防爆電機是一種可以在易燃易爆廠所使用的一種電機,運行時不產生電火花.
防爆電機主要用于煤礦、石油天然氣、石油化工和化學工業.此外,在紡織、冶金、城市煤氣、交通、糧油加工、造紙、醫藥等部門也被廣泛應用.防爆電機作為主要的動力設備,通常用于驅動泵、風機、壓縮機和其他傳動機械.
隨著科技、生產的發展,存在爆炸危險的場所也在不斷增加.例如,食用油生產過去是用傳統的壓榨法工藝,20世紀70年代以后,我國開始引進國外的浸出油工藝,但此工藝中要使用含有己烷的化學溶劑,己烷是易燃易爆物質；因此浸出油車間就成了爆炸危險場所,需要使用防爆電機和其他防爆電氣產品.又如,近年來我國公路發展迅速,一大批燃油加油站出現,也給防爆電機提供了新的市場.
產品分類
1． 按電機原理分
可分為防爆異步電機、防爆同步電機及防爆直流電機等.
2． 按使用場所分
可分為煤礦井下用防爆電機及工廠用防爆電機.
3． 按防爆原理分
可分為隔爆型電機、增安型電機、正壓型電機、無火花型電機及粉塵防爆電機等.
4． 按配套的主機分
可分為煤礦運輸機用防爆電機、煤礦絞車用防爆電機、裝巖機用防爆電機、煤礦局部扇風機用防爆電機、閥門用防爆電機、風機用防爆電機、船用防爆電機、起重冶金用防爆電機及加氫裝置配套用增安型無刷勵磁同步電機等.此外,還可以按額定電壓、效率等技術指標來分,如高壓防爆電機、防爆電機、高轉差率防爆電機及高起動轉矩防爆電機等.本文按防爆原理分類介紹.
產品系列及其特點
1． 隔熄型電機
它采用隔爆外殼把可能產生火花、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入電機內部.當與外殼內的火花、電弧、危險高溫等引燃源接觸時就可能發生爆炸,這時電機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.
我國當前廣泛應用的低壓隔爆型電機產品的基本系列是YB系列隔爆型三相異步電機,它是Y系列(IP44)三相異步電機的派生產品.防爆性能符合GB3836．1—83《爆炸性環境用防爆電氣設備通用要求》和GB3836．2—83《爆炸性環境用防爆電氣設備隔爆型電氣設備“d”,》的規定；電機功率范圍為O．55—200kW,相對應的機座號范圍是機座中心高為80—315nun；防爆標志為dI、dIIAT4、dIIBT4,分別適用于煤礦井下固定式設備或工廠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；主體外殼防護等級為IP44,也可制成IP%4,接線盒防護等級為IP54；額定頻率為50Hz,額定電壓為380、1660、1140、380／660、660／140V；電機絕緣等級為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派生系列的主要型號有：YB系列(dIIcT4)(機座中心高為80—315mm),YBSO系列(小功率,機座中心高為63—90mm),YBF系列(風機用,機座中心高為63—160mm),YB—H系列(船用,機座中心高為80~280mm),YB系列(中型,機座中心高為355—450mm),YBK系列(煤礦用,機座中心高為100—315mm),YB—W、B—TH、YB—WTH系列(機座中心高為80—315mm),YBDF—WF系列(戶外防腐隔爆型電動閥門用,機座中心高為80—315mm)及YBDC系列(隔爆型電容起動單相異步電機,機座中心高為71—100mm)和YBZS系列起重用隔爆型雙速三相異步電機.另外,還有YB系列高壓隔爆型三相異步電機(機座中心高為355~450mm,560—710mm).行業聯合設計的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的基本系列.YB2系列共15個機座號(機座中心高為63、355nmm),功率范圍為O．12—315kW.
其主要特點是：
(1) 功率等級、安裝尺寸及轉速的對應關系與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.
(4) 外殼防護等級提高到IP55.
(5) 全系列選用低噪聲深溝球軸承,機座中心高在180mm以上電機設注排油裝置.
(6) 電機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) 主要性能指標達到20世紀90年代初國際水平.
2.增安型電機它是在正常運行條件下不會產生電弧、火花或危險高溫的電機結構上,再采取一些機械、電氣和熱的保護措施,使之進一步避免在正常或認可的過載條件下出現電弧、火花或高溫的危險,從而確保其防爆安全性.
我國當前應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,它是Y系列(IP44)三相異步電機的派生產品.防爆性能符合GB3836．1—83《爆炸性環境用防爆電氣設備通用要求》和GB3836．3—83《爆炸性環境用防爆電氣設備增安型電氣設備“e”》的規定；功率范圍為O．55~90kW,相對應的機座中心高為80—280mm； 防爆標志為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的場所；主體外殼的防護等級為IP54,接線盒防護等級為IP55；額定頻率為50Hz,額定電壓為380V；電機采用F級絕緣.
低壓增安型電機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(機座中心高為56—90mm),YA—W、YA—WFl系列戶外、戶內防腐增安型三相異步電機(機座中心高為80—280mm).
目前,已完成YA2、系列的行業聯合設計工作,并正在組織試制,以取代YA系列.YA2全系列共15個機座號(機座中心高為63—355mm),功率范圍為0．12—400kW,將使我國增安型電機達到國際上同類產品20世紀80年代水平.
高壓(6kV)增安型三相異步電機系列有：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年試制生產的TAKW4000—20／2600、4000kW增安型無刷勵磁同步電機,是適應煉油廠石油深加工加氫裝置需要而發展的新型防爆電機.
其特點是：
(1)滿足增安型防爆電機的要求,采取一系列可靠的防止火花、電弧和危險高溫的措施,可以安全運行于2區爆炸危險場所.
(2)采用無刷勵磁,設置旋轉整流盤和靜態勵磁柜,勵磁控制系統可靠；順極性轉差投勵準確,無沖擊；勵磁系統失步保護可靠,再整步能力強；線路設計合理,放電電阻在工作中不發熱；勵磁電流調節范圍寬.
(3)同步機、交流勵磁機及旋轉整流盤同軸.整流盤位于主電機和勵磁機之間,或置于軸承座之外.
(4)外殼防護等級為IP54.
(5)采用F級絕緣,溫升按B級考核.
(6)改變傳統的下水冷為上水冷,即水冷卻器置于電機上部.
(7)設增安型防潮加熱器,固定在電機底部的罩內,用于停機時加熱防潮用.
(8) 選優質原材料,電氣及機械計算留有較大裕度,能滿足運行可靠性和增安型電機的溫度要求.
(9)設置有完善的監控措施；主接線盒內設置用于差動保護的增安型自平衡電流互感器；定子繞組埋設工作和備用的鉑熱電阻,分度號為Pt100；設漏水監控儀,監控水冷卻器的泄漏；兩端座式滑動軸承分別設現場溫度顯示儀表和遠傳信號端子.
3.正壓型電機是正壓型電氣設備的一種.
其結構特點是：
(1) 配置有一套完整的通風系統,電機內部不存在可能影響通風的結構死角.
(2) 外殼和管道由不燃材料制成,并具有足夠的機械強度.
(3) 外殼及主管道內相對于外界大氣保持足夠大的正壓.
(4) 電機須有安全保護裝置(如時間繼電器和流量監測器),以保證足夠的換氣量, 還必須有殼內氣壓欠壓的自動保護或報警裝置.
(5) 外殼上的快開門或蓋須有與電源聯鎖的裝置.我國目前尚無統一的正壓型電機系列產品.
5． 無火花型電機：是指在正常運行條件下,不會點燃周圍爆炸性混合物,且一般又不會發生點燃故障的電機.與增安型電機相比,除對絕緣介電強度試驗電壓、繞組溫升、te(在最高環境溫度下達到額定運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定外,其他方面與增安型電機的設計要求一樣.
無火花型電機符合GB3836．1—83和GB3836．8—87《爆炸性環境用防爆電氣設備無火花型電氣設備“n”》的規定.設計上注重電機的密封措施,主體外殼防護等級為IP54、IP55,接線盒為IP55.額定電壓在660V以上的電機,其空間加熱器或其他輔助裝置的連接件應置于單獨的接線盒內.
目前,國內已研制、生產了YW系列無火花型電機產品(機座中心高度為80~315mm).防爆標志為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區場所.額定頻率為50Hz,額定電壓為380、660、380／660V,電機采用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：指其外殼按規定條件設計制造,能阻止粉塵進入電機外殼內或雖不能完全阻止粉塵進入,但其進入量不妨礙電機安全運行,且內部粉塵的堆積不易產生點燃危險,使用時也不會引起周圍爆炸性粉塵混合物爆炸的電機.其特點是：
(1) 外殼具有較高的密封性,以減少或阻止粉塵進入外殼內,即使進入,其進入量也不致于形成點燃危險.
(2) 控制外殼最高表面允許溫度不超過規定的溫度組別.目前,已用于國家糧食儲備庫的機械化設備上.粉塵防爆電氣設備的國家標準為 GBl2476．1—90《爆炸性粉塵環境用防爆電氣設備》.
發展趨勢
YBK2礦用防爆電機
(1) 發展大功率電機：目前世界上采煤機的最大裝機容量已超過1200kw,其驅動電機功率達600kW；相適應的采區工作面刮板輸送機的最大裝機容量已超過1500kW,其驅動電機功率已達725kW.國內目前的采煤機驅動電機最大功率是400kW,刮板輸送機驅動電機最大功率是315kW.
(2) 發展3．3kV、6kV和IOkV級電壓的礦用電機：這是因為普及綜合機械化采煤機組后采區走向加長,導致電壓降增大,同時大功率電機的使用也要求提高電壓等級.
(3) 發展礦用雙速電機：為了適應煤礦輸送機低速起動和高速運行的工作需要,國外礦用刮板輸送機都是采用雙速電機驅動的.但目前國產礦用雙速電機的功率范圍、性能指標及配套控制開關的性能等與國外水平相比均有一定差距.
(4) 提高礦用電機的可靠性：礦用防爆電機的工況條件較差,電機頻繁大負荷起動、負荷變化大、電壓波動大、環境溫度高且有一定的腐蝕性等,這些都影響電機的使用可靠性和壽命.
(5) 加快礦用防爆電機的更新換代.
(6) 統一礦用防爆電機的標準.
YBX3節能防爆電機
(1) 增安型和無火花型電機的需求將呈上升趨勢.石化系統的用戶在使用實踐中；已認識到發展我國增安型和無火花型電機的必要性.此外,大量20世紀70年代弓[進裝置中配套的增安型、無火花型電機目前已到了采用合適的國產品替代的時候.
(2) 防爆電機的可靠性已越來越被石化系統用戶關注.石化企業發展日趨裝置大型化、運行連續化,要求系統運行實現長周期、免維修或少維修.因此,防爆電機就成為保證上述要求的關鍵設備.
(3) 防爆和變頻調速電機已成為石化用戶迫切要求開發的節能產品.近年已系列生產了YBx、YAX防爆電機,投入市場后很受用戶歡迎.防爆電機節能有兩方面工作：一是研制率防爆電機產品,二是大量開發各種防爆調速電機的產品,尤其是將具有巨大節能潛力的風機、泵和壓縮機配套的電機設計為調速電機.
(4) 沿海石化企業的發展帶來的新要求.我國沿海一帶將建一批煉油廠,原油均需進口,而進口原油含硫量高、腐蝕性嚴重,因而要求防爆電機提高防腐性能；另外進口原油均需海運,其儲油罐就需要配套高揚程大流量油泵的防爆電機.
(5) 我國西部石油工業的大發展,要求開發適于沙漠干熱環境的防爆電機產品.加氫裝置配套用的中大容量的增安型無刷勵磁同步電機的市場需要將逐年增長.
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