ЕКСПЛУАТАЦІЯ ЕЛЕКТРОУСТАТКУВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ СТАНЦІЙ ТА ЕЛЕКТРИЧНИХ МЕРЕЖ

Електронний посібник

Головна

Анотація

Теоретичні відомості

Додатки

Перелік умовних скорочень

Список використаних джерел

Укладачі

4. ЕКСПЛУАТАЦІЯ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ ВЛАСНИХ ПОТРЕБ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ПІДСТАНЦІЙ

4.1 ПРИЗНАЧЕННЯ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ ВЛАСНИХ ПОТРЕБ

4.2. САМОЗАПУСК ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ ВЛАСНИХ ПОТРЕБ

4.3. ЗАХОДИ, ЯКІ СПРИЯЮТЬ УСПІШНОМУ САМОЗАПУСКУ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ ВЛАСНИХ ПОТРЕБ

4.4. ДОПУСТИМІ РЕЖИМИ РОБОТИ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ ВЛАСНИХ ПОТРЕБ

4.5. ОСНОВНІ НЕСПРАВНОСТІ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ ТА ЇХ ПРИЧИНИ

4.1. ПРИЗНАЧЕННЯ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ ВЛАСНИХ ПОТРЕБ

Рис. 4.1 – Електродвигун

Електродвигун – це електрична машина, що перетворює електричну енергію в механічну рис. 4.1.

Власні потреби – це пристрої, які забезпечують нормальну роботу станції.

Електродвигуни паливоподачі обслуговують механізми розвантаження, транспортування, дрібнення і подачі палива в бункери котельні. Двигуни паливоподачі працюють у дуже забрудненому середовищі. Через це вони мають бути в закритому виконанні, а при паливі, що має вибухонебезпечний пил, у вибухозахищеному виконанні.

Електродвигуни пилеприготування обслуговують систему розмолу палива і подачі пилу в топку. На теплових станціях, які працюють на газу або мазуті, електродвигуни пилеприготування відсутні. Двигуни пилеприготування працюють в умовах забрудненого середовища і високих температур. На живильниках пилу для забезпечення регулювання їх продуктивності, як правило, встановлюються двигуни постійного струму, а на інших – асинхронні короткозамкнені. На потужних котлах для кульових млинів можливе застосування синхронних двигунів, що мають більший повітряний зазор.

Електродвигуни мазутних насосів. На мазутних станціях є двигуни мазутних насосів, які подають мазут у котли, є відповідальними механізмами. Тому має забезпечуватися їх самозапуск і автоматичне увімкнення двигуна резервного мазутного насоса.

Електродвигуни тягодуттьових пристроїв забезпечують роботу димососів, що відсмоктують з топки гази, утворені під час згорання палива. Зупинка димососа або вентилятора призводить до порушення нормальної роботи котельного агрегату і станції в цілому, тому на двигунах передбачений їх самозапуск. Для тягодуттьових пристроїв використовують двигуни в закритому виконанні з підводом холодного повітря. Підведення холодного повітря, яке забирається найчастіше з вулиці, ускладнює обслуговування двигунів, оскільки при цьому вимагається вчасне закривання і відкривання шиберів на підводі повітря. Невчасне закриття шиберів в морозну погоду і за різких зміна температур призведе до випадання інею в двигуні, конденсації вологи на обмотці і пошкодження її у момент включення. Двигун може пошкодитися також через випадкове попадання пари або води в короби. Тому, якщо немає великої необхідності в підводі повітря до двигунів по коробах, доцільно від них відмовитися.

Електродвигуни живильних насосів призначені для подачі води насосами в котельний агрегат. Короткочасні перерву в роботі на 10 – 30 с цих насосів може призвести до аварії на станції. Через це для станцій блочного типу передбачений резерв по живильних агрегатах – автоматичний пуск резервних живильних насосів (АВР). На живильних насосах має бути забезпечений їх самозапуск. У деяких установках для приводу живильних насосів застосовують синхронні двигуни.

Електродвигуни конденсатних насосів приводять у роботу насоси, які відкачують конденсат з конденсаторів турбін і подають його до деаераторів. Під час зупинки конденсатного насоса конденсат почне заповнювати конденсатор, що спричинить за собою зниження вакууму і необхідності зупину турбіни. Щоб уникнути цього встановлюються два конденсатні насоси. Обов’язково передбачений їх самозапуск і автоматичне включення резерву. Для конденсатних насосів разом з асинхронними двигунами з горизонтальним розташуванням ротора застосовуються двигуни вертикального виконання. На теплофікаційних турбінах окрім конденсат них насосів турбін встановлюють конденсатні насоси бойлерів, які відкачують конденсат з бойлерів. Вимоги до двигунів таких насосів не відрізняються від вимог до двигунів конденсатних насосів турбін.

Електродвигуни циркуляційних насосів належать до відповідальних механізмів. Їх відключення спричиняє за собою зривання вакууму і аварійну зупинку турбін. Тому має бути забезпечений їх самозапуск і АВР. На циркуляційних насосах разом із звичними застосовуються двигуни вертикального виконання.

Електродвигуни мережевих насосів. Мережеві насоси забезпечують споживачів гарячою водою. Вимоги до безперервності роботи цих агрегатів залежать від характеристики споживачів. Побутове навантаження теплофікації допускає короткочасні перерви без істотних наслідків для теплопостачання. У такому випадку двигуни мережевих насосів не вимагають самозапуску і можуть відключатися для полегшення самозапуску відповідальних двигунів. В деяких випадках вімкнення мережевих насосів неприпустиме через можливість підвищення тиску в зворотній магістралі і масового розриву опалювальних приладів через припинення циркуляції мережевої води. На теплофікаційних турбінах, що працюють тільки на мережевій воді, мережеві насоси виконують роль циркуляційних. У деяких випадках мережеві насоси прокачують воду через водогрійні (пікові) котли. У цих випадках вимоги до електродвигунів мережевих насосів у частині надійності роботи, самозапуску, АВР такі ж, як і до електродвигунів циркуляційних насосів.

На ГЕС двигуни власних потреб обслуговують пристрої управління турбінами, системи охолодження і змащування підшипників. Найістотніше значення для безперебійності роботи станцій мають двигуни системи збудження генераторів у тих випадках, коли збудження виконане по схемі виносних агрегатів (двигун – генератор) під час живлення двигуна від системи власних потреб. Для забезпечення стійкості роботи системи збудження під час її форсувань двигун вибирається із значним запасом за потужністю, так що в нормальному режимі він працює з великим недонавантаженням. На низьконапірних ГЕС насоси технічного водопостачання забезпечують охолодження і змащування підшипників і підп’ятників гідроагрегатів. На високо напірних ГЕС технічне водопостачання здійснюється відбором води з верхнього б’єфу без застосування насосів.

Двигуни маслонапірних установок забезпечують подачу масла в напірну частину цих установок. Масло є робочим середовищем для системи регулювання і управління турбіною. Режим роботи цих двигунів має переривистий, періодичний характер, який визначається роботою системи регулювання і управління та відновленням витоків масла з цієї системи. За інтенсивної роботи системи додаткову кількість масла в системах дають резервні масляні електронасоси, двигуни яких живляться звичайно від загальних пристроїв власних потреб. Резервні електронасоси маслонапірних установок пускаються автоматично під час пониження тиску або рівня масла в масловітряних котлах і від системи автоматичного управління гідроагрегатом.

Двигуни допоміжних механізмів – пожежного водопостачання, насосів відкачування турбінних камер, дренажних насосів, нагнітальної і витяжної вентиляції, вентиляторів системи охолодження трансформаторів – за характером роботи мало відрізняються від двигунів такого ж призначення теплових електростанцій. Умови роботи двигунів на гідростанціях більш сприятливі, ніж на теплових станціях. Для всіх механізмів гідростанцій вибираються короткозамкнені асинхронні електродвигуни.

4.2. САМОЗАПУСК ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ ВЛАСНИХ ПОТРЕБ

Короткочасне зниження або повне зникнення напруги на шинах власних потреб, викликане коротким замиканням або перемиканням на резервне живлення через автоматичне або помилкове відключення робочого живлення, веде до зниження швидкості обертання двигунів аж до повної зупинки частини з них. Для збереження в роботі основних агрегатів електростанції двигуни відповідальних механізмів при цьому не відключаються від шин. Після усунення причини короткочасного порушення електропостачання вони відновлюють нормальну швидкість обертання без втручання персоналу. Такий процес називається самозапуском.

Тривалість самозапуску двигунів не має перевищувати 30 – 35 с для станції середнього тиску через небезпеку пошкодження обмоток двигунів від перегріву; 20 – 25 с для станції високого тиску з поперечними зв’язками і 15 – 20 с для блочних станцій через можливість відключення котельних або блочних агрегатів технологічним захистом під час тривалішого самозапуску.

Під час відключення живлення, напруга на секції з невідключеними двигунами, зникає не зразу, а за рахунок електромагнітної та кінетичної енергії, затухає за 1 – 1,5 с, а за наявності синхронних двигунів (які переходять в режим генераторів і підживлюють шини власних потреб) навіть до 3 с. Двигуни механізмів, що беруть участь у груповому вибігу, з великим моментом інерції (вентилятори, димососи) працюють у цьому випадку в режимі генераторів, віддаючи частину енергії двигунам механізмів з меншим моментом інерції, що працює в режимі двигуна. Груповий вибіг триває до зниження напруги на секції до 0,25 – 0,2 U_ном після чого двигуни зупиняються незалежно один від одного.

При КЗ на шинах секції або поблизу шин напруга на шинах знизиться до нуля і вибіг двигунів відбуватиметься незалежно один від одного. Час загасання перехідного струму, який двигуни посилатимуть до місця КЗ, приблизно рівний 0,3 с. Гальмування двигуна від цього струму зважаючи на короткочасність процесу невелике і складає залежно від типу механізму всього лише 0,8 – 3% нормальної швидкості обертання.

Самозапуск двигунів до нормальної частоти обертання відбувається каскадно. Першими закінчують розгін двигуни механізмів з легкими умовами пуску, наприклад, циркуляційних та конденсатних насосів. Завдяки зниженню пускових струмів цих двигунів до номінальних, напруга на секції підвищується, що полегшує розгін інших двигунів: живильних насосів, димососів, дуттьових вентиляторів і тощо. Каскадний розгін двигунів дозволяє забезпечити їх самозапуск при початковій напрузі декілька нижчій від тієї, яка потрібна для двигунів механізмів з важкими умовами пуску.

Чим короткочасніша перерва живлення, тим менше двигуни встигають загальмуватися, тим менші їх пускові струми і більша початкова напруга на шинах після включення резервного живлення і, отже, тим швидший самозапуск двигунів. Тому слід за можливості скорочувати час дії захистів і АВР на власних потребах. Перерва в живленні при дії АВР не має бути більшою 0,7 с під час роботи швидкодійних захистів джерела живлення шин власних потреб; 1,5 – 2 с – під час роботи максимального струмового захисту джерела живлення; під час відключення джерела живлення пусковим органом мінімальної напруги АВР.

Після відновлення живлення на шинах власних потреб починається вибіг електродвигунів, який проходить каскадно.

4.3. ЗАХОДИ, ЯКІ СПРИЯЮТЬ УСПІШНОМУ САМОЗАПУСКУ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ ВЛАСНИХ ПОТРЕБ

1. Наявність надійного джерела резервного живлення на електростанції;

2. Наявність швидкодіючих пристроїв АВР, які забезпечують подачу резервного живлення не більше як через 1 с;

3. Наявність на кожній станції конкретного числа синхронних двигунів, які під час втрати живлення переходять у режим генераторів і підживлюють шини власних потреб;

4. Наявність спеціальної автоматики, яка відключає від шин двигуни невідповідальних механізмів, щоб вони полегшували запуск двигунів відповідальних двигунів.

4.4. ДОПУСТИМІ РЕЖИМИ РОБОТИ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ ВЛАСНИХ ПОТРЕБ

Електричні двигуни власних потреб електростанцій та підстанцій для нормальної та довготривалої експлуатації класифікуються:

•►за напругою.

Електродвигуни розраховані на тривалу роботу під час зміни напруги в мережі. Напруга може коливатись у межах: від – 5 % U_ном + 10% U_ном. Зміна в таких межах призводить до збільшення або зменшення струму в обмотках.

У цих же межах відбувається температурна компенсація в сталі і обмотках і двигуни не перегріваються (за межами вказаних параметрів двигуни перегріваються). Втрати тепла в сталі статора пропорційні квадрату напрузі. Крім того тривалість перегріву може призвести до пробою ізоляції обмоток, що особливо характерно для високовольтних двигунів;

•►за частотою струму живлячої мережі.

Згідно з Технічної експлуатації якість електричної енергії впливає на рівень частоти в мережі, промислова частота становить 50 Гц, але допускається відхилення±0,1 Гц (допускається робота в межах ±5%);

•►за температурою охолоджувального повітря.

Електродвигуни старих серій розраховані на тривалу роботу за температури повітря + 35 °C, а для нових не більше +40 °C.

Мінусова температура не обмежується, але під час роботи двигунів в умовах низьких температур і високої вологості повітря мають бути прийняті заходи, щоб не відбувалась конденсація вологи в корпусі двигунів.

За підвищеної температури охолоджувального повітря, потужність електричних двигунів знижується.

Наприклад: для електродвигунів серії ДАЗО за температури +50 °C потужність має бути зменшена на 12 %,

•►за величиною вібрації.

Вібрація двигуна, виміряна на кожному підшипнику, не має перевищувати наступних значень:

Синхронна частота обертання, об/хв	3000	1500	1000	750
Допустима амплітуда вібрацій, мм	0,05	0,1	0,13	0,16

Підвищена вібрація послабляє кріплення обмоток, збільшується знос підшипників та інших частин. За великої вібрації може відбутися зачіпляння ротора за статор, ушкодження вала ротора, порушення контакту в обмотках;

•►за числом пусків.

Холодний двигун з короткозамкненим ротором дозволяється пускати 2 – 3 рази підряд, а гарячий не більше 1 разу. Під час великої кількості пусків підряд обмотки двигуна недопустимо перегріваються від пускового струму, а це різко скорочує їх період експлуатації.

4.5. ОСНОВНІ НЕСПРАВНОСТІ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ ТА ЇХ ПРИЧИНИ

Рис. 4.2 – Несправність електродвигуна

1. Під час увімкнення двигуна в мережу його ротор не обертається, або обертається, але повільно з підвищеним шумом:

•► обрив фази обмотки статора, або несправність пускорегулювального органу;

•► обрив короткозамкненої обмотки ротора;

•► замикання обмотки статора на корпус;

•► недостатня потужність двигуна, у порівнянні з потужністю приводного механізму;

•► знижена напруга;

•► нерівномірність зазору між ротором і статором (вимірюють зазори в чотирьох місцях, розбіжність може становити 10 %);

•► неправильне з’єднання обмоток двигуна в зірку замість трикутника.

Рис. 4.3 – Несправність електродвигуна

2. Несправності підшипників – під час роботи виявлене підвищене нагрівання корпусу підшипників:

•► відсутність змазки в підшипниках кочення, або мастила в підшипниках ковзання;

•► надлишки змазки або мастила;

•► різні механічні пошкодження підшипників (тріщини, відпрацювання, спрацювання сепаратора).

3. Під час роботи двигунів виявлено підвищене нагрівання їх корпусів:

•► перевантаження двигуна;

•► підвищена напруга обмотки статора;

•► несправності систем охолодження;

•► пошкодження листів ізоляції сердечника статора за рахунок неякісної їх фіксації. Пошкодження ізоляції листів, призводить до вихрових струмів. Вони сприяють появі такій температурі, що частина сердечника може вигоріти.

4. Під час роботи двигунів з їх корпуса з’являються іскри та дим:

•► пошкодження або обрив короткозамкненої обмотки;

•► ослаблення фіксації листів чи пакетів сердечника статора.

Причини, які потребують негайного вимкнення електродвигунів

Згідно з вимогами ПТЕ електричні двигуни потрібно негайно вимикати з мережі:

1. Під час нещасного випадку з людьми, пов’язані з роботою двигуна чи механізму;

2. Під час появи диму чи вогню з машини чи пускорегулювального органу;

3. Під час поломки приводного механізму;

4. Під час швидкозростаючної вібрації;

5. Під час швидкого нагрівання корпусу двигуна;

6. Під час пошкодження підшипників.

Місцевому експлуатаційному персоналу залежно від умов роботи електродвигунів дозволяється розширювати повноваження, і відобразити їх в інструкції з експлуатації.

Питання для самоконтролю

1. Обґрунтуйте призначення електродвигунів власних потреб основних механізмів.

2. Що називають самозапуском електродвигунів власних потреб?

3. Як проходить видіг електродвигунів власних потреб?

4. Назвіть заходи, що сприяють успішному самозапуску електродвигунів власних потреб.

5. Проаналізуйте допустимі режими роботи електродвигунів власних потреб електростанцій і підстанцій.

6. Назвіть основні несправності та їх причини електродвигунів власних потреб.

7. Назвіть причини, які потребують негайного вимкнення електродвигунів з мережі.

Попередня тема

На початок

Наступна тема