楊亞美等

摘要：本文介紹了正壓型防爆電機的防爆原理、防爆型式。從正壓外殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計、安全措施等方面進行了分析，簡要論述了電機設(shè)計時應(yīng)注意的關(guān)鍵技術(shù)問題。

關(guān)鍵詞：正壓型 防爆型式 正壓外殼 安全措施

0 引言

目前，我國用于石油、化工等2區(qū)爆炸危險場所的大型防爆電動機大多數(shù)為增安型電動機，關(guān)于防爆電機產(chǎn)品技術(shù)標準，國際電工委員會IEC做了進一步完善。大型增安型防爆電機的制造和使用要求，隨著增安型防爆技術(shù)規(guī)程的重新技術(shù)修訂及強制實施，而變得越來越嚴格。同時，由于增安型防爆電機使用區(qū)域受到限制，進而暴露出局限性與不足，制造增安型電機的成本也顯著提高。正壓外殼型電機作為一種新的電機防爆型式可用于1區(qū)和2區(qū)[1]，正壓外殼型Expx還可用于Ⅰ類設(shè)備上，使用正壓外殼型電機比增安型防爆電機更安全更可靠。因此，作為更高層次的防爆產(chǎn)品，正壓通風三相異步電動機逐步成為大型防爆電機的主導(dǎo)產(chǎn)品。

1 防爆原理

所謂正壓型電氣設(shè)備，就是將具有一定壓力的保護氣體充入電氣設(shè)備內(nèi)，使其對電氣設(shè)備內(nèi)部可能產(chǎn)生火花、電弧和危險溫度的電氣元器件進行保護。使得這些元器件在保護氣體的作用下，不會發(fā)生引燃爆炸性氣體的危險?！@就是正壓型電氣設(shè)備的防爆原理[2]。

2 防爆型式分類

按照GB 3836.5-2004《爆炸性氣體環(huán)境用防爆電氣設(shè)備第5部分：正壓外殼型“p”》的規(guī)定，正壓保護依據(jù)外部的爆炸性環(huán)境（Ⅰ類、1區(qū)或2區(qū)）、是否有內(nèi)釋放，以及正壓外殼內(nèi)的電氣設(shè)備是否有點燃能力可以劃分為px、py、pz三種型式。依據(jù)表1所示確定防爆型式。電動機常用的防爆型式為px型（設(shè)備保護級別為Gb或Mb）、pz型（設(shè)備保護級別為Gc）。

3 正壓外殼的結(jié)構(gòu)要求

3.1 正壓外殼的防護等級。最低為IP4X，但是對正壓補償型的正壓外殼，為防止過多泄露，保持外殼正壓，正壓外殼的防護等級建議提高到IP5X。

3.2 材質(zhì)。通常情況下，采用不燃性或難燃性材料制作外殼、管道和連接件，并且所用材料對保護氣體以及運行環(huán)境中的有害氣體具有抗腐蝕的能力。一般情況下，采用Q235-A鋼板制作正壓型電機的外殼。

3.3 機械強度。正壓外殼、管道和它們的連接部件應(yīng)承受制造廠規(guī)定的正常運行時，所有排氣孔封閉狀態(tài)下最大正壓的1.5倍壓力，最低壓力為200Pa?，F(xiàn)有電機設(shè)計的外殼機械強度均能滿足此要求。

3.4 氣孔，隔板，間隔。正壓外殼中氣孔和隔板的設(shè)置應(yīng)保證有效換氣，氣孔和隔板和位置、尺寸和個數(shù)，要能滿足進行充分換氣的要求。一般設(shè)置的原則如下[4]：

①可通過適當設(shè)置保護氣體供氣的進氣孔和排氣孔及隔板的作用來消除不換氣的區(qū)域。

②對于重于空氣的氣體或蒸汽，保護氣體的進入口應(yīng)靠近正壓外殼的頂部，而排氣孔靠近外殼的底部。

③對于輕于空氣的氣體或蒸汽，保護氣體的進入口應(yīng)靠近外殼的底部，而排氣孔應(yīng)靠近外殼的頂部。

④在外殼的相對側(cè)設(shè)置進氣孔和排氣孔，以促進前后通風。

⑤內(nèi)部隔板的設(shè)置應(yīng)使保護氣體的氣流不受阻礙，使用支管或?qū)Я靼逡矐?yīng)能改善障礙物周圍的氣流流動。

⑥根據(jù)設(shè)備的設(shè)計來選擇氣孔數(shù)量，對電氣設(shè)備可能被分成一些小空腔的換氣，需要進行考慮。

3.5 密封。所有與外殼連接的電纜和導(dǎo)管應(yīng)密封，以保持外殼的防護等級，如果不密封，則應(yīng)作為外殼部分。

4 安全措施和安全裝置

為保證正壓型電機的防爆性能，電機必須有可靠的安全措施及正壓控制系統(tǒng)。

4.1 安全措施

①通過采用具備一定安全保護的裝置系統(tǒng)對電機進行保護，并且按照爆炸危險場所的要求，對各種防爆型式安全保護裝置進行選擇；

②需對正壓保護系統(tǒng)進行實時監(jiān)測（顯示器）；

③應(yīng)在電機明顯位置設(shè)置相關(guān)標志和警告牌，如：“通電時禁止打開”[5]、“打開前請參照使用說明書”、“在外殼打開后電源不能復(fù)位，直到外殼以_____的流量進行換氣_____分鐘后方可復(fù)位！”等。

4.2 安全裝置

目前，國內(nèi)外的正壓型防爆技術(shù)發(fā)展較快，可向正壓型電機提供可靠的安全裝置——集成的正壓控制系統(tǒng)，如Expo D758、JEFSO JMPPCS等。正壓控制系統(tǒng)在電機起動前，將新鮮的空氣或氮氣等保護性氣體沖入電機內(nèi)，沖入量為電機容積的5倍，保護氣體通過控制單元進入電機內(nèi)腔，進而有效置換電機內(nèi)腔的原有氣體，通過頂部泄壓閥排出內(nèi)腔的氣體，泄壓閥會隨著吹掃的完成而自動關(guān)閉，電機接收到通知裝置發(fā)出的起動信號，進入飽壓及泄露補償狀態(tài)（由于正壓型電機一般都有大容量電機，體積較大，泄露點相對較多，因此電機直接進入泄露補償狀態(tài)）。為了防止可燃性氣體進入電機殼體內(nèi)部，在電機運行過程中，確保電機內(nèi)腔壓強始終高于外界壓強50Pa；如果電機內(nèi)腔處于壓力偏低或失壓狀態(tài)時，正常的泄露補償難以保證時，正壓換氣系統(tǒng)會向PLC發(fā)出信號，PLC接收到信號后，自動報警或切斷電機電源。同時，為了監(jiān)測電機內(nèi)腔的最低壓力、中間壓力、泄露補償壓力，需要在電機殼體上設(shè)置正壓控制系統(tǒng)監(jiān)測點。并且，在換氣系統(tǒng)的泄壓閥上設(shè)置高、低壓監(jiān)測點，通過借助上監(jiān)測點對壓力信號進行采集，并將壓力信息分別傳送給最低壓力傳感器、中間壓力傳感器、泄露補償壓力傳感器、吹掃流量傳感器等，進而為系統(tǒng)進行相應(yīng)的動作提供參考依據(jù)。

5 保護氣體的供給

作為正壓型電機內(nèi)腔的保護氣體來說，其必須是非可燃性氣體，確保防爆型式“p”的保護效果不因保護氣體自身的化學性質(zhì)或者含有雜質(zhì)進而降低，或?qū)﹄姍C的正常運行和內(nèi)部設(shè)備的完整性構(gòu)成嚴重的影響。

保護氣體在電機外殼進氣口的溫度控制在40℃。但在特殊情況下，允許較高的溫度或可以要求較低的溫度；在這種情況下，應(yīng)在外殼上標出溫度。

6 小結(jié)

綜上所述，正壓型電機作為是一種重要的防爆型式電機，在設(shè)計上有幾個重點：①確定正壓外殼的類型，保護氣體類型；②選擇合適的正壓外殼材質(zhì)，滿足正壓外殼的強度要求；③正壓腔的密封機構(gòu)設(shè)計；④進氣口和排氣口位置的確定。⑤電機進出氣孔、支管、擋板、隔板的合理設(shè)置，以引導(dǎo)保護氣體在外殼內(nèi)的合理流向；⑥正壓電機保護系統(tǒng)的安全選擇。

參考文獻

[1]GB 3836.15-2000 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第15部分：危險場所電氣安裝[S].

[2]張顯力.防爆電氣概論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[3]吳長康.淺析正壓型防爆電氣設(shè)備[J].電氣防爆，2012（4）：25-27.

[4]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” [S].

[5]GB 3836.1-2010 爆炸性環(huán)境 第1部分：設(shè)備 通用要求[S].

作者簡介：楊亞美（1986-），女，河南商丘人，助理工程師，大學本科，2007年畢業(yè)于鄭州大學工業(yè)工程專業(yè)，主要從事電機產(chǎn)品標準化工作。