Введение к работе
Актуальность темы. Единая система газоснабжения страны представляет ой разветвленную иерархическую систему со сложными физическими, тех-огическими и экономическими связями и характеризуется большой протя-шостью» газотранспортных магистралей, многониточной структурой линей-: участков, многообразием используемых типов приводов газоперекачиваю-с агрегатов (ГПА) компрессорных станций (КС) магистральных газопрово-(МГ). В настоящее время на предприятиях транспорта газа установленная [щость ГПА составляет более 40000 МВт, при этом удельный вес электроводных ГПА превышает 15%.
Техническое состояние многих элементов газотранспортной системы, в гности, приводов ГПА требует их замены, реконструкции и модернизации на земенной технической основе с использованием новейших достижений, по-іяющих существенно повысить эффективность функционирования систем іспорта газа.
В связи с этим актуальной является проблема выбора рационального ти-фивода ГПА с учетом специфических особенностей работы отдельных КС, *мизация технологических и энергетических режимов работы оборудования, проприводов ГПА и систем электроснабжения КС.
В диссертации рассмотрен комплекс теоретических и практических во-:ов, охватывающих разработку методики выявления областей рационально-іспользования электроприводных, в том числе, регулируемых по частоте цения ГПА, исследование рациональных алгоритмов управления совместной )той группы центробежных нагнетателей, оптимизацию управления возбуж-іем синхронных двигателей (СД) ГПА.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с Федеральной це-ій программой "Топливо и энергия. Энергосбережение России на 1996-2000
годы", указаниями Федеральной энергетической комиссии Российской Федерации от 14.05.96 г. "О применении частотно-регулируемого электропривода", программой поддержки фундаментальных исследований «Надежность», инновационной программой «Надежность конструкций» (приказ № 107 от 20. 04.1992 г. Госкомвуза РФ), целевой программой РАО ГАЗПРОМ «Энергосбережение».
Цель работы: повышение эффективности функционирования технологического оборудования и систем электроснабжения КС МГ путем совершенствования режимов работы ГПА с использованием регулируемого по частоте вращения электропривода и оптимизации алгоритмов автоматического регулирования возбуждения (АРВ).
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:
-
Разработать методику выявления областей рационального применения и оценки эффективности регулируемого по частоте вращения электропривода ГПА КС, а также решить задачу статической оптимизации управления группой центробежных нагнетателей с использованием регулируемого по частоте вращения электропривода.
-
Выявить алгоритмы оптимального управления возбуждением СД с учетом специфических особенностей функционирования ГПА и систем электроснабжения КС.
-
Оценить технико-экономическую эффективность оптимизации алгоритмов управления ГПА для конкретных объектов.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовалась методология системного анализа, методы теории автоматического управления, в том чисте синтеза оптимальных систем автоматического управления (САУ), методы математического анализа, и др.
Научная новизна и значимость:
предложены методика выявления областей рационального использова-я регулируемого электропривода ГПА и алгоритмы управления совместной эотой группы нагнетателей с регулируемым электроприводом;
решена задача оптимального управления режимами реактивной мощ-сти систем электроснабжения КС в условиях действия детерминированных и /чайных' возмущений и разработаны конкретные структуры систем АРВ;
даны оценки технико-экономической эффективности использования аудируемого электропривода и разработанных алгоритмов управления на нмере конкретных объектов.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Основные по-іенньїе в диссертационной работе теоретические положения использовались:
- при разработке инженерных методик выявления областей рациональ-
го использования регулируемого по частоте вращения электропривода ГПА и
:буемого соотношения мощностей регулируемых и нерегулируемых приводов
- при разработке методик, алгоритмов и программ синтеза оптимальных
вазиоптимальных САУ возбуждением СД, работающих в условиях детерми-
эованных и случайных возмущений;
Результаты исследований внедрены и продолжают внедряться в виде:
методики выявления областей рационального применения регулируе-х по частоте вращения электроприводов ГПА применительно к условиям эгиевской КС предприятия "Самаратрансгаз";
алгоритмов квазиоптимального управления возбуждением СД на Толь-инской КС предприятия "Самаратрансгаз";
предложений по требуемым объемам производства и закупки регули-мых электроприводов при подготовке программы РАО "Газпром" реконст-:ции электроприводных ГПА.
Апробация работы. Результаты работы докладывались, обсуждались и были одобрены, в том числе на: семинаре специалистов "Газпром" по проблеме "Организация эксплуатации и развития энергетики "Газпром" (Москва, 1990); заседании Бюро научно технического совета РАО "Газпром" "Перспективы развития электропривода электростанций собственных нужд и "малой энергетики" (Москва, 1994); семинаре-презентации энергомашиностроительных компаний "Ансальдо" и "Эльсаг Бейли" со специалистами РАО "Газпром" (Москва, 1995); семинаре-обучении руководителей РАО "Газпром" совместно с руководителями корпорации "Дженерал Электрик" (США, Нью-Йорк, Кротенвиль, 1996); семинаре РАО "Газпром" с фирмами Великобритании (Москва, 1996); совещании энергетиков РАО "Газпром" "Развитие независимой энергетики РАО "Газпром" (Москва, 1996); второй научно-технической конференции "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России" (Москва, 1997); конференции "Программа повышения квалификации Газпром" (Москва, 1997); семинаре "Проблемы энергетики и пути их решения" (Барселона, Испания, 1997); межвузовском научно-практическом семинаре "Автоматизация технологических процессов и производств. Точность, качество и надежность конструкций и технических систем" (Сызрань, 1997); совещаниях главных энергетиков предприятия РАО "Газпром" (Москва, 1994... 1996); научно-технических конференциях и семинарах Самарского государственного технического ушшерситета (Самара, 1994...1997).
По теме работы опубликовано 6 печатных работ.
На защиту выносятся:
-
Методика выявления областей рационального применения регулируемого по частоте вращения электропривода ГПА на КС.
-
Алгоритмы группового управления установившимися режимами ГПА с регулируемым электроприводом.
3. Алгоритмы управления и структуры САУ, обеспечивающие повы
шение динамической устойчивости СД и оптимизацию режимов ра-
4. Оптимальные и квазиоптимальные алгоритмы управления возбужде
нием СД, минимизирующие среднеквадратичные отклонения реак-
тивной мощности в условиях случайных возмущений.
5. Методические положения и результаты оценки технико-
экономической эффективности применения автоматизированного
электропривода на КС.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех заключения, изложенных на 185 страницах машинописного текста, списка льзованных источников из 107 наименований и содержит 56 рисунков и 12 ни и приложение. Общий объем работы 201 страница.