正壓外殼型高壓三相異步電動機(jī)的密封設(shè)計

陳興衛(wèi)

(佳木斯電機(jī)股份有限公司，黑龍江佳木斯 154002)

0 引言

近年來，隨著我國煤炭、石油、化工等領(lǐng)域的不斷新建和擴(kuò)建項目，大功率防爆電機(jī)的需求正逐年增多，功率要求也越來越大，我國現(xiàn)有生產(chǎn)的增安型、隔爆型電機(jī)已無法滿足大容量電機(jī)的防爆要求。

正壓外殼型高壓三相異步電動機(jī)是應(yīng)用正壓防爆技術(shù)的更高層次防爆產(chǎn)品，適用于爆炸性氣體環(huán)境危險分類為“1區(qū)”或“2區(qū)”的危險場所。正壓外殼型三相異步電動機(jī)的防爆標(biāo)志:Expx、Expy、Expz，溫度組別:T1 ～T4。

隨著企業(yè)對防爆安全意識的提高和對正壓外殼型三相異步電動機(jī)的逐步了解，該類電機(jī)需求量會逐漸增加，因此正壓外殼型三相異步電動機(jī)作為大型防爆電機(jī)的主導(dǎo)產(chǎn)品已成為必然。

1 正壓外殼型高壓三相異步電動機(jī)核心技術(shù)

正壓外殼型高壓三相異步電動機(jī)采用正壓外殼型防爆技術(shù)。為保證電機(jī)內(nèi)腔壓力始終高于外界氣壓，電機(jī)主體上安裝有吹掃換氣系統(tǒng)，吹掃控制裝置由控制單元和泄壓閥兩部分組成。電機(jī)起動前，吹掃氣體(新鮮的空氣或氮?dú)?通過控制單元進(jìn)入電機(jī)內(nèi)腔，將腔內(nèi)的氣體由頂部泄壓閥排出，泄壓閥帶有火花過濾器網(wǎng);吹掃完成后泄壓閥自動關(guān)閉。通過吹掃裝置對電機(jī)內(nèi)腔可燃性氣體進(jìn)行有效的置換，保證電機(jī)在起動與運(yùn)行期間電機(jī)內(nèi)腔始終保持潔凈。起車后系統(tǒng)自動進(jìn)入泄漏補(bǔ)償狀態(tài)，并保證電機(jī)內(nèi)腔壓力始終高于外界壓力至少50Pa，防止可燃性氣體進(jìn)入殼體內(nèi)部。當(dāng)出現(xiàn)壓力偏低或失壓狀態(tài)時，不能保證正常的泄漏補(bǔ)償時，系統(tǒng)自動報警或切斷系統(tǒng)電源。

2 正壓外殼型高壓三相異步電動機(jī)優(yōu)點(diǎn)

2.1 使用場所由2區(qū)擴(kuò)展到1區(qū)(涵蓋2區(qū))，產(chǎn)品防爆級別更高;

2.2 不受無火花試驗及TE時間的限制。

2.3 不受電機(jī)容量和轉(zhuǎn)速的限制，可做成大容量的防爆產(chǎn)品(最大容量可到5萬千瓦以上)。

2.4 溫度組別可達(dá)到T4組。

2.5 將密封工程引入電機(jī)設(shè)計領(lǐng)域，電機(jī)防護(hù)等級更高。

2.6 通過試驗測取電機(jī)負(fù)壓點(diǎn)，調(diào)整正壓保護(hù)控制裝置，保證電機(jī)內(nèi)部任何部位壓力大于外部至少50Pa，有效防止大型高速電機(jī)漏油。

2.7 通過清潔氣體保壓使電機(jī)內(nèi)腔保持清潔干燥，可廣泛應(yīng)用在沿海濕熱帶環(huán)境，防止電機(jī)內(nèi)部受潮絕緣電阻低。

2.8 符合環(huán)保要求、高功率、低噪聲等特點(diǎn)。

3 密封工程

3.1 吹掃管路布置

正壓外殼型電機(jī)主體上安裝有吹掃換氣系統(tǒng)，電機(jī)起動前，吹掃氣體通過控制單元由吹掃管路進(jìn)入電機(jī)內(nèi)腔。電機(jī)機(jī)座上的吹掃管路可以布置在外部(圖1)，也可以布置在內(nèi)部(圖2)。

圖1 吹掃管路外部布置

圖2 吹掃管路內(nèi)部布置

管路布置在電機(jī)外部便于維護(hù)，但增加了管路的泄漏點(diǎn);管路布置在電機(jī)內(nèi)部即使存在泄漏點(diǎn)，也是在電機(jī)內(nèi)部，有效的防止吹掃氣體的損失。

3.2 零部件配合改進(jìn)

(1)機(jī)座及冷卻器等外部鋼板焊接件的所有外部焊縫全部采用連續(xù)焊縫;

(2)機(jī)座頂板有平面度要求;

(3)冷卻器與機(jī)座之間采用螺栓連接，改進(jìn)常規(guī)的鉸架結(jié)構(gòu)，機(jī)座上的螺紋孔與冷卻器配鉆，確保冷卻器上罩與機(jī)座之間的密封(圖3);

圖3 電機(jī)冷卻器與機(jī)座連接結(jié)構(gòu)的改進(jìn)前后

(4)電機(jī)的機(jī)座、端蓋、接線盒等安裝孔盡量使用盲孔;

(5)安裝螺栓以及其他螺紋配合處使用生料帶均勻纏繞后安裝，必要的增加密封墊圈(圖4)。

圖4 使用生料帶及密封墊圈

3.3 軸貫通處理

(1)控制軸的加工精度，減小軸貫通處的配合間隙;

(2)對于滑動軸承電機(jī)，將軸承平衡氣壓孔用絲堵封堵，并取消呼吸器;

(3)軸貫通處密封件嚴(yán)格要求，對于大電機(jī)必要的增加幾道密封。

3.4 密封墊的改進(jìn)

(1)密封材質(zhì)的改進(jìn):密封墊全部采用耐油、耐高溫、彈性好的單面帶膠的氯丁橡膠;

(2)密封墊接縫處采用“鴿尾”型式進(jìn)行相接，保證聯(lián)接處的密封性良好(圖5)。

圖5 密封墊及連接方式

4 密封效果

通過以上結(jié)構(gòu)改進(jìn)，在大型正壓外殼型三相異步電動機(jī)上優(yōu)化試驗，電機(jī)密封取得了良好的效果(見表1)。

表1 大型正壓外殼型高壓三相異步電動機(jī)試驗泄漏量

5 結(jié)語

以上是對正壓外殼型高壓三相異步電動機(jī)的密封結(jié)構(gòu)分析。通過對電機(jī)吹掃管路的布置，電機(jī)零部件的安裝配合改進(jìn)，密封件材質(zhì)的優(yōu)化，達(dá)到了正壓外殼型電機(jī)的密封要求，從而使電機(jī)具有良好的防爆性能，對正壓外殼型電機(jī)的設(shè)計制造具有一定的參考價值。

［1]IEC 60079—2:2001，Eletrical apparatus for explosive gas atmospheres-Part 2:Pressurized enclosures“p”.

［2]GB 3836.5—2004《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第5部分:正壓外殼型“p”》.

［3]《機(jī)械設(shè)計手冊》.機(jī)械工業(yè)出版社.