防爆電機(jī)是一種可以在易燃易爆廠所使用的一種電機(jī),運(yùn)行時不產(chǎn)生電火花.
防爆電機(jī)主要用于煤礦、石油天然氣、石油化工和化學(xué)工業(yè).此外,在紡織、冶金、城市煤氣、交通、糧油加工、造紙、醫(yī)藥等部門也被廣泛應(yīng)用.防爆電機(jī)作為主要的動力設(shè)備,通常用于驅(qū)動泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和其他傳動機(jī)械.
隨著科技、生產(chǎn)的發(fā)展,存在爆炸危險的場所也在不斷增加.例如,食用油生產(chǎn)過去是用傳統(tǒng)的壓榨法工藝,20世紀(jì)70年代以后,我國開始引進(jìn)國外的浸出油工藝,但此工藝中要使用含有己烷的化學(xué)溶劑,己烷是易燃易爆物質(zhì)；因此浸出油車間就成了爆炸危險場所,需要使用防爆電機(jī)和其他防爆電氣產(chǎn)品.又如,近年來我國公路發(fā)展迅速,一大批燃油加油站出現(xiàn),也給防爆電機(jī)提供了新的市場.
產(chǎn)品分類
1． 按電機(jī)原理分
可分為防爆異步電機(jī)、防爆同步電機(jī)及防爆直流電機(jī)等.
2． 按使用場所分
可分為煤礦井下用防爆電機(jī)及工廠用防爆電機(jī).
3． 按防爆原理分
可分為隔爆型電機(jī)、增安型電機(jī)、正壓型電機(jī)、無火花型電機(jī)及粉塵防爆電機(jī)等.
4． 按配套的主機(jī)分
可分為煤礦運(yùn)輸機(jī)用防爆電機(jī)、煤礦絞車用防爆電機(jī)、裝巖機(jī)用防爆電機(jī)、煤礦局部扇風(fēng)機(jī)用防爆電機(jī)、閥門用防爆電機(jī)、風(fēng)機(jī)用防爆電機(jī)、船用防爆電機(jī)、起重冶金用防爆電機(jī)及加氫裝置配套用增安型無刷勵磁同步電機(jī)等.此外,還可以按額定電壓、效率等技術(shù)指標(biāo)來分,如高壓防爆電機(jī)、防爆電機(jī)、高轉(zhuǎn)差率防爆電機(jī)及高起動轉(zhuǎn)矩防爆電機(jī)等.本文按防爆原理分類介紹.
產(chǎn)品系列及其特點(diǎn)
1． 隔熄型電機(jī)
它采用隔爆外殼把可能產(chǎn)生火花、電弧和危險溫度的電氣部分與周圍的爆炸性氣體混合物隔開.但是,這種外殼并非是密封的,周圍的爆炸性氣體混合物可以通過外殼的各部分接合面間隙進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部.當(dāng)與外殼內(nèi)的火花、電弧、危險高溫等引燃源接觸時就可能發(fā)生爆炸,這時電機(jī)的隔爆外殼不僅不會損壞或變形,而且爆炸火焰或熾熱氣體通過接合面間隙傳出時,也不能引燃周圍的爆炸性氣體混合物.
我國當(dāng)前廣泛應(yīng)用的低壓隔爆型電機(jī)產(chǎn)品的基本系列是YB系列隔爆型三相異步電機(jī),它是Y系列(IP44)三相異步電機(jī)的派生產(chǎn)品.防爆性能符合GB3836．1—83《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求》和GB3836．2—83《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備隔爆型電氣設(shè)備“d”,》的規(guī)定；電機(jī)功率范圍為O．55—200kW,相對應(yīng)的機(jī)座號范圍是機(jī)座中心高為80—315nun；防爆標(biāo)志為dI、dIIAT4、dIIBT4,分別適用于煤礦井下固定式設(shè)備或工廠IIA、IIB級,溫度組別為T1—T4組的可燃性氣體或蒸氣與空氣形成的爆炸性混合物的場所；主體外殼防護(hù)等級為IP44,也可制成IP%4,接線盒防護(hù)等級為IP54；額定頻率為50Hz,額定電壓為380、1660、1140、380／660、660／140V；電機(jī)絕緣等級為F級,但按B級考核定子繞組的溫升,具有較大的溫升裕度.低壓隔爆型三相異步電機(jī)派生系列的主要型號有：YB系列(dIIcT4)(機(jī)座中心高為80—315mm),YBSO系列(小功率,機(jī)座中心高為63—90mm),YBF系列(風(fēng)機(jī)用,機(jī)座中心高為63—160mm),YB—H系列(船用,機(jī)座中心高為80~280mm),YB系列(中型,機(jī)座中心高為355—450mm),YBK系列(煤礦用,機(jī)座中心高為100—315mm),YB—W、B—TH、YB—WTH系列(機(jī)座中心高為80—315mm),YBDF—WF系列(戶外防腐隔爆型電動閥門用,機(jī)座中心高為80—315mm)及YBDC系列(隔爆型電容起動單相異步電機(jī),機(jī)座中心高為71—100mm)和YBZS系列起重用隔爆型雙速三相異步電機(jī).另外,還有YB系列高壓隔爆型三相異步電機(jī)(機(jī)座中心高為355~450mm,560—710mm).行業(yè)聯(lián)合設(shè)計的YB2系列已于1四年底通過了全國鑒定,將逐步取代YB系列,成為我國隔爆型三相異步電機(jī)的基本系列.YB2系列共15個機(jī)座號(機(jī)座中心高為63、355nmm),功率范圍為O．12—315kW.
其主要特點(diǎn)是：
(1) 功率等級、安裝尺寸及轉(zhuǎn)速的對應(yīng)關(guān)系與DIN42673一致,同時考慮到與YB系列 的繼承性和Y2系列的互換性,作了必要調(diào)整,更加有效和適用.
(2) 全系列采用F級絕緣,溫升按B級考核.
(3) 噪聲限值比YB系列低,接近YB系列的I級噪聲,振動限值與YB系列相當(dāng).
(4) 外殼防護(hù)等級提高到IP55.
(5) 全系列選用低噪聲深溝球軸承,機(jī)座中心高在180mm以上電機(jī)設(shè)注排油裝置.
(6) 電機(jī)散熱片有平行水平分布和輻射分布兩種,以平行水平分布為主.
(7) 主要性能指標(biāo)達(dá)到20世紀(jì)90年代初國際水平.
2.增安型電機(jī)它是在正常運(yùn)行條件下不會產(chǎn)生電弧、火花或危險高溫的電機(jī)結(jié)構(gòu)上,再采取一些機(jī)械、電氣和熱的保護(hù)措施,使之進(jìn)一步避免在正?；蛘J(rèn)可的過載條件下出現(xiàn)電弧、火花或高溫的危險,從而確保其防爆安全性.
我國當(dāng)前應(yīng)用的低壓增安型的基本系列是YA系列增安型三相異步電動機(jī),它是Y系列(IP44)三相異步電機(jī)的派生產(chǎn)品.防爆性能符合GB3836．1—83《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求》和GB3836．3—83《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備增安型電氣設(shè)備“e”》的規(guī)定；功率范圍為O．55~90kW,相對應(yīng)的機(jī)座中心高為80—280mm； 防爆標(biāo)志為eIITl、eIIT2、eIIT3,分別適用于工廠中具有溫度組別為Tl—T3組爆炸性混合物并具有輕微腐蝕介質(zhì)的場所；主體外殼的防護(hù)等級為IP54,接線盒防護(hù)等級為IP55；額定頻率為50Hz,額定電壓為380V；電機(jī)采用F級絕緣.
低壓增安型電機(jī)派生系列的主要型號有：YASO系列小功率增安型三相異步電機(jī)(機(jī)座中心高為56—90mm),YA—W、YA—WFl系列戶外、戶內(nèi)防腐增安型三相異步電機(jī)(機(jī)座中心高為80—280mm).
目前,已完成YA2、系列的行業(yè)聯(lián)合設(shè)計工作,并正在組織試制,以取代YA系列.YA2全系列共15個機(jī)座號(機(jī)座中心高為63—355mm),功率范圍為0．12—400kW,將使我國增安型電機(jī)達(dá)到國際上同類產(chǎn)品20世紀(jì)80年代水平.
高壓(6kV)增安型三相異步電機(jī)系列有：YA355—450,功率160—450kW；YA560—900,功率500—1800kW；YAm355—630水冷,功率220—2500kw；YAKK355~630空—空冷,功率185—2000kW.1999年試制生產(chǎn)的TAKW4000—20／2600、4000kW增安型無刷勵磁同步電機(jī),是適應(yīng)煉油廠石油深加工加氫裝置需要而發(fā)展的新型防爆電機(jī).
其特點(diǎn)是：
(1)滿足增安型防爆電機(jī)的要求,采取一系列可靠的防止火花、電弧和危險高溫的措施,可以安全運(yùn)行于2區(qū)爆炸危險場所.
(2)采用無刷勵磁,設(shè)置旋轉(zhuǎn)整流盤和靜態(tài)勵磁柜,勵磁控制系統(tǒng)可靠；順極性轉(zhuǎn)差投勵準(zhǔn)確,無沖擊；勵磁系統(tǒng)失步保護(hù)可靠,再整步能力強(qiáng)；線路設(shè)計合理,放電電阻在工作中不發(fā)熱；勵磁電流調(diào)節(jié)范圍寬.
(3)同步機(jī)、交流勵磁機(jī)及旋轉(zhuǎn)整流盤同軸.整流盤位于主電機(jī)和勵磁機(jī)之間,或置于軸承座之外.
(4)外殼防護(hù)等級為IP54.
(5)采用F級絕緣,溫升按B級考核.
(6)改變傳統(tǒng)的下水冷為上水冷,即水冷卻器置于電機(jī)上部.
(7)設(shè)增安型防潮加熱器,固定在電機(jī)底部的罩內(nèi),用于停機(jī)時加熱防潮用.
(8) 選優(yōu)質(zhì)原材料,電氣及機(jī)械計算留有較大裕度,能滿足運(yùn)行可靠性和增安型電機(jī)的溫度要求.
(9)設(shè)置有完善的監(jiān)控措施；主接線盒內(nèi)設(shè)置用于差動保護(hù)的增安型自平衡電流互感器；定子繞組埋設(shè)工作和備用的鉑熱電阻,分度號為Pt100；設(shè)漏水監(jiān)控儀,監(jiān)控水冷卻器的泄漏；兩端座式滑動軸承分別設(shè)現(xiàn)場溫度顯示儀表和遠(yuǎn)傳信號端子.
3.正壓型電機(jī)是正壓型電氣設(shè)備的一種.
其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：
(1) 配置有一套完整的通風(fēng)系統(tǒng),電機(jī)內(nèi)部不存在可能影響通風(fēng)的結(jié)構(gòu)死角.
(2) 外殼和管道由不燃材料制成,并具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度.
(3) 外殼及主管道內(nèi)相對于外界大氣保持足夠大的正壓.
(4) 電機(jī)須有安全保護(hù)裝置(如時間繼電器和流量監(jiān)測器),以保證足夠的換氣量, 還必須有殼內(nèi)氣壓欠壓的自動保護(hù)或報警裝置.
(5) 外殼上的快開門或蓋須有與電源聯(lián)鎖的裝置.我國目前尚無統(tǒng)一的正壓型電機(jī)系列產(chǎn)品.
5． 無火花型電機(jī)：是指在正常運(yùn)行條件下,不會點(diǎn)燃周圍爆炸性混合物,且一般又不會發(fā)生點(diǎn)燃故障的電機(jī).與增安型電機(jī)相比,除對絕緣介電強(qiáng)度試驗(yàn)電壓、繞組溫升、te(在最高環(huán)境溫度下達(dá)到額定運(yùn)行最終溫度后的交流繞組,從開始通過起動電流時計起至上升到極限溫度的時間)以及起動電流比不像增安型那樣有特殊規(guī)定外,其他方面與增安型電機(jī)的設(shè)計要求一樣.
無火花型電機(jī)符合GB3836．1—83和GB3836．8—87《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備無火花型電氣設(shè)備“n”》的規(guī)定.設(shè)計上注重電機(jī)的密封措施,主體外殼防護(hù)等級為IP54、IP55,接線盒為IP55.額定電壓在660V以上的電機(jī),其空間加熱器或其他輔助裝置的連接件應(yīng)置于單獨(dú)的接線盒內(nèi).
目前,國內(nèi)已研制、生產(chǎn)了YW系列無火花型電機(jī)產(chǎn)品(機(jī)座中心高度為80~315mm).防爆標(biāo)志為nIIT3,適用于工廠含有溫度組別為T1—T3組的可燃性氣體或蒸氣與空氣形成的爆炸性混合物的2區(qū)場所.額定頻率為50Hz,額定電壓為380、660、380／660V,電機(jī)采用F絕緣,但按B級考核定子繞組的溫升限值,具有較大的溫升裕度及較高的安全可靠性,功率為0．55~200kW.
6． 粉塵防爆電機(jī)：指其外殼按規(guī)定條件設(shè)計制造,能阻止粉塵進(jìn)入電機(jī)外殼內(nèi)或雖不能完全阻止粉塵進(jìn)入,但其進(jìn)入量不妨礙電機(jī)安全運(yùn)行,且內(nèi)部粉塵的堆積不易產(chǎn)生點(diǎn)燃危險,使用時也不會引起周圍爆炸性粉塵混合物爆炸的電機(jī).其特點(diǎn)是：
(1) 外殼具有較高的密封性,以減少或阻止粉塵進(jìn)入外殼內(nèi),即使進(jìn)入,其進(jìn)入量也不致于形成點(diǎn)燃危險.
(2) 控制外殼最高表面允許溫度不超過規(guī)定的溫度組別.目前,已用于國家糧食儲備庫的機(jī)械化設(shè)備上.粉塵防爆電氣設(shè)備的國家標(biāo)準(zhǔn)為 GBl2476．1—90《爆炸性粉塵環(huán)境用防爆電氣設(shè)備》.
發(fā)展趨勢
YBK2礦用防爆電機(jī)
(1) 發(fā)展大功率電機(jī)：目前世界上采煤機(jī)的最大裝機(jī)容量已超過1200kw,其驅(qū)動電機(jī)功率達(dá)600kW；相適應(yīng)的采區(qū)工作面刮板輸送機(jī)的最大裝機(jī)容量已超過1500kW,其驅(qū)動電機(jī)功率已達(dá)725kW.國內(nèi)目前的采煤機(jī)驅(qū)動電機(jī)最大功率是400kW,刮板輸送機(jī)驅(qū)動電機(jī)最大功率是315kW.
(2) 發(fā)展3．3kV、6kV和IOkV級電壓的礦用電機(jī)：這是因?yàn)槠占熬C合機(jī)械化采煤機(jī)組后采區(qū)走向加長,導(dǎo)致電壓降增大,同時大功率電機(jī)的使用也要求提高電壓等級.
(3) 發(fā)展礦用雙速電機(jī)：為了適應(yīng)煤礦輸送機(jī)低速起動和高速運(yùn)行的工作需要,國外礦用刮板輸送機(jī)都是采用雙速電機(jī)驅(qū)動的.但目前國產(chǎn)礦用雙速電機(jī)的功率范圍、性能指標(biāo)及配套控制開關(guān)的性能等與國外水平相比均有一定差距.
(4) 提高礦用電機(jī)的可靠性：礦用防爆電機(jī)的工況條件較差,電機(jī)頻繁大負(fù)荷起動、負(fù)荷變化大、電壓波動大、環(huán)境溫度高且有一定的腐蝕性等,這些都影響電機(jī)的使用可靠性和壽命.
(5) 加快礦用防爆電機(jī)的更新?lián)Q代.
(6) 統(tǒng)一礦用防爆電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn).
YBX3節(jié)能防爆電機(jī)
(1) 增安型和無火花型電機(jī)的需求將呈上升趨勢.石化系統(tǒng)的用戶在使用實(shí)踐中；已認(rèn)識到發(fā)展我國增安型和無火花型電機(jī)的必要性.此外,大量20世紀(jì)70年代弓[進(jìn)裝置中配套的增安型、無火花型電機(jī)目前已到了采用合適的國產(chǎn)品替代的時候.
(2) 防爆電機(jī)的可靠性已越來越被石化系統(tǒng)用戶關(guān)注.石化企業(yè)發(fā)展日趨裝置大型化、運(yùn)行連續(xù)化,要求系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)長周期、免維修或少維修.因此,防爆電機(jī)就成為保證上述要求的關(guān)鍵設(shè)備.
(3) 防爆和變頻調(diào)速電機(jī)已成為石化用戶迫切要求開發(fā)的節(jié)能產(chǎn)品.近年已系列生產(chǎn)了YBx、YAX防爆電機(jī),投入市場后很受用戶歡迎.防爆電機(jī)節(jié)能有兩方面工作：一是研制率防爆電機(jī)產(chǎn)品,二是大量開發(fā)各種防爆調(diào)速電機(jī)的產(chǎn)品,尤其是將具有巨大節(jié)能潛力的風(fēng)機(jī)、泵和壓縮機(jī)配套的電機(jī)設(shè)計為調(diào)速電機(jī).
(4) 沿海石化企業(yè)的發(fā)展帶來的新要求.我國沿海一帶將建一批煉油廠,原油均需進(jìn)口,而進(jìn)口原油含硫量高、腐蝕性嚴(yán)重,因而要求防爆電機(jī)提高防腐性能；另外進(jìn)口原油均需海運(yùn),其儲油罐就需要配套高揚(yáng)程大流量油泵的防爆電機(jī).
(5) 我國西部石油工業(yè)的大發(fā)展,要求開發(fā)適于沙漠干熱環(huán)境的防爆電機(jī)產(chǎn)品.加氫裝置配套用的中大容量的增安型無刷勵磁同步電機(jī)的市場需要將逐年增長.
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