Источники электроэнергии и особенности её распределения на предприятиях нефтяной и газовой промышленности

 

Рис. 24. Бесконтактный сельсин

 

 

 

На статоре расположен пакет основного магнитопровода 1, в пазах которого уложена обмотка синхронизации 2. Обмотка возбуждения 3, состоящая из двух катушек, также расположена на статоре. Два тороидальных магнитопровода 4, которые магнитно замыкаются между собой пакетами внешнего магнитопровода 5, запрессованы в цилиндрический корпус сельсина 6.

Основной и тороидальный магнитопроводы 1 и 4 набраны из изолированных листов электротехнической стали, шихтованных по поперечной оси сельсина. Для того чтобы каждый лист не представлял собой короткозамкнутый виток, пронизываемый пульсирующим потоком возбуждения, он имеет в одном месте радиальный разрез. Веерная сборка листов в пакет обеспечивает одинаковую магнитную проводимость по любой оси. Пакеты внешнего магнитопровода 5 шихтованы по продольной оси сельсина.

 Ротор сельсина 7 состоит  из двух пакетов, разделенных  немагнитным слоем 8. Каждый пакет собран из изолированных листов электротехнической стали, причем плоскости листов ротора параллельны продольной оси сельсина. Немагнитный промежуток — обычно пластмасса, в которую запрессованы оба пакета ротора.

Рассмотрим магнитную  цепь бесконтактного сельсина и проследим путь магнитного потока. Предположим, что в какой-то момент направление тока в обмотке возбуждения соответствует тому, которое показано на рис. 24. Тогда магнитный поток будет направлен слева направо (пунктирные линии). Благодаря немагнитному слою 8 между пакетами ротора поток в некоторой точке А меняет свое направление и из левого пакета ротора через воздушный зазор δ1 входит в пакет основного магнитопровода 1 статора и проходит по нему путь 180°. Далее через воздушный зазор б₂ поток вновь входит в ротор, но в его правый пакет. В точке В поток раздваивается и через воздушные зазоры δ2 входит в правый тороидальный магнитопровод 4, а по внешнему магнитопроводу 5 проходит в левый тороидальный магнитопровод 4. Далее через воздушные зазоры б₄ поток вновь входит в левый пакет магнитопровода ротора и замыкается в точке А. Переменный во времени поток, пульсируя в основном магнитопроводе, где уложена обмотка синхронизации, наводит в ней э. д. с. Потокоскопление обмотки синхронизации зависит от положения ротора и изменяется с поворотом ротора. Поэтому и э. д. с. в обмотке синхронизации изменяется в зависимости от угла поворота ротора.

На базе бесконтактных  сельсинов БД-404А выпускаются  сельсинные командоаппараты ручного  управления типов (ЖАР и СКАЗ (рис. 25), являющиеся задатчиками напряжения. При повороте рукоятки командоаппарата ротор сельсина поворачивается на соответствующий угол. На выходе сельсина, работающего в режиме поворотного трансформатора, появляется переменное напряжение, фаза которого зависит от направления поворота рукоятки, а амплитуда прямо пропорциональна синусу угла поворота ротора сельсина. Однофазная обмотка возбуждения С1—С2 сельсина подключена к сети переменного тока ПО В, 50 Гц; напряжение на выходе аппарата (зажимы PI, P2 и РЗ) при угле поворота ротора сельсина на 60° составляет 43 В. Ток, потребляемый командоаппаратом, равен 0,44 А при Мощности 15 Вт.

 

 

 

Рис. 25. Габаритный чертеж (а), монтажная схема (б) и диаграмма переключений микропереключателя (в) сельсинного командоаппарата типа СКАР-42-ФНЛ

 

 

Ротор сельсина вращается  с помощью рукоятки через передачу, состоящую из двух конических шестерен. В нулевом положении рукоятка фиксируется пружинным фиксатором. Угол поворота рукоятки ограничен упорами, причем в любом промежуточном положении рукоятка удерживается фрикционом. На рукоятке имеется рычаг для воздействия на кнопку управления, а также кулачок, воздействующий на микропереключатели МП-1 и МП-2. Ладонные кнопки ЛКБ-31 предназначены для аварийных отключений электроприводов. Сельсинные командоаппараты других типов отличаются конструктивным исполнением, количеством микропереключателей, схемой и пр.

Для непрерывного управления двигателями переменного и постоянного  тока, синхронными генераторами и  электромагнитными муфтами применяют магнитные усилители.

Магнитный усилитель  — устройство, в котором используется дроссель насыщения в сочетании с другими элементами (резисторами, диодами) для усиления и преобразования электрических сигналов.

Действие магнитных  усилителей основано на уменьшении индуктивного сопротивления дросселя при увеличении напряженности магнитного поля в его стальном сердечнике. Если пропускать по одной из обмоток дросселя постоянный ток, то изменится напряженность магнитного поля в магнитопроводе, а, следовательно, и индуктивное сопротивление второй обмотки переменному току. Мощность, необходимая для подмагничива-ния постоянным током, незначительна по сравнению с мощностью, пропускаемой обмоткой переменного тока (главной). Включая в цепь переменного тока сопротивление нагрузки, можно с помощью малых управляющих сигналов постоянного тока изменить силу тока (и мощность) в цепи нагрузки.

Простейший магнитный  усилитель (рис. 26) имеет два дросселя с подмагничиванием. Магнитопровод усилителя может быть выполнен в виде двух кольцевых или одного трехстержневого сердечника. В первом случае обмотка постоянного тока охватывает оба сердечника, а в последнем — она помещается на среднем сердечнике. Обмотки переменного тока соединяются между собой так, чтобы в каждый момент времени постоянный магнитный поток в одном дросселе совпадал по направлению с переменным, а в другом — был направлен противоположно. При этом в обмотке постоянного тока не будет индуктироваться переменная э. д. с. от действия обмоток переменного тока.

Основная  характеристика  магнитного  усилителя  представляет собой зависимость тока нагрузки I_н от тока управления I_у. При   отсутствии   подмагничивания   сопротивление   обмоток магнитного усилителя переменному току максимально, так как магнитная проницаемость материала сердечника велика. 

При подмагничивании в каждую половину периода попеременно насыщается один из крайних стержней и соответствующие участки ярма магнитопровода. Сопротивление обмоток магнитною усилителя переменному току уменьшается, и ток в цени нагрузки увеличивается.

 

 

 

Рис.  26.   Схема   (а)  и   характеристика   (б)   простейшего     магнитного

усилителя

 

 

 

Если подмагничивание  настолько велико, что магнитопровод остается насыщенным и тогда, когда постоянный и переменным потоки направлены навстречу, дальнейшее увеличение переменного тока прекращается. При изменении направления тока в обмотке подмагничивания направление тока нагрузки не изменяется, поэтому характеристика простейшего магнитного усилителя симметрична относительно оси ординат.

Отношение приращения тока нагрузки к вызвавшему его приращению тока в обмотке подмагничивания называется коэффициентом усиления магнитного усилителя по току. Этот коэффициент определяется наклоном характеристики усилителя. Простейшие схемы магнитных усилителей имеют сравнительно небольшой коэффициент усиления, поэтому для его увеличения применяется положительная обратная связь по току нагрузки. Схема подобного магнитного усилителя показана на рис. 27. Магнитные потоки, создаваемые обмотками переменного тока при протекании тока нагрузки, одинаковы по направлению и имеют постоянную составляющую, подмагничивающую сердечник. Вентили В обеспечивают двухполупериодное выпрямление тока нагрузки. Изменение коэффициента усиления магнитного усилителя с внутренней обратной связью достигается изменением числа витков обмоток переменного тока.

В тех случаях, когда  при изменении знака тока подмагничивания магнитного усилителя необходимо изменять направление тока  нагрузки,  применяют двухтактные  магнитные усилители, состоящие из двух одинаковых магнитных усилителей с начальным подмагиичиванием, включенных по дифференциальной или по мостовой схеме.

Для выпрямления переменного  тока и получения нерегулируемого или регулируемого напряжения постоянного тока применяются полупроводниковые приборы: диоды и тиристоры. Принцип действия полупроводниковых приборов основан на явлении односторонней проводимости границы раздела двух полупроводников с различными типами электропроводимости — электронной   (n-проводимость)   и дырочной   (р-проводимость). При непосредственном контактировании таких двух полупроводников образуется р—п переход, сопротивление которого зависит от полярности приложенного напряжения. Это свойство р — п перехода обусловливает его вентильное действие, т. е. одностороннюю проводимость тока.

 

Рис. 27. Схема (а) и характеристики (б) магнитного усилителя с внутренней положительной обратной связью по току нагрузки

 

У неуправляемых вентилей (диодов) при малых значениях прямых токов (от р к n-слою) вентиль имеет достаточно высокое сопротивление. При увеличении прямого напряжения сопротивление вентиля резко уменьшается, а сила тока возрастает до значений, определяемых сопротивлением нагрузки. При изменении полярности приложенного напряжения через вентиль течет обратный ток, сила которого не превышает 10³—10⁶ номинального прямого тока. При некотором обратном напряжении, называемом пробивным, сила обратного тока резко возрастает и наступает необратимый пробой вентиля. Если диоды включены последовательно, то, чтобы выровнять обратные напряжения на них, параллельно каждому диоду включают резистор: сила тока, протекающего через него, в 3—4 раза больше силы обратного тока диода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Взрывобезопасное  электрооборудование.

 

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) взрывоопасные помещения и  наружные установки делятся на шесть  классов. К нефтяной и газовой  промышленности относятся четыре класса: B-I; B-Ia; B-Iб и В-1г.

1. В класс B-I входят помещения, в которых взрывоопасные смеси могут образоваться при нормальных недлительных режимах работы, например при загрузке, или разгрузке технологических аппаратов, при хранении или переливании легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, находящихся в открытых сосудах.

2. К классу В-Ia относятся помещения, в которых образование взрывоопасных смесей возможно лишь при авариях и неисправностях.

3. В класс B-I6 входят те же помещения, что и в класс В-1а, но имеющие такие особенности:

горючие газы в этих помещениях обладают высоким нижним пределом взрываемости (15% и более) и резким запахом при предельно допустимых по санитарным нормам  концентрациях;

образование в помещениях в аварийных случаях общей  взрывоопасной концентрации по условиям технологического процесса исключается, возможна лишь местная взрывоопасная концентрация;

горючие газы, легковоспламеняющиеся  и горючие жидкости имеются в  помещениях в небольших количествах, не создающих общей взрывоопасной концентрации, и во время работы с ними не применяется открытое пламя; если работа на этих установках производится в вытяжных шкафах или под вытяжными зонтами, эти установки относятся к невзрывоопасным.

4. В класс В-1г входят наружные установки, содержащие взрывоопасные газы, пары, горючие и легковоспламеняющиеся жидкости (например, газгольдеры, емкости, сливно-наливные эстакады и т. п.), где появление взрывоопасных смесей воз 
можно только в результате аварии или неисправности. Для наружных установок взрывоопасными считаются зоны в пределах:

до 20 м по горизонтали и вертикали  от места открытого слива и  налива — для эстакад с открытым сливом и наливом легковоспламеняющихся  жидкостей;

до 3 м по горизонтали  и вертикали от взрывоопасного технологического оборудования и 5 м по вертикали и горизонтали от дыхательных и предохранительных клапанов — для остальных установок.

Наружные открытые эстакады с трубопроводами для горючих газов и легковоспламеняющихся жидкостей относятся к невзрывоопаспым.

Согласно ПИВРЭ взрывозащищеннос оборудование может иметь различные средства взрывозащиты, под которой понимаются соответствующие конструктивные и схемные меры, обеспечивающие отсутствие воспламенения окружающих взрывоопасных смесей от электрических искр, дуг, пламени и нагретых частей электрооборудования. Предусматривается восемь видов взрывозащиты: взрывонепроницаемая оболочка, повышенная надежность против взрыва, продувание под избыточным давлением, заполнение оболочки маслом, искробезопасность, кварцевое заполнение, автоматическое отключение от электрической сети, специальные средства, не предусмотренные другими видами взрывозащиты.

Большое число  помещений, в которых размещаются  технологические установки нефтяной и газовой промышленности, а также некоторые установки, монтируемые на открытом воздухе, характеризуются наличием горючих газов и паров, которые могут создавать с воздухом, кислородом и с другими газами-окислителями взрывоопасные смеси. К таким помещениям и установкам относятся, например, нефтенасосные и газовые компрессорные станции, фонтанные скважины, трапы, замерные емкости, резервуарные парки, электрообезвоживающие и обессоливающие установки и др.

Для взрывоопасных установок  должно применяться специальное взрывозащищенное электрооборудование (машины, аппараты управления)  и специальные виды прокладки проводов

 Электрооборудование во взрывонепроницаемом исполнении снабжено оболочками, выдерживающими максимальное давление при взрыве внутри оболочки без ее повреждения и обеспечивающими локализацию пламени внутри оболочки, т. е. внутреннее воспламенение не может распространиться через зазоры и отверстия в окружающую взрывоопасную среду.