Система автоматического управления электромагнитного подвеса ротора (САУ ЭМП) «КВАНТ-Р» (ООО "ВЕГА-ГАЗ")

Система автоматического управления электромагнитного подвеса ротора (САУ ЭМП) «КВАНТ-Р» предназначена для выполнения функций автоматического управления, регулирования, контроля и защиты для обеспечения безаварийной длительной работы газоперекачивающих агрегатов, газотурбинных энергоблоков, турбодетандеров, оснащенных комплектом электромагнитных подшипников как собственного производства, так и используемых в настоящее время на объектах ПАО «Газпром».

Основное отличие данной системы от аналогичных систем других производителей в концентрации знаний теории, технологий и реального опыта по данной тематике в руках единого коллектива. Такой подход является залогом высокой эффективности системы и экономии финансов и времени заказчика.

Гарантией стабильности и надежности является сопровождение всего жизненного цикла системы магнитного подвеса (СМП) «КВАНТ-Р». Инженерные расчёты, проектирование, изготовление, монтаж, наладка, гарантийное и постгарантийное обслуживание осуществляется инженерным и рабочим персоналом ООО «Вега-ГАЗ».

СМП КВАНТ-Р обеспечивает:

• исключение зависимости от комплектующих, математического и программного обеспечения иностранного производства;
• исключение зависимости от комплектующих, математического и программного обеспечения иностранного производства;
• совмещение в едином датчиковом узле функций контроля радиального и осевого положений ротора;
• выполнение заданного алгоритма во всех рабочих режимах, а также передачу аналоговых сигналов от датчиков положения ротора, датчиков температуры электромагнитов и датчиков частоты вращения ротора для выработки аварийных и предупредительных сигналов;
• упрощение монтажа и демонтажа комплекта электромагнитных подшипников без доработок корпусных частей и вала нагнетателя;
• повышение надежности управления ротором ЦБК и эффективности работы;
• исключение зависимости от комплектующих, математического и программного обеспечения иностранного производства;
• исполнение узла радиальных магнитных подшипников совместно с датчиками положения ротора высокой чувствительности в едином корпусе;
• выполнение заданного алгоритма во всех рабочих режимах, а также передачу аналоговых сигналов от датчиков положения ротора, датчиков температуры электромагнитов и датчиков частоты вращения ротора для выработки аварийных и предупредительных сигналов;
• упрощение монтажа и демонтажа комплекта электромагнитных подшипников без доработок корпусных частей и вала нагнетателя;
• повышение надежности управления ротором ЦБК и эффективности работы;
• повышение эффективности работы основного оборудования;
• сокращение сроков ввода в эксплуатацию;
• уменьшение затрат на эксплуатацию;
• предоставление законченного изделия «под ключ» от единого разработчика;
• предоставление эксплуатирующему персоналу расширенных функциональных возможностей по контролю и подстройке системы при необходимости (например при ремонте ГПА);
• самодиагностика включающая контроль: напряжения питания силовых модулей, токов в электромагнитах, целостности цепей измерения на обрыв и короткое замыкание, зазоров в страховочных подшипниках, чувствительности датчиков положения ротора, диагностика сетей основного и аварийного напряжения питания;
• наличие страховочных подшипников для безопасной работы агрегата;
• сохранение показателей назначения в течение всего срока службы.

Состав САУ ЭМП «КВАНТ-Р»

• система автоматического управления электромагнитным подвесом ротора САУ ЭМП «КВАНТ-Р»;
• комплект магнитных подшипников КМП «КВАНТ-Р», в котором учитывается существующая конструкция агрегата, что исключает необходимость доработки штатных корпусов компрессора.

СМП «КВАНТ-Р» применима для оснащения новых газоперекачивающих агрегатов, переоснащения газоперекачивающих агрегатов с масляными подшипниками, замены и ремонта эксплуатируемых систем управления магнитными подшипниками различных производителей с сохранением в эксплуатации установленных электромагнитных подшипников. Система магнитного подвеса ротора центробежного компрессора СМП «КВАНТ-Р» работает совместно с системой автоматического управления газоперекачивающим агрегатом различных производителей (под её контролем и управлением). Система создана специалистами ООО «Вега-ГАЗ» из отечественных комплектующих и материалов, программного обеспечения с использованием адаптивных алгоритмов управления.

СМП «КВАНТ-Р» позволяет:

• реализовать автоматическую компенсацию перемещений ротора, возникающих от дисбаланса валопровода и других естественных возмущений при работе агрегата на всех рабочих режимах,
• включая разгон и останов машины;
• обеспечить непрерывный контроль перемещения ротора и управления токами электро-магнитов для поддержания ротора в центральном положении и компенсации возмущений в радиальном и осевом направлениях;
• использовать современные отечественные программно-технические средства, силовую электронику, прочие комплектующие и материалы;
• представить необходимый объём оперативной и ретроспективной информации о режимах работы оборудования;
• использовать оригинальные принципы построения и структуры системы;
• использовать современные отечественные программно-технические средства, силовую электронику, прочие комплектующие и материалы;
• обеспечить производство всех функциональных модулей системы на российских предприятиях;
• отказаться от системы подготовки и подачи масла ввиду отсутствия механического контакта между роторной и статорной частью ЦБК.

В автоматическом режиме работы СМП «КВАНТ-Р» обеспечивает:

• автоматическую стабилизацию ротора в радиальном и осевом направлениях, с фиксированным диапазоном значений виброперемещений;
• соответствие виброперемещений ротора критерию ГОСТ Р ИСО 14839-2-2011 (Вибрация машин вращательного действия с активными магнитными подшипниками), т.е. амплитуда виброперемещений ротора в радиальных и осевом направлениях при работе машины в установившемся режиме не превышает величину 0,3*Сmin, где Сmin – минимальный радиальный или осевой зазор между ротором и статором (зазор в страховочном подшипнике), т.е. вибрационное состояние ротора не должно переходить границу зон А (типичные значения вибрации новых машин, вводимых в эксплуатацию) и В (типичные значения вибрации машин, которые считаются годными к долговременной работе без ограничений);
• амплитуду виброперемещений ротора в радиальных и осевом направлениях при работе машины в переходных режимах, которая не превышает величину 0,4*Сmin, где Сmin – минимальный радиальный или осевой зазор между ротором и статором (зазор в страховочном подшипнике), т.е. вибрационное состояние ротора не должно переходить границу зон В (типичные значения вибрации машин, которые считаются годными к долговременной работе без ограничений) и С (типичные значения вибрации машин, которые считаются непригодными к долговременной работе).

Основные технические характеристики САУ ЭМП «КВАНТ-Р

Характеристиками работы центробежного компрессора:

• масса ротора в сборе не более 1800 кг;
• максимальная дополнительная нагрузка на ротор от рабочих органов компрессора не более 8000 Н;
• максимальная осевая нагрузка на ротор не более ±80000 Н.

Характеристики электромагнитных подшипников:

• номинальная грузоподъемность радиального магнитного подшипника не более 12000 Н ;
• номинальная грузоподъемность осевого магнитного подшипника не более ±50000 Н;
• пределы регулирования токов электромагнитов 0…40 А;
• основные зазоры (после окончательной сборки):
  
  • Односторонний радиальный зазор в РМП - 400…1000 мкм
  • Односторонний радиальный зазор в СП - 275…500 мкм
  • Односторонний осевой зазор в ОМП - 400…1000 мкм
  • Односторонний зазор в осевом СП - 300…600 мкм
• диапазон сопротивления обмоток радиальных электромагнитов 0,2…2,0 Ом;
• диапазон сопротивление обмоток осевых электромагнитов 0,2…4,0 Ом;
• индуктивность радиальных электромагнитов 100…250 мГн;
• индуктивность электромагнитов 20 мГн;
• принудительное охлаждение продувкой воздуха;
• температура охлаждающей среды при эксплуатации -40 … +60°С:
• расход воздуха на охлаждение не менее 500 м³/час.

Характеристики датчиков положения ротора:

• два диапазона измерения перемещений ±500; ±1000 мкм;
• относительная погрешность измерения зазоров не хужес ±5 %;
• диапазон возможной номинальной чувствительности первичных преобразователей датчиков 0,1…1,0 В/В;
• номинальное напряжение питания первичных преобразователей 10…20 В.

Параметры электроснабжения:

• напряжение основной/резервной питающей сети 380 (+38/-57) В;
• частота основной/резервной питающей сети 50±5% Гц;
• потребляемая мощность оборудования не более 3 кВт;
• напряжение аварийной сети постоянного тока 220 (+22/-33) В;
• потребляемая мощность аварийной сети не более 2,5 кВт;
• коэффициент пусковых токов по сети основного питания 5…10 (характер нагрузки – индуктивный);
• коэффициент пусковых токов по сети аварийного питания 5…10 (характер нагрузки – резистивный);
• напряжение питания усилителей мощности 150…300 В;
• максимальный ток усилителей мощности 50.

Условия эксплуатации САУ ЭМП:

• внешняя среда — воздух с концентрацией примесей не выше общепромышленных ПДК;
• рабочая температура + 5 …+ 50 °С;
• влажность при температуре 35 °С и более низких температурах, без конденсации влаги, (группа исполнения В4 по ГОСТ Р 52931-2008) 80 %;
• условия охлаждения- естественная конвекция;
• устойчивость к воздействию атмосферного давления группа Р1 по ГОСТ Р 52931-2008;
• устойчивость к воздействию радиочастотных электромагнитных полей степени жесткости 3 по ГОСТ Р 51317.4.3-2006 или требованиям ТР ТС 020/2011 «Электромагнитная совместимость технических средств».

Показатели надежности СМП «КВАНТ-Р»

• срок службы — не менее 20 лет с учетом периодической замены элементов, имеющих меньший срок службы;
• гарантийный срок эксплуатации — 24 месяца со дня ввода в эксплуатацию или 36 месяцев со дня отгрузки;
• средняя наработка на отказ компонентов и функций — не менее 50000 часов;
• режим работы — продолжительный.

Сроки окупаемости:

• при изготовлении новой системы — 1 - 2 года;
• при модернизации существующей системы — 2 - 4 года.

Внешний вид изделия