Математичні аналоги з випадковими величинами - Статистичне моделювання процесу функціонування асинхронного двигуна з вентильним збудженням

Конструкція та принцип дії турбодетандерної установки

Принцип роботи турбодетандера заснований на розширенні газу в робочому колесі. Газ віддає енергію, за рахунок чого відбувається зниження його температури. Ця енергія може використовуватися для стиснення газу в компресорі або для вироблення енергії в електрогенераторі. В цьому випадку турбодетандер виробляє не тільки холод, але ще й недорогу електроенергію. В цьому одна з основних перевага даних агрегатів [2].

На рисунку 2.1 представлена структурна схема спроектованої ДТГ установки для постачання електроенергією споживачів власних потреб та компресорного газліфту [2].

1,5 - трубопроводи високого та низького тиску відповідно; 2,4 - засувки; 3 - регульований редукційний клапан; 6,8 - засувки з приводом рукояті; 7 - система автоматизованого управління; 9 - датчики тиску та витрат газу; 10 - підігрівач газу; 11 - детандер турбіна; 12 - редуктор; 13 - асинхронний генератор.

Рисунок 2.1. Структурна схема комбінована ДТГ

Газ з трубопроводу високого тиску потрапляє до підігрівача який живиться з трубопроводу низького тиску, спалюючи нагріває газ під високим тиском, де його температура підвищується до 60С. Це необхідно, щоб уникнути налипання тяжких фракцій газу на турбіну, так як температура газу в ній знижується через його розширення та виконання ним роботи. Турбіну приводить в рух високошвидкісний редуктор який знижує оберти до потрібних для обертання розрахованого асинхронного генератора.

Щоб забезпечити постійну швидкість обертів генератора потрібно підтримувати сталу продуктивність, це досягається вибором продуктивності детандертурбінного генератора нижче середнього рівня споживання газу, та керованим сопловим апаратом турбіни. При використанні більших об'ємів газу ніж продуктивність турбіни тиск в магістралі споживачів падає, це фіксується датчиком тиску сигнал якого поступає на систему управління, яка привідкриває регульований редукційний клапан до потрібного значення. При ситуації коли тиск в магістралі споживачів навпаки перевищує потрібне значення то відбувається призакриття клапану.

При падінні споживання газу менше за необхідний для підтримки параметрів якості електроенергії генератора, а саме: допустиме відхилення напруги 10%, допустиме відхилення частоти від 48 до 68 Гц [3], відбувається автоматичне переключення споживачів з генератора на мережу живлення від трансформаторної підстанції. Живлення системи управління тепер проводиться акумуляторної батареї яка заряджається під час роботи ДТГ. Подається команда на відкриття регульованого редукційного клапана і перекриття засувок 6 та 8, що приводить до зупинки ДТГ.

Датчик витрати газу далі контролює продуктивність і коли вона зростає до значення продуктивності детандертурбіни то система управління фіксує це, відкриває засувки 6, 8 та закриває редукційний клапан, коли генератор набирає необхідних обертів проводиться переключення споживачів власних потреб з трансформаторної підстанції на ДТГ.

При аналізі асинхронних машин зазвичай використовують системи координат: фазні А, В, С або ортогональні б, в, 0, нерухомі відносно статора [4].

При розробці математичних моделей асинхронних генераторів прийняті наступні припущення [13]:

    1) вектор потоку взаємоіндукції ФM і відповідний йому вектор потокозчеплення шM колінеарні вектору намагнічуючого струму IM, що дозволяє не враховувати гістерезис; 2) індуктивні опори розсіювання обмоток статора і ротора сталі; 3) магнітопровод насичується рівномірно по всьому об'єму, тобто ефект явнополюсності ротора, що виникає при насиченні, не враховується. Врахування насичення проводять по робочому потоку взаємоіндукції; 4) не враховуються зміна температури обмоток і явище витіснення струму в обмотці ротора; 5) всі параметри, струми і напруги обмотки ротора наводяться до обмотки статора генератора (в АГ з двома статорними обмотками до однієї із статорних обмоток приводиться друга обмотка); 7) у системі координат А, В, С несиметрія параметрів має місце тільки в колах навантаження.

Прийняті допущення приводять АГ до розряду ідеалізованої АМ з класичними допущеннями, диференціальні рівняння якої відомі [5]. Повні системи алгебро-диференціальних рівнянь можуть бути записані наступним чином:

Контури статора

(2.1)

Контури ротора

(2.2)

Рівняння руху

(2.3)

Де щМ - механічна частота обертання АГ (визначає електричну частоту обертання ротора щ = Р- щМ; Р - число пар полюсів); J - момент інерції агрегату; М, МГ - відповідно момент обертання первинного двигуна і електромагнітний момент АГ;

Алгебраїчні рівняння для визначення I, I, I, YM, LЭК, шMA, шMB, шMC, струмів статора IA, IB, IC І ротора IA, IB, IC:

(2.4)

(2.5)

(2.6)

(2.7)

Де L1 i L2 - індуктивності розсіювання фаз статора і ротора

(2.8)

Здійснено аналіз математичних моделей відомих асинхронних генераторів, які слугують для вироблення енергії отриманої за рахунок розширеного газу в робочому колесі турбодетандера.

Похожие статьи




Математичні аналоги з випадковими величинами - Статистичне моделювання процесу функціонування асинхронного двигуна з вентильним збудженням

Предыдущая | Следующая