, имеющие две обмотки статора для разных частот вращения. При малой производительности котла включена обмотка, дающая низкую (первую) частоту вращения, а обмотка высшей (второй) частоты отключена. Для увеличения производительности котла обмотка первой частоты вращения отключается и включается в работу обмотка второй частоты вращения.Так как остановка двигателей тягодутьевых устройств приводит к нарушению нормального режима работы станции, то предусматривается их самозапуск. При длительном исчезновении или глубокой посадке напряжения должны отключаться от защиты минимального напряжения двигатели дутьевых вентиляторов и вслед за ними от блокировки двигатели мельничных вентиляторов и питателей пыли, так как их одновременное включение после длительного исчезновения напряжения может привести к взрыву в котле. При отключении последнего дымососа от блокировки отключаются дутьевые вентиляторы и далее остальные механизмы.

На котлоагрегатах, работающих в блоке с турбогенератором, дутьевые вентиляторы и связанные  с ними технологической блокировкой другие механизмы отключаются не только при отключении последнего дымососа, но и при аварийном отключении генератора или закрытии стопорного клапана турбины, при срабатывании тепловой защиты блока от понижения или повышения температуры свежего пара, от срыва вакуума в конденсаторе или от осевого сдвига турбины, при отключении всех питательных насосов, обеспечивающих этот котлоагрегат водой.

Для тягодутьевых устройств применяются двигатели  в закрытом исполнении с подводом холодного воздуха. Подвод холодного воздуха, забираемого чаще всего с улицы, осложняет обслуживание двигателей, так как при этом требуется вовремя закрывать и открывать шиберы на подводе воздуха. Несвоевременное закрытие шиберов в морозную погоду и при резких изменениях температуры наружного воздуха приведет к выпадению инея в двигателе, конденсации влаги на обмотке и повреждению ее в момент включения. Двигатель может повредиться также из-за случайного попадания пара или воды в короба. Поэтому, если нет большой необходимости в подводе воздуха к двигателям по коробам, целесообразно от них отказаться.

Электродвигатели  питательных насосов. Питательные  насосы подают воду в котлы. Даже кратковременный (на 10—30 с) перерыв в работе этих насосов может привести к аварии котла. Поэтому для блочных котлов предусматривается резерв по питательным агрегатам. На случай отключения работающих питательных насосов или снижения давления питательной воды в магистральных трубопроводах по какой-либо другой причине предусмотрено автоматическое включение резервных питательных насосов. Должен обеспечиваться самозапуск этих насосов. На крупных электростанциях с высоким давлением пара мощность двигателей питательных насосов достигает нескольких мегаватт. Такие двигатели (типа ATM или АТД) снабжаются замкнутым охлаждением. На питательных насосах блоков 300 МВт применяются асинхронные электродвигатели мощностью 8 МВт с водяным охлаждением короткозамкнутой обмотки ротора. В некоторых установках для привода питательных насосов применяются также синхронные двигатели.

Электродвигатели  конденсатных насосов приводят в  движение насосы, откачивающие конденсат  из конденсаторов турбин и подающие его в деаэраторы. При остановке  конденсатного насоса конденсат  начнет заполнять конденсатор, что  повлечет за собой снижение вакуума и необходимость остановки турбины. Во избежание этого устанавливаются два конденсатных насоса. Предусматриваются самозапуски их и автоматическое включение резервного насоса. Для конденсатных насосов наряду с асинхронными двигателями с горизонтальным расположением ротора применяются двигатели вертикального исполнения. На теплофикационных турбинах кроме конденсатных насосов турбин устанавливают конденсатные насосы бойлеров, откачивающие конденсат из бойлеров. Требования к двигателям этих насосов не отличаются от требований к двигателям конденсатных насосов турбин.

Электродвигатели  циркуляционных насосов относятся  к числу ответственных. Их отключение влечет за собой срыв вакуума и  аварийную остановку турбин. Поэтому  должен быть обеспечен их самозапуск и АВР. На циркуляционных насосах наряду с обычными применяются двигатели вертикального исполнения.

Электродвигатели  сетевых насосов. Сетевые насосы обеспечивают потребителей горячей  водой. Требования к непрерывности  работы этих агрегатов зависят от характеристики потребителей. Теплофикационная бытовая нагрузка допускает кратковременные перерывы без существенных последствий для теплоснабжения. В этом случае двигатели сетевых насосов не требуют самозапуска и могут отключаться при глубоких посадках напряжения от защиты минимального напряжения для облегчения самозапуска более ответственных двигателей. В некоторых случаях отключение сетевых насосов недопустимо из-за возможности повышения давления в обратной магистрали и массового разрыва отопительных приборов из-за прекращения циркуляции сетевой воды.

На теплофикационных турбинах, работающих только на сетевой  воде, сетевые насосы выполняют роль циркуляционных. В некоторых случаях  сетевые насосы прокачивают воду через водогрейные (пиковые) котлы. В этих случаях требования к электродвигателям сетевых насосов в части надежности работы, самозапуска, АВР такие же, как и к электродвигателям циркуляционных насосов.

Помимо перечисленных  насосов и вентиляторов на станции  имеется большая группа механизмов меньшей мощности, значение бесперебойной работы которых также велико. К таким механизмам относятся насосы газоохлаждения генераторов, маслонасосы водородного охлаждения и турбин, валоповоротное устройство турбин, насосы, подающие воду на охлаждение подшипников, двигатели-генераторы питателей, резервные возбудители, насосы и вентиляторы охлаждения трансформаторов, некоторые насосы химводоочистки, пожарные насосы и ряд других механизмов. По этой группе механизмов предусматривается автоматическое включение (АВР) механизмов, находящихся в резерве. При аварийных положениях должен обеспечиваться самозапуск таких механизмов.

На современных  станциях управление котлоагрегатами  и турбинами автоматизировано. Число  задвижек и шиберов, имеющих электроприводы, на крупных станциях исчисляется тысячами единиц. Исчезновение напряжения на тепловых приборах, автоматике и электроприводах не раз приводило к авариям с котлами и турбинами. В связи с этим к надежности питания сборок задвижек и тепловой автоматики, а также к электроприводам задвижек предъявляются не менее высокие требования, чем к надежности питания основных двигателей котлов и турбин.

Среди прочих механизмов станций имеются менее ответственные, которые допускают перерыв в  работе, не вызывая нарушения нормального  режима. К таким механизмам относятся компрессоры, дренажные насосы и насосы хозяйственного водоснабжения, вентиляторы, подающие чистый воздух в помещения, и т. д. Эта группа механизмов при аварийном положении отключается защитой минимального напряжения или блокировкой в цепи управления и в самозапуске не участвует.

На ГЭС двигатели  собственных нужд обслуживают устройства управления турбинами, системы охлаждения и смазки подшипников и возбуждения. Наиболее существенное значение для  бесперебойности работы станций  имеют двигатели системы возбуждения генераторов в тех случаях, когда возбуждение выполнено по схеме выносных агрегатов (двигатель-генератор) при питании двигателя от системы собственных нужд. Для обеспечения устойчивости работы системы возбуждения при ее форсировках двигатель выбирается со значительным запасом по мощности, так что в нормальном режиме он работает с большой недогрузкой. На низконапорных ГЭС насосы технического водоснабжения обеспечивают охлаждение и смазку подшипников и подпятников гидроагрегатов. На высоконапорных ГЭС техническое водоснабжение осуществляется отбором воды из верхнего бьефа без применения насосов.

Двигатели маслонапорных  установок обеспечивают подачу масла  в напорную часть этих установок. Масло является рабочей средой для  системы регулирования и управления турбиной. Режим работы этих двигателей имеет прерывистый, периодический характер, определяемый работой системы регулирования и управления и восполнением утечек масла из этой системы. При интенсивной работе системы (например, при сбросах нагрузки или пусках генератора) дополнительное количество масла в системах дают резервные масляные электронасосы, двигатели которых питаются обычно от общественных устройств собственных нужд. Резервные электронасосы маслонапорных установок пускаются автоматически при понижении давления или уровня масла в масловоз-душных котлах и от системы автоматического управления гидроагрегатом.

Для снабжения  масловоздушных котлов воздухом предусматриваются  компрессоры высокого давления, двигатели  которых работают периодически и кратковременно ввиду наличия в системе воздухоснабже-ния ресиверов. На станции обычно устанавливаются два-три компрессора, осуществляющих централизованное снабжение воздухом маслонапорных установок всех турбоагрегатов.

Компрессоры низкого  давления обеспечивают воздухом системы торможения гидроагрегатов и хозяйственные нужды станции. Двигатели этих компрессоров работают также периодически в зависимости от расхода воздуха на торможение и ремонтные работы.

Двигатели вспомогательных  механизмов — пожарного водоснабжения, насосов откачки турбинных камер, дренажных насосов, нагнетательной и вытяжной вентиляции, вентиляторов системы охлаждения трансформаторов — по характеру работы мало отличаются от двигателей такого же назначения тепловых электростанций. Условия работы двигателей на гидростанциях более благоприятны, чем на тепловых станциях. Для всех механизмов гидростанций выбираются короткозамкнутые асинхронные электродвигатели.

2. САМОЗАПУСК  ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Кратковременное снижение или полное исчезновение напряжения на шинах собственных нужд, вызванное коротким замыканием или переключением на резервное питание из-за автоматического или ошибочного ручного отключения рабочего питания, ведет к снижению частоты вращения двигателей вплоть до полной остановки части из них. Для сохранения в работе основных агрегатов электростанции двигатели ответственных механизмов при этом не отключаются от шин. После устранения причины кратковременного нарушения электроснабжения они восстанавливают нормальную частоту вращения без вмешательства персонала. Такой процесс называется самозапуском.

Продолжительность самозапуска двигателей не должна превышать 30—35 с для станции среднего давления из-за опасности повреждения обмоток  двигателей от перегрева; 20—25 с для  станции высокого давления с поперечными связями и 15—20 с для блочных станций из-за возможности отключения котельных или блочных агрегатов технологической защитой при более продолжительном самозапуске. При отключении питания напряжение на секции с не отключенными двигателями исчезает не сразу, а за счет электромагнитной и кинетической энергии, запасенной двигателями, затухает за время 1—1,5 с и при наличии синхронных двигателей — даже до 3 с. Участвующие в групповом выбеге двигатели механизмов с большим моментом инерции (вентиляторы, дымососы) работают в этом случае в режиме генераторов, отдавая часть энергии двигателям механизмов с меньшим моментом инерции, работающим в двигательном режиме.

Частота затухающего  напряжения при групповом выбеге по мере торможения двигателей уменьшается со скоростью примерно 4—7 Гц/с (рис. 6.1). Групповой выбег продолжается до снижения напряжения на секции до (0,25— 0,2) f/ном, после чего двигатели останавливаются независимо друг от друга.Из-за снижения частоты затухающего напряжения оно быстро отстает по фазе от напряжения сети. Уже через 0,3—0,4 с с момента отключения питания секции угол расхождения напряжения достигает 180°. При этом разность напряжений на секции и в сети может достигнуть (1,6— 1,8) [/Ном. При самопроизвольном или ошибочном отключении рабочего питания, а в некоторых случаях и при действии быстродействующих защит напряжение на секцию от АВР подается через 0,4—0,5 с, т. е. в момент противофазы. Несмотря на это переходные токи в двигателях близки к нормальным пусковым токам из-за значительного падения напряжения в источнике резервного питания от одновременного самозапуска мощной группы двигателей. Поэтому повреждений двигателей при замозапуске от динамических усилий в обмотках не наблюдается.