Компрессор с конденсаторами

[Jackson]

Коллеги, приветствую. Вопрос для общего развития, но исходных данных очень мало.

Знакомый позвонил, описал проблему. Имеет компрессор 120 кВт 0,4 кВ и какой-то конденсаторный блок (размером с напольный электрошкаф), предназначенный для снижения пусковых токов, как он уверяет. Сам тот знакомый не сильно компетентен в вопросе.
Так вот, замерял пусковой ток компрессора (не знаю как - не участвовал). Без конденсаторов - 450А, с конденсаторами - 200А.

Проблема у него как раз в большом пусковом токе. Питание автономное от генератора, он иногда не вытягивает и отключается по провалу напряжения при пуске компрессора.

Внимание, вопрос: что это за система такая, зачем конденсаторы? Как работают? Берут на себя реактивный ток на время пуска?
Никогда с таким не сталкивался.

Заранее благодарен за информацию.

[Универсал]

Надо уточнить - двигатель асинхронный? Потому что на компрессорах нередко применяют двигатели с фазным ротором, именно для снижения пусковых токов. Сталкивался с такими на газонаполнительных станциях.
И ещё - компрессор запускается с разгрузкой или под давлением?

[Ryzhij]

Надо уточнить - двигатель асинхронный? Потому что на компрессорах нередко применяют двигатели с фазным ротором...

Оба типа двигателей, и с короткозамкнутым, и с фазным ротором, являются асинхронными.

[Универсал]

Кому надо - поймут.

[Jackson]

Надо уточнить - двигатель асинхронный?

Не уточню.

нередко применяют двигатели с фазным ротором, именно для снижения пусковых токов

Это только один из методов снижения пусковых токов асинхронных двигателей. Если двигатель синхронный, то там совсем другая история, а ротор всегда фазный у СД.
Узнать это пока не могу.

Я спрашивал про готовые системы ограничения пусковых токов с использованием конденсаторов, сам принцип их работы.

[Ryzhij]

Я спрашивал про готовые системы ограничения пусковых токов с использованием конденсаторов, сам принцип их работы

В принципе, могу себе представить запуск двигателя на двух фазах через конденсатор с переходом на три фазы, но чтобы на таких мощностях... На практике такого не видел.
Сталкивался со схемами запуска Y/D и компенсаторной батареей. Там, да, реактивная составляющая при разгоне на звезде весьма велика. Естественно, компрессор на время разгона разгружен.
Это было на винтовых компрессорах от AtlasCopco, но движки были на 315 кW-400/660V-1500rpm.

[alex45]

какой-то конденсаторный блок

А вы уверены, что там именно конденсаторы? Что-то меня терзают смутные сомнения...

[Универсал]

Да вот тоже подозреваю резисторы...

[Jackson]

А вы уверены, что там именно конденсаторы?

Нет, ибо сам не видел ни схем ни установку :) С той стороны уверяют что пуск возможен как с этим шкафом так и без него (пусковые токи больше при этом), и говорят что называется это всё "конденсаторная установка", поставлено комплектно с компрессором.

Отправлено спустя 1 минуту 39 секунд:

На практике такого не видел.

Я тоже, ибо есть три фазы и большая для этого мощность. А при двухфазном пуске момент сильно снижается, вентилятор так можно пускать, но не компрессор.

[Универсал]

Даже с вентиляторами такое не всегда прокатывает. Видел раз - выбивает тепловую защиту при пуске. Оказалось, вентилятор раскручивался обратной тягой, ну и в звезде не успевал раскрутить, пуск затягивался и тепловуха срабатывала.

[kirillio]

Внимание, вопрос: что это за система такая, зачем конденсаторы? Как работают?

Предположу, что речь идет про УКРМ. Что это, зачем и как работает - например, добротно расписано в руководстве у Шнайдера

[+]

Компенсация реактивной мощности в сетях низкого напряжения (Версия 2.0)
https://www.se.com/ru/ru/product-range/ ... #documents
стр.10-11

[Никита]

Несколько лет тому попадалась где-то в периодике информация про конденсаторные пуско-компенсирующие устройства для асинхронников. С компенсацией вроде все понятно, а по пуску - вреде суть сводилась к известному пуску на пониженном напряжении с соответствующим снижением момента. Насколько применимо к компрессору - тот еще вопрос...

[kirillio]

Никита, как пускать компрессор на пониженном - не представляю себе. Расскажите?
Поскольку..

Питание автономное от генератора, он иногда не вытягивает и отключается по провалу напряжения при пуске компрессора.

я себе это понимаю так: пусковой ток компрессора - 5..7(8) крат; коэ.мощности - хорошо если 0.8, а так 0.65...0.75; убираем реактивную составляющую в момент пуска - имеем жирный дисконт в полной мощности, а значит:
- номинал генератора меньшего калибра (следовательно, его загрузку в нормальном режиме не "около холостых", а ближе к 50-70%);
- возможность генератору не "захлебнуться" в момент включения компрессора.

[+]

Нормативы и литература по теме УКРМ:
https://www.profsector.com/publication/ ... 1%82%D1%8B

[Никита]

Никита, как пускать компрессор на пониженном - не представляю себе. Расскажите

Именно это в последней фразе я и имел в виду.. Кстати, никто ни разу не спросил про тип компрессора. Не исключаю, что к турбокомпрессорам идея может быть применима.

[Jackson]

я себе это понимаю так: пусковой ток компрессора - 5..7(8) крат

Смотря какого конечно, но не 5-7 крат, а 10-20 вообще-то.

коэ.мощности - хорошо если 0.8, а так 0.65...0.75

динамически меняется, минимальное значение что я видел =0.3

а значит:

Если б Вы были правы, то публика на автономных источниках так не мучилась бы. А она мучается. Классикой считается что для прямого пуска электропривода мощность синхронного генератора должна быть минимум втрое больше мощности привода А бывает и того больше. А запас мощности при пуске - минимум вдвое. И то не всякий генератор вытягивает.

[kirillio]

не 5-7 крат, а 10-20 вообще-то.

Не скрываю, компрессоры - не мой конёк. :) Благодарю за поправку, учту. А это какие компрессоры пусковые так выдают?

минимальное значение что я видел =0.3

"Премного удивлён"

для прямого пуска электропривода мощность синхронного генератора должна быть минимум втрое больше мощности привода А бывает и того больше. А запас мощности при пуске - минимум вдвое.

подбор генератора(ов) - дело тонкое: "зевнёшь" в расчете пусковых - будет затыкаться при пусках, перезаложишь - получишь недогруз в нормальном режиме, со всеми вытекающими прелестями. Неспроста же их ставят целыми гроздями в параллель, энергокомплексы как раз ведь для таких случаев придуманы.

[Ryzhij]

Кстати, никто ни разу не спросил про тип компрессора. Не исключаю, что к турбокомпрессорам идея может быть применима.

Тут много нюансов.

А это какие компрессоры пусковые так выдают?

Не всё зависит от класса машины /центробежная она или с телом вытеснения/, а ещё и от идеологии построения системы смазки, от типа и состояния подшипников, от настроек регулятора нагрузки /производительности/ компрессора...
А что до турбокомпрессоров, то я ещё ни одного такого с прямым электроприводом не видел. Везде мультипликаторы /коробки передачи/ между ГЭД и турбиной вставлены.

[Jackson]

А это какие компрессоры пусковые так выдают?

Все. Как и поршневые насосы. Весь вопрос в том, как долго такой ток существует - это уже зависит. Но чем мощнее привод - тем длительнее пуск, потому что значит и сам механизм больше, в нём инерция больше и трение, которые надо преодолеть при пуске.

"Премного удивлён"

Динамически меняется, как и величина тока. Это теория электромашин, классика.

подбор генератора(ов) - дело тонкое: "зевнёшь" в расчете пусковых - будет затыкаться при пусках, перезаложишь - получишь недогруз в нормальном режиме, со всеми вытекающими прелестями.

В отдельную тему (и она тут уже есть где-то). Но вообще-то в первую очередь пусковые режимы должны быть обеспечены, потому что если не обеспечены, то при первом же пуске привода станет всё равно, догружены генераторы или нет - они вообще встанут. :). А ещё есть нештатные режимы, которые тоже возможны и переход в них внезапный (по какой-нибудь аварии). Так что если работать генерацией правильно, то генераторы всегда будут недогружены, имея резерв мощности на возможные пуски и нештатные режимы. Иначе по любому чиху станция заваливается и имеем полный блекаут, иногда надолго (когда ещё и ремонт генераторов потребуется из-за аварии). В общем, тут ничего сложного, но для отдельной темы.

А что до турбокомпрессоров, то я ещё ни одного такого с прямым электроприводом не видел. Везде мультипликаторы /коробки передачи/ между ГЭД и турбиной вставлены.

Да и обычные компрессоры, насосы, лебёдки часто делаются как минимум с пуском "звезда/треугольник" или разгон за счет переключения полюсов, или УПП/ПЧ. Это только по электрочасти. По механике - редуктора, КПП, мультипликаторы, муфты скольжения даже встречал.

Всё это пусковые токи снижает, но не полностью, и каждый раз надо проверять насколько. Например, УПП хорошо снижает пусковой ток, а косинус при этом он даст низкий, и THD будут переть во время пуска будь здоров - снова не каждый генератор может и сдюжить.

Всё дело в том что привыкли сидеть на промышленной сети, которая съест любой косинус и часто любые пусковые токи (главное защиты отстроить). Не зря пром.сеть считается "сетью условно неограниченной мощности". А когда переходим на автономную генерацию - нагрузочная способность совсем другая, и она даже зависит от % загрузки генераторов (то есть генератор на холостом ходу и на 50% мощности ведёт себя по-разному, даже если запас мощности достаточный в обоих случаях). Повторюсь - это для отдельной темы про автономную генерацию.

Отправлено спустя 11 минут 50 секунд:

[+] Ещё поофтоплю.

Как-то была история, нужно было от двадцати генераторов запитать сборные шины, к которым уже подключен трансформатор - он там подключен всегда и отключить в этом режиме нельзя. Включение трансформатора - процесс, абсолютно идентичный прямому пуску АД такой же мощности. То есть пусковые токи 7-10 крат минимум. Даже если трансформатор на время пуска отключить, все двадцать на шины посадить, а потом транс обратно включить - генераторы не вытягивают.
Решением была самосинхронизация под нагрузкой: генераторы запускаются без возбуждения, включаются на шины с трансформатором, потом начинаем их медленно все одновременно возбуждать, контролируя нагрузки каждого и управляя возбуждением всех двадцати так, чтобы не было разбаланса ни по активной мощности ни по реактивной. Это работает сейчас. Хотя сказать проще чем сделать, но сделали же.

[Looker]

В средине 90-х было:
Дизель генератор Вильсон: 520 А, допускаемая перегрузка 300%, до 10 секунд.
Двигатель: 242 А, кратность 7.5.
Через УПП (с S образной) пускалось на ура.

[Jackson]

Дизель генератор Вильсон: 520 А, допускаемая перегрузка 300%, до 10 секунд.

Это перегрузка не всего агрегата, а только генератора. 300% по току не менее 10 секунд - это старый советский норматив, его соблюдение необходимо для гарантированной селективности защит. Насколько я знаю, отменён и сохранился только для морских генераторов.

Надо понимать, что это перегрузка генератора по полному току, то есть с учётом косинуса, который может быть низким (и значит ток огромным). Это в амперах, а не в киловаттах.

А есть ещё перегрузочная способность приводного двигателя (активная мощность - это ведь момент на валу - верно?) И есть ещё нагрузочная способность, то есть сколько нагрузки можно набросить скачком за раз. Так вот приводной дизель 300% перегрузку точно не вытянет, если он не переразмерен и не подготовлен к этому.

Хороший дизель возьмёт 110% сразу, покряхтит но вытянет. Поскольку долговременная перегрузка для дизеля по ГОСТу как раз 110% 1 час. А вот машинки попроще могут не брать и 50%. А есть машинки, которые с холостого хода могут взять 50%, а дальше ступеньками по 20% (встречал и того меньше), иначе завалится - это как раз и есть влияние текущей нагрузки на нагрузочную способность.

Однажды встречал китайский Deutz с генератором Stamford, у которого дизель отличный, брал 100% сходу, а вот генератор не брал и проваливал напряжение на 50%, от чего отваливались контакторы и гас свет.

На газопоршневые машинки обычно больше 20-30% кидать опасно, и сбрасывать тоже. С турбинами дело намного лучше (тоже смотря с какими).

То есть машинки очень разные бывают. И состоят они из собственно генератора и приводного двигателя, и характеристики каждого надо рассматривать отдельно - тогда будет понятно, вытянет или нет. И УПП тоже разные бывают.

[Универсал]

активная мощность - это ведь момент на валу - верно?

Ну да, если умножить на обороты и разделить на коэффициент.
А при нулевых оборотах нулевая мощность.

[Alexandr79]

Однажды встречал китайский Deutz с генератором Stamford, у которого дизель отличный, брал 100% сходу, а вот генератор не брал и проваливал напряжение на 50%, от чего отваливались контакторы и гас свет.

Нередко так делают специально, только как раз из-за "неотличного" дизеля. В частности, у многих лероевских AVR есть такая функция (LAM), при активации которой регулятор снижает напряжение (и плавно в течение 2 секунд его увеличивает), если видит, что при увеличении нагрузки начинает падать частота (ценой падения напряжения сохраняет частоту, т.е. не даёт дизелю заглохнуть). Плюс можно ещё немного снизить стабильность на AVR, и тогда дизелю будет совсем легко работать, только качество выдаваемой электроэнергии будет, мягко говоря, не очень.

У дешёвых китайских AVR подобные эффекты могут быть конструктивной "фичей" (как следствие не слишком качественного изготовления). С самими генераторами от Stamford я не помню таких косяков, сами по себе они вроде бы всегда работали нормально и даже выдерживали не слишком свирепые издевательства.

[Jackson]

Ну да, если умножить на обороты и разделить на коэффициент.

Зачем что-то умножать и делить? :)
Активная мощность создаёт момент на валу и никак не влияет на возбуждение. Реактивная мощность не создаёт момента на валу, но нагружает систему возбуждения. То есть активная мощность грузит приводной двигатель, а реактивная - генератор.
Вот и всё, делить и умножать тут нечего.

[Универсал]

Это просто физика. У момента размерность Н*м, у мощности Н*м/сек.

[Jackson]

Нередко так делают специально, только как раз из-за "неотличного" дизеля.

На самом деле редко. Но делают. И это геморрой для сторонней автоматики.

В частности, у многих лероевских AVR есть такая функция (LAM), при активации которой регулятор снижает напряжение (и плавно в течение 2 секунд его увеличивает), если видит, что при увеличении нагрузки начинает падать частота (ценой падения напряжения сохраняет частоту, т.е. не даёт дизелю заглохнуть). Плюс можно ещё немного снизить стабильность на AVR, и тогда дизелю будет совсем легко работать, только качество выдаваемой электроэнергии будет, мягко говоря, не очень.

Вот вот. Ну и не во многих регуляторах это есть, только в некоторых цифровых. Это хорошо только для совсем автономных машин без автоматики вообще, для строек например: перегрузили, просело - и фиг с ним, сам поднимется а не поднимется так ещё раз запустят.
А там где начинается параллельная работа - это очень вредная штука, потому что автоматика параллельной работы решает и эту задачу, в том числе и отстрелит генератор если сильно просядет (или минимальный расцепитель отстрелит, который там просто обязан быть при параллельной работе). Когда ещё и AVR в этот процесс вмешивается - он там лишний, его не просили ибо и без него в курсе и справятся.

В подавляющем же большинстве случаев, просто г..но дизель или генератор. На тех дойцах - я же сказал - китайские Стамфорды, а китайцы на железе экономят. Был бы генератор Лерой - он вытянул бы и сам по себе с самым простым регулятором, но он и дороже и тяжелее насколько. А так - дизеля не переразмеряют, генераторы подешевле, а мелкие бензинки даже тиристорные пошли - эти вообще ни в борщ ни в красную армию, у них и назначение бытовое - ларёк запитать, не больше.

Даже роскошная дорогущая турбина Capstone всем хороша, и приёмистая (может 100% сразу взять и сбросить), и пониженные косинусы нормально переносит (если не совсем низкие), но поскольку там плавающая частота и на выходе стоит фактически ПЧ, то этот ПЧ очень бережно сам себя защищает и уж если прилетит перегруз по току - отключается за единицы миллисекунд и ничего с ним не сделать. С селективностью защит там где Capstone есть проблемы и ничем их не решить, кроме значительного увеличения мощности турбины (а это некислые деньги). Было дело, решали эту задачку. С турбинами Опра та же история: всё хорошо, но при двухкратной перегрузке срезаются шпильки в редукторе всего за 8 миллисекунд - делались замеры и производитель подтвердил что шпильки эти специальные защитные, защищают редуктор (по 3 тыщи евро за комплект было 5 лет назад). Я знаю станции где эти шпильки закупили ящиками и набили руку их менять за 2-3 часа, потому что после каждого КЗ на линии их срезало к чертям. Специально пытались побороть это дело, стояла задача обогнать эти шпильки и отключиться раньше - без шансов. Нет таких защит которые всего за четверть периода способны поймать аварию.

Так что везде нюансы.

Отправлено спустя 14 минут 59 секунд:
О, была весёлая история, я делал аварийный распредщит на очень всем вам известный объект морской надводный гражданский, за проектирование которого взялось ЦМКБ "Рубин" (то есть военные подводники). Ну и допроектировались. Я прекрасно понимаю почему тендер на поставку аварийного дизель-генератора выиграл МТУ - во-первых они и размещались в Рубине (арендовали офис), во-вторых рассказали что дизель у них самый лёгкий специального чуть ли не военного назначения - тут военные подводники на это и купились. Всё отлично было, прекрасный агрегат, качественный, аккуратный, пока до испытаний не дошло. А испытания показали что он не берёт 100% нагрузки разом. А обязан по морским нормам, и это не шутки - всё-таки аварийный, а значит это последняя надежда команды на спасение, он должен гореть но работать до последней капли топлива. Производитель сообщил, мол смотрите же даташиты, вы должны были их изучить перед покупкой, там сказано что он берёт разом с нуля до 50%, потом две ступеньки по 25%, потом остальные ступеньки по 15% и не больше. Всё ж написано. Так что к МТУ никаких претензий быть не может - всё в срок, качественно, заявленное обеспечивает, и сервис был у них прекрасный.
Оказалось всё очень просто - дизель облегчённый весь, легкосплавный, нет ни маховика ни редуктора, и даже зубчатое колесо для стартера совсем мелкое. Ему тупо инерции нехватало. :) Сделан специально для мест где сильно борются за снижение веса, и за это он стоит значительно дороже обычного.

Был жуткий скандал, наспех спроектировали систему управления нагрузками (чтоб не всё сразу подключать а по очереди), что для аварийного генератора вообще ни в какие ворота не лезет, в таком виде как-то выпихнули в море (потому что Сам распорядился: либо объект уходит в море, либо некоторые министры уходят из Кремля), насколько знаю так оно там и работало, счастье что аварий не случилось чтоб АДГ понадобился.

Так что хороший агрегат - тяжёлый агрегат, а когда начинается борба за экономию материала или того хуже - за экологию - тут качества не жди, ещё и денег сдерут за эту борьбу.

Отправлено спустя 18 минут 50 секунд:
Вспоминаю MAN 500-киловаттный, который видел на одном объекте. Без шуток - мой ровесник по году выпуска, ещё с регулятором Уатта в качестве РЧВ, AVR какой-то совсем древний аж на переменном токе ещё, неуправляемый. Тяжеленный, простой как грабли. Но это машина с которой вообще никаких проблем не было, ТО вовремя делай и з/ч меняй не затягивая. По сей день молотит и управлять им проще некуда. И ГДРовские тепловозные дизеля на наших местных сухогрузах проекта Р32: уже пароход насквозь ржавый, пальцем днище пробить можно, а главные работают как новые и пускаются с пол-чиха (реверс-редукторов нет - сами дизеля реверсивные с двумя переключаемыми комплектами распредвалов и реверсивным пневмостартером) - вещь!