Совершенствование систем возбуждения синхронных двигателей (СД) ЭГПА является одной из важнейших задач проводимой ОАО «Газпром» технической политики по повышению надежности электроэнергетического оборудования газоперекачивающих компрессорных станций.

Действующие в составе ЭГПА статические возбудители ВТЕ-320-6, ТЕ8-320 и регуляторы возбуждения бесщеточных двигателей типа ШДЭ-72Б к началу 2000-х годов выработали свой ресурс и требовали постоянно увеличивающихся расходов на поддержание своего работоспособного состояния. Выполненные на базе разработок 20-30 летней давности и основанные на применении аналоговой и релейной техники, такие системы возбуждения, ввиду присущего им параметрического дрейфа элементов, уставок и коэффициентов усиления каналов измерения и регулирования, функционируют, преимущественно, в ручном режиме. Естественно, что в этих условиях СД ЭГПА, в целях обеспечения заведомой устойчивости синхронного режима, вынуждены работать на неоправданно завышенных токах статора и ротора. Неизбежными отрицательными последствиями при этом являются не только увеличение энергопотерь, но и сокращение ресурса или межремонтного пробега синхронных двигателей.

В современных условиях не вызывающим сомнений альтернативным решением при выработке концепции совершенствования систем возбуждения является переход на цифровую технику управления. Применение её, кроме указанных выше обстоятельств, диктуется также принятой в отрасли стратегией создания интегрированных систем управления всем технологическим процессом транспортирования газа, возможностью реализации высокоэффективных, в смысле обеспечения устойчивой работы СД и энергосбережения, алгоритмов управления возбуждением, автоматической регистрации чрезвычайно информативных для диагностической оценки состояния СД осциллограмм пуска и останова, ведение дневника событий.

Архитектура и функции ЦВУ

Состав систем возбуждения определяется их назначением и может быть представлен в виде совокупности следующих функциональных узлов: блок измерения напряжений и токов статора U_ст, I_ст и ротора U_f, I_f ,блок регулирования возбуждения, силовой блок формирования тока возбуждения, операторская панель индикации и управления параметрами СД и возбуждения.

Тиристорные преобразователи силового блока статической системы возбуждения и примененные в разработанном ЦВУ для бесщеточных двигателей ШИМ-управляемые генераторы тока возбуждения не являются носителями индивидуально присущих системам возбуждения схемотехнических решений.

Поэтому далее целесообразно остановиться лишь на архитектурно-функциональных особенностях ЦВУ, нашедших отражение в блоках регулирования возбуждения, являющихся носителями эксклюзивных черт систем возбуждения как отдельного класса объектов техники.

В основе структуры блоков регулирования разработанных ЦВУ было заложено выполнение их в виде двух взаимодействующих друг с другом регуляторов, один из которых является основным, другой – резервным. Основной регулятор реализован на базе промышленного контроллера Octagon Systems, конструктивно представляющего собой шестислотовый крейт и хорошо зарекомендовавшего себя при применении в аэрокосмической отрасли. Основным узлом контроллера является процессорная плата типа 5066 или её аналог Fastwel686. Резервный регулятор блока в целях экономии средств выполнен на интегральной аналогово-дискретной элементной базе средней степени интеграции. Регуляторы функционируют в режиме горячего резервирования с безударной схемой переключения.