Электрооборудование газопроводов - Эксплуатация батарей

Питание электроэнергией сетей автоматики, защиты и управления аккумуляторными батареями.

На компрессорных станциях аккумуляторные батареи являются основным источником питания электроэнергией цепей релейной защиты, автоматики, сигнализации и управления.

Эксплуатация батареи в режиме постоянного заряда.

Аккумуляторная батарея полностью заряжается и постоянно подключена к подзарядному машинному или полупроводниковому агрегату и обтекается небольшим током, достаточным для компенсации саморазряда аккумуляторов, поэтому батарея оказывается всегда полностью заряженной.
1 На КС, сооруженных до 1965 г., с машинным зарядным и подзарядным агрегатами применяется электрическая схема постоянного тока с двойным элементным коммутатором, на КС, coσρyжeн- ных позднее, — без элементного коммутатора с автоматической зарядкой батарей.
Двойной элементный коммутатор состоит из 22 контактных пластин, присоединенных к аккумуляторной батарее таким образом, что на двух соседних пластин подключены разные полюса каждой отдельной банки аккумуляторной батареи. Коммутатор имеет две подвижных клеммы — зарядную и разрядную.
С помощью этого коммутатора осуществляется регулирование напряжения при заряде батареи п изменение числа банок батареи, подключаемых к подзарядному и зарядному агрегатам.
На КС вместо машинных зарядных и подзарядных агрегатов- применяются полупроводниковые зарядные устройства типа ΒΑ3Π-380/260-40/80.
Постоянный ток распределяют со щита. Сборные шины постоянного тока секционированы автоматом на две секции. К одной секции подключены подзарядная часть и аккумуляторная батарея, к другой — зарядная часть источника постоянного тока.
Фидеры распределены таким образом, что главные цепи питаются от каждой секции, что дает возможность бесперебойно подавать энергию на аппараты управления, защиты и сигнализации.
К сети постоянного тока подключено аварийное освещение КС, последнее при исчезновении переменного тока автоматически специальным блоком аварийного переключения типа БН-9013- 12А2 подключается к аккумуляторной батарее.
Блок аварийного переключения приведен на рис. 20.

Рис. 20. Блок аварийного переключения освещения КС
От сети достоянного тока питаются, также при исчезновении переменного тока, резервные насосы смазки газотурбинных агрегатов.

На КС с электроприводом нагнетателей, построенных по проектам, выпущенным до 1970 г., были также установлены насосы с приводом постоянного тока в качестве резерва в системе маслосмазки газоперекачивающего агрегата. Однако опыт эксплуатации показал, что присоединять эти насосы к приводу постоянным током нецелесообразно, так как электроприводной агрегат при исчезновении напряжения не требует после остановки дополнительного охлаждения.
Недостатком системы постоянного тока является наличие лишь одного распределительного щита, поэтому для ремонта или профилактики щита приходится останавливать всю КС. Исходя из этого, целесообразно на КС делать резервное устройство для распределения постоянного тока на время ремонта щита постоянного тока.
Наличие таких резервных устройств на КС с полупроводниковыми выпрямителями типа ΒΑ3Π-380/260-40/80 полностью себя оправдывает.
На КС с электроприводом применяется напряжение постоянного
тока 220 В для цепей электроавтоматики и КИП и 110 В для цепей КИП на КС с газотурбинным приводом, поэтому основная схема соединения отдельных элементов батареи собирается на 220 В (110 элементов последовательно) и 110 В с выводом средней батареи. На КС с электроприводом распределительный щит постоянного тока составляется из четырех панелей, на КС с газотурбинным приводом — из пяти панелей.
Щит постоянного тока КС с газотурбинным приводом показан на рис. 21.

Эксплуатация и ремонт аккумуляторных батарей.

На КС газопроводов в качестве независимого источника постоянного тока применяются стационарные свинцово-аккумуляторные батареи типа СК (табл. 11—13).
Стационарные аккумуляторные батареи типа СК являются надежным аппаратом только при условии правильной их технической эксплуатации и своевременного выполнения профилактических мероприятий и ремонтов.
Плановые капитальные ремонты со сменой всех или большого числа пластин и электролита рекомендуется выполнять централизованно специализированной организацией.

Рис. 21. Щит постоянного тока КС с газотурбинным приводом;
П1, П2, П3, П4, П5 — панели соответственно питания КИП и запасы подзарядного агрегата, аккумуляторной батареи, зарядного агрегата, силовых линий 220 В: 1—элементный коммутатор; 2 — питание цепей КИП; 3 — подзарядки и агрегат; 4 —рубильники; 5 — аварийное освещение; 6 — шинки управления; 7 — регулятор возбуждения

Таблица 11
Электрические характеристики аккумуляторного элемента СК-1

Техническая характеристика аккумуляторов типа СК

Таблица 13
Конструктивные параметры аккумуляторных батарей СК

Приемка в эксплуатацию аккумуляторной батареи. При приемке в эксплуатацию вновь смонтированной или вышедшей из ремонта батареи необходимо проверить:
емкость батареи током 3—5 А или десятичасовым режимом разряда;
качество электролита;
плотность электролита и напряжение элементов в конце заряда и разряда батареи;
сопротивление изоляции батареи относительно земли;
исправность каждого элемента батареи (стекло банок, пайку соединений, наличие сульфатации, положение изоляционных прокладок, уровень электролита);
приточно-вытяжную вентиляцию;
соответствие строительной части аккумуляторного помещения требованиям «Правил устройства электроустановок».

Первый заряд аккумуляторной батареи.

Перед вводом в эксплуатацию вновь смонтированной аккумуляторной батареи ее ставят на формовку. Если при ремонте заменялись пластины, они также подлежат формовке. Формовка производится для того, чтобы получить на положительных пластинах слой перекиси свинца и перевести активную массу отрицательных пластин в губчатый свинец. От качества первого заряда зависит исправная работа батареи.
При формировании батареи ей нужно дать 10-кратную емкость 10-часового режима разряда. К концу проведенного формирования цвет положительных пластин из светло-серого переходит в темно-коричневый или черно-синий. Процесс формирования качественных пластин длится 65—75 ч.

Подготовка батареи к первому заряду.

Батареи, подготовляемые к формовке, должны быть полностью закончены монтажом. Перед зарядом в аккумуляторы устанавливают сепараторы, которые заливают электролитом. Оставлять сепараторы без электролита не рекомендуется.
Электролит, заливаемый в аккумуляторы, должен иметь плотность 1,18. Температура электролита не должна превышать +30о С. Снижение плотности электролита после заливки — явление нормальное, поэтому повышать плотность электролита не следует, так как после начала заряда плотность будет возрастать.
Положительный полюс зарядного устройства присоединяют к положительному полюсу батареи. Затем проверяют правильность соединения полюсов зарядного устройства и полюсов батареи, и батарея включается на зарядку.
Сила тока первого заряда на одну пластину должна быть ниже указанной в табл. 14.
Процесс формовки выполняется в следующем порядке: непрерывный заряд до 4—5-кратной емкости при условии, что напряжение на каждом элементе достигло не менее 2,4 В;
перерыв в течение 1 ч для осмотра батареи и устранения замеченных неисправностей;
продолжение заряда до полной номинальной емкости батареи;
перерыв на 1 ч;
снова заряд до номинальной емкости;
продолжение заряда (с перерывами на 1 ч) до номинальной емкости до тех пор, пока не будет дано необходимое для формовки количество ампер-часов.
Окончание формовки определяется следующими признаками: напряжение каждого элемента достигло 2,5—2,75 В и не снижается в течение 3 ч;
плотность электролита достигла 1,21 и не снижается в течение 3 ч;
при включении батареи на заряд после часового перерыва происходит сильное выделение газов (кипение).

Сила тока и емкость при первом заряде-формовке аккумуляторной батареи типа СК

Примечания, i. Ток формовки может быть ниже значения, указанного в таблице; в этом случае соответственно увеличивают время формовки. 2. Температура электролита должна быть не более +40 С. Если температура поднимается выше + 40 С, следует снизить ток заряда.

По окончании формовки производится уравнительный заряд батареи для выравнивания плотности электролита во всех элементах. При этом емкость во всех элементах должна быть 1,2— 1,21.
После уравнительного заряда выполняют тренировочные циклы по методу «заряд — разряд», число которых не более трех.
После тренировочных циклов делается контрольный разряд батареи, при котором ток устанавливается соответственно 3,5-  или 10-часовому режиму, при этом отдача емкости должна быть не ниже 84 %.
Во время формовки через каждые 2 ч замеряют напряжение и емкость каждого элемента, температуру в контрольных элементах замеряют через 1 ч.

Эксплуатация аккумуляторной батареи по методу постоянного заряда.

На компрессорных станциях газопроводов в большинстве случаев применяется наиболее простой и достаточно экономичный для мощностей КС метод эксплуатации аккумуляторных батарей — метод постоянного заряда. По этому методу полностью заряженная батарея включается параллельно с работающим зарядным агрегатом, который питает нагрузку сети постоянного тока и одновременно подзаряжает батарею небольшим током компенсируя ее саморазряд.

При нарушении нормальной работы зарядного агрегата аккумуляторная батарея принимает на себя нагрузку. На КС газопроводов, где требуются высокая надежность и постоянство напряжения, рекомендуется работа аккумуляторных батарей с наличием добавочных элементов.
В этом случае разрядный рычаг элементного коммутатора устанавливают в таком положении, чтобы при необходимом уровне напряжения на шинах распределительного щита на каждый из включенных в цепь элементов батареи приходилось 2,15 В.
Колебания напряжения на шинах не должны выходить из предела ±2% от заданного уровня. При этом через элементы, присоединенные через коммутатор, но не находящиеся в работе, ток подзаряда не проходит, и они постоянно саморазряжаются.
Во избежание сульфатации пластин эти элементы необходимо не реже 1 раза в месяц подвергать тренировочным разрядам и зарядам в следующем порядке:
разряд производят током не более 10-часового режима на специально подобранное для этого сопротивление, при разряде отнимается до 85% номинальной емкости;
после разряда добавочные элементы немедленно заряжают, заряд ведется нормальным зарядным током до появления признаков заряда;
чтобы не нарушить нормального режима работы основных элементов, добавочные элементы заряжают от дополнительного зарядного устройства. При отсутствии на КС отдельного зарядного агрегата добавочные элементы подзаряжают 1 раз в 15 дней без предварительного разряда. Ток подзаряда принимается не более тока, соответствующего 10-часовому режиму заряда.
Если ток нагрузки батареи менее тока 10-часового режима разряда, то при подзаряде добавочных элементов через основные заряженные элементы потечет ток, равный разности токов поднаряда и нагрузки. Протекание этого тока вызовет перезаряд основных элементов и, как следствие, износ батареи.
Во избежание перезаряда батареи (основных элементов) следует подбирать для подзаряда добавочных элементов ток, равный току нагрузки. Кроме того, для поддержания на шинах постоянного напряжения нужно снизить число элементов путем перевода рычага двойного элементного коммутатора в соответствующее положение.
Батарея должна постоянно находиться в состоянии полного заряда. Выполнение этого требования важно не только с точки зрения обеспечения готовности батареи в аварийных условиях, но и для предотвращения сульфатирования пластин, возникающего при длительном пребывании батареи в частично разряженном состоянии.

Для поддержания батареи в состоянии полного заряда необходимо, чтобы напряжение на элементах батареи, присоединенной к шинам распределительного щита, всегда поддерживалось равным 2,15 В.
Колебания напряжения на отдельных элементах допускается в пределах 2,1—2,2 В.
Напряжение на шинах необходимо систематически проверять  и данные записывать в аккумуляторный журнал. Периодичность записи устанавливается в зависимости от местных условий.
Ток подзаряда. Ток подзаряда должен быть не менее значения, определяемого по формуле

где Сн — номинальная емкость аккумулятора, А-ч.

Ток подзаряда зависит от типа батареи и состояния ее изоляции. Чем выше типовой номер батареи, тем больше должен быть ток подзаряда, в то же время чем лучше изоляция, тем меньше саморазряд батареи, соответственно — тем меньше ток подзаряда.
Для каждой батареи сила тока подзаряда устанавливается в процессе эксплуатации путем наблюдений за состоянием элементов батареи во время подзаряда.
При неправильном ведении режима постоянного подзаряда батарея может перезаряжаться или недозаряжаться.
В условиях нормального режима нельзя допускать интенсивного выделения газов в элементах. Незначительное газообразование в виде помутнения электролита допускается в течение 35 мин.
Наличие заметного выделения газа (выход газов на поверхность), а также значительный осадок шлама свидетельствуют о том, что ток подзаряда велик и батарея перезаряжается. Перезаряд происходит также в том случае, когда напряжение на элементах длительно поддерживается выше 2,35 В.
Недозаряд имеет место в том случае, когда напряжение на элемент устанавливается ниже 2,1 В.
При недостаточном токе подзаряда измерения в контрольных элементах покажут значительное снижение плотности электролита (на 0,01—0,02 и более) по сравнению с плотностью в тех же элементах после полного заряда.

Заряд батареи.

В начале заряда зарядный рычаг коммутатора иди автоматического устройства допускается ставить в конечное положение, т. е. включать заряд на все элементы батареи, в том числе и элементы коммутатора, лишь в том случае, когда сумма тока нагрузки сети и зарядного тока основных элементов не превышает тока 10-часового режима разряда.
Если же ток, заряжающий основные элементы, будет недостаточным, следует в начале заряда установить зарядный рычаг коммутатора в положение, совпадающее с нормальным положением разрядного рычага, т. е. в положение, когда все элементы, кроме
добавочных, будут находиться в разряде, что позволит повысить начальный зарядный ток и сократить время заряда.
Ток в конце заряда должен быть снижен до значения, равного 10—15% максимального зарядного тока. При таком токе конечное напряжение на элемент выше 2,5 В поднимать не следует, так как при более высоком напряжении приходится уменьшать число добавочных элементов, присоединенных к шинам распределительного щита, что в аварийных условиях может привести к сильному снижению общего напряжения батареи и, следовательно, на шинах.
Уход за действующей батареей в процессе эксплуатации. Ошиновка аккумуляторной батареи должна смазываться нейтральным вазелином и в тех случаях, когда ошиновка окрашена кислотоупорной краской.
Ошиновка на высоту 30—40 мм от свинцовых кабельных наконечников или их заменителей, места впайки шин в наконечники, а. также вся поверхность наконечников должны быть зачищены до блеска и покрыты вазелином. При смазке вазелин накладывается тонким сдоем.
В аккумуляторном помещении разрешается хранить бутыли с электролитом, дистиллированной водой и раствором соды. На каждой бутыли должна быть соответствующая надпись.
На всех элементах покровные стеклянные пластины должны закрывать элементы, не выходя из краев сосудов. Один раз в месяц полагается промывать эти пластины дистиллированной водой.
Вентиляция должна работать во время заряда и по окончании последнего в течение 2 ч для окончательного удаления из помещения газов.
Не реже 1 раза в месяц тщательно осматривают аккумуляторные батареи, при этом проверяется:
напряжение и плотность электролита в каждом элементе, состояние ошиновки, контактов, наличие нагрева, окислившихся поверхностей и наличие смазки вазелином;
высота осадка (шлама); в стеклянных сосудах расстояние между поверхностью шлама и нижним краем положительных пластин должно быть не менее 10 мм;
отсутствие короткого замыкания между пластинами, местных нагревов в элементах, сульфатирования и коробления пластин;
отсутствие осадков влаги и пыли на сосудах и стеллажах; действие вентиляции.
Приготовление электролита. Концентрированная аккумуляторная кислота (серная) обычно имеет плотность около 1,84. Раствор плотностью 1,18 получается от смешения 1 л концентрированной кислоты с 5 л дистиллированной воды; при смешении получается 5,8 л электролита плотностью 1,18. Кислоту и дистиллированную воду смешивают в стеклянном сосуде. При смешении в сосуд с водой вливается кислота, а не наоборот. При этом жидкость сильно нагревается, поэтому доливку кислоты следует вести постепенно, небольшими порциями. Приготовленный раствор можно заливать в элементы после того, как он охладится.
Пластины в элементах должны быть покрыты электролитом. Уровень электролита в сосуде поддерживается на 10 мм выше верхнего края пластин. Доливку электролита рекомендуется производить после заряда батареи, так как в заряженном элементе плотность его постоянна и можно судить о том, следует ли добавлять кислоту или дистиллированную воду.
Если у заряженных элементов плотность электролита выше 1,21, нужно добавлять дистиллированную воду, когда плотность ниже 1,2— добавляют кислоту плотностью 1,18. Концентрированную кислоту доливать нельзя. Если доливка произведена в конце или после зарядки, заряд продолжают на 172 ч. для перемешивания воды с электролитом.
Если во время работы батареи, когда она еще не разрядилась, уровень электролита в сосуде стал ниже нормы, необходимо долить батарею и поставить на заряд. При этом заряд следует вести до требуемого повышения плотности электролита и напряжения и интенсивного выделения газов во всех элементах. Доливка элементов без последующего подзаряда не разрешается. Для доливки должны использоваться только стеклянные сосуды. Использование для этой цели металлических или глиняных кружек приводит к порче электролита.