В некоторых производствах требуется бесперебойное снабжение сжатым воздухом (блоки разделения воздуха в химическом производстве, пневмотранспорт и др.). При значительных расходах сжатого воздуха в настоящее время применяют турбокомпрессоры производительностью 250 м3/мин и более. Приводятся они, как правило, синхронными турбодвигателями серии СТМ* по 1 500, 4 000, 12000 кВт, 3 000 об/мин.
Турбокомпрессор имеет вентиляторную механическую характеристику. Поэтому в режиме самозапуска работа агрегата мало чем отличается от случая центробежного насоса. Для механизма никакой опасности самозапуск не представляет, если обеспечен самозапуск всех вспомогательных механизмов — системы смазки, охлаждения и т. д.
* В настоящее время применяются двигатели новой серии СТД.
Самозапуск турбокомпрессора, как и пуск, в случае отказа какого-либо вспомогательного механизма может привести к аварии. Поэтому надежная работа защиты от нарушений работы вспомогательных механизмов является обязательной.
Самозапуск обеспечивается достаточно легко. Большинство синхронных двигателей допускает самозапуск с глухоподключенным возбудителем через рабочий линейный реактор. Если асинхронный пли синхронный двигатель имеет реакторный или автотрансформаторный пуск, целесообразно и самозапуск производить с введением пускового элемента (реактора, автотрансформатора) во избежание чрезмерного снижения напряжения в сети, которое может повлиять на работу других потребителей. Вообще самозапуск мощных турбокомпрессоров ограничивается, как правило, не моментом двигателя, а его влиянием на сеть. Самозапуск некоторых видов турбокомпрессоров описан в [Л. 8, 10].
Значительные трудности возникают при самозапуске поршневых компрессоров. Некоторые мощные поршневые компрессоры химического производства с двигателями 1 000—6 000 кВт не допускают самозапуска с нагрузкой, близкой к номинальной, вследствие неблагоприятных характеристик тихоходных синхронных двигателей. Самозапуск может быть обеспечен, если при снижении угловой скорости агрегат разгружается и затем нагрузка подается лишь после вхождения двигателя в синхронизм.
Исследования, проведенные ВНИИЭ на поршневых компрессорах отечественного и зарубежного производства, показали, что глубина разгрузки зависит от снижения объемного расхода газа и падения давления всех ступеней. Разгрузка может осуществляться с помощью существующих на компрессоре устройств для изменения производительности его работы и доходить до 50% номинальной мощности. Время загрузки невелико и равно времени разгона и вхождения в синхронизм.
На рис. 5-2 приведены результаты опыта самозапуска поршневого компрессора, приводимого синхронным двигателем чехословацкого производства типа Н-7952-М/48 мощностью 5 000 кВт. Результаты получены по осциллограмме. До отключения двигатель работал с нагрузкой, близкой к номинальной, и при коэффициенте мощности, равном примерно единице. Перерыв питания составил 2,3 с. Самозапуск осуществлялся по схеме ресинхронизации с разгрузкой механизма,
Опыт был выполнен в два этапа. Автомат гашения поля (АГП) отключился через 0,7 с после отключения выключателя в цепи статора, но сигнал на разгрузку не подавался. Время перерыва питания составляло 2,3 с. Через 7,5 с после отключения (5,2 с после восстановления питания) АГП был включен. Ресинхронизации двигателя не произошло. Ток статора увеличился до 3,3 напряжение и скорость понизились.
Рис. 5-2. Самозапуск синхронного двигателя Н-7952-М/48 с поршневым компрессором.
При времени, равном нулю — отключение двигателя от сети; 0,7 с — отключение АГП; 2,5 с — включение двигателя; 7,5 с — включение АГП без разгрузки механизма; 9 с - отключение АГП, так как двигатель не втягивается в синхронизм; 13 с — включение АГП при одновременной разгрузке механизма; Рпот — мощность, потребляемая из сети.
Через 9с с начала опыта (началом считается отключение выключателя) АГП был отключен с одновременной разгрузкой механизма. После включения АГП (13 с) двигатель вошел в синхронизм, имея нагрузку примерно 0,5Рн. Нагрузка на агрегат подавалась, как и при обычном пуске.
Синхронные двигатели имеют ограниченное время, в течение которого допустима работа в асинхронном режиме. Определяющим является нагрев статора и ротора. Поэтому разгрузка и последующая ресинхронизация должны проводиться быстро. Частичная разгрузка механизма, как правило, не должна быть дольше 20—25 с, что практически не отражается на технологическом процессе.
В настоящее время некоторые синхронные двигатели выпускаются с достаточно большим входным моментом и обеспечивают самозапуск поршневых воздушных компрессоров производительностью до 100 м3/мин.
Двигатель ДСК-173/16 м, 300 кВт, 6 кВ, 375 об/мин легко обеспечивает самозапуск поршневого компрессора 8 кгс/см2, 50 м3/мин по схеме с глухоподключенным возбудителем при снижении угловой скорости за время перерыва электроснабжения даже до полной остановки. Ток самозапуска не более 5,5 при вхождении в синхронизм— 3,8 (пусковой ток при разгруженном компрессоре — 4,4.
Двигатель ДСК-260/24-36, 625 кВт, 6 кВ, 167 об/мин обеспечивает самозапуск поршневого воздушного компрессора 8 кгс/см2, 100 м3/мин при перерыве электроснабжения до 1,5 с (скольжение увеличивается до 0,3) — по схеме с глухоподключенным возбудителем, если ток включения не превышает допустимого; при перерыве электроснабжения до 3,5с — по схеме ресинхронизации с введением разрядного сопротивления. При перерывах электроснабжения, превышающих указанные, двигатель отключается защитой.
Двигатели, имеющие мощности меньше указанных, а также некоторые старые двигатели могут обеспечить самозапуск лишь при предварительной разгрузке поршневых компрессоров. Для разгрузки также целесообразно соединять с атмосферой не только выхлоп цилиндра высокого давления, но и низкого, для чего устанавливается электромагнитный клапан на промежуточном холодильнике. К таким двигателям относится, например, снятый с производства МС-324-7/36, 592 кВт, 6 кВ, 167 об/мин.
Асинхронные двигатели для привода поршневых компрессоров применяются редко.
При самозапуске воздушных компрессоров необходимо обеспечить самозапуск и бесперебойную работу вспомогательных механизмов (цилиндровая и подшипниковая смазка, охлаждение и т. д.), что обычно трудностей не вызывает. Целесообразно применение блокировок, отключающих двигатель при нарушении работы вспомогательных устройств.
