(佳木斯防爆電機(jī)研究所，黑龍江佳木斯 154005)

0 引言

防爆電機(jī)廣泛地應(yīng)用于煤炭、石油、化工、制藥、糧食加工、軍工等這些在生產(chǎn)工藝過程中存在易燃、易爆物質(zhì)的場所。防爆電機(jī)按防爆型式可分為隔爆型電機(jī)、增安型電機(jī)、正壓型電機(jī)、無火花型電機(jī)以及粉塵防爆電機(jī)等，在爆炸性氣體危險場所中大量使用的是隔爆型電機(jī)。根據(jù)有關(guān)資料介紹，典型的爆炸性氣體危險場所被劃分為0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)的百分比約為2%、28%、70%，按照防爆電氣設(shè)備選型安裝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，2區(qū)是可以選用無火型電機(jī)的，無火花型電機(jī)與隔爆型電機(jī)相比具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、安裝維護(hù)方便等特點。英國、法國等一些國家石化企業(yè)的2區(qū)危險場所普遍使用無火花型防爆電機(jī)，因此無火花型電機(jī)具有非常廣闊的發(fā)展前景。

1 防爆原理

無火花型電機(jī)是在正常運行條件下，不會產(chǎn)生火花、電弧或危險高溫的電機(jī)結(jié)構(gòu)上采取一些機(jī)械、電氣的和熱的安全措施，保證電機(jī)在正常運行條件下不會產(chǎn)生火花、電弧或高溫等危險，從而確保其防爆安全性。無火花型電機(jī)不像隔爆型電機(jī)外殼要有足夠的強(qiáng)度、嚴(yán)格的隔爆接合面參數(shù)要求；也不像正壓型防爆電機(jī)要求電機(jī)密封要好、有通風(fēng)管路及換氣吹掃控制設(shè)備，因此無火花型電機(jī)可以在普通電機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，制造成本大大降低。無火花型電機(jī)在設(shè)計和制造時除了按防爆標(biāo)準(zhǔn)的要求采取防爆措施外，還必須符合普通電機(jī)的國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 防爆要點

2.1 機(jī)械方面的要求

無火花型電機(jī)主體外殼的防護(hù)等級要求不低于IP44，接線盒要求不低于IP54，以防止水和灰塵的侵入對電機(jī)造成有害影響。為了滿足防護(hù)等級要求，電機(jī)接線盒蓋與接線盒座之間、接線盒座與機(jī)座之間、大型電機(jī)的冷卻器與機(jī)座之間都需要安裝橡膠密封墊，橡膠密封墊的連續(xù)運行溫度(COT)下限值應(yīng)低于或等于電機(jī)的最低運行環(huán)境溫度，上限值要比電機(jī)最高運行溫度高20K。橡膠密封墊還需要用膠粘劑粘附到接線盒蓋或接線盒座或機(jī)座的一面之上，以防止丟失、損壞或錯誤安裝。

2.1.2 通風(fēng)系統(tǒng)

電機(jī)外風(fēng)扇通風(fēng)孔的防護(hù)等級最低為：進(jìn)風(fēng)端IP20，出風(fēng)端IP10，立式電機(jī)需要采取附加保護(hù)措施以防止垂直落下的異物進(jìn)入通風(fēng)孔。

電機(jī)外風(fēng)扇、風(fēng)扇罩、通風(fēng)孔擋板要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，并且相互間距要符合標(biāo)準(zhǔn)要求，在正常工作狀態(tài)下和它們的緊固件之間的距離最小為風(fēng)扇直徑的1/100，但不大于5mm。

電機(jī)外風(fēng)扇、風(fēng)扇罩、通風(fēng)孔擋板如果采用非金屬材料制造，其表面電阻不能大于109Ω，但風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)線速度小于50m/s的除外。如果采用鑄鋁合金制造，其鎂和鈦的含量按質(zhì)量百分比不能超過7.5%。

畢業(yè)班學(xué)生松散難管，這是高校教師的普遍看法，特別是近年來的學(xué)生基本上都是獨生子女，自我感覺良好，家庭社會背景和經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較好，自以為是，沒有形成良好的學(xué)習(xí)和生活習(xí)慣，生活比較散漫，生活自理能力不強(qiáng)，自我約束能力較差.

2.1.3 最小徑向單邊氣隙

為了消除電機(jī)定轉(zhuǎn)子之間機(jī)械磨擦的可能性，無火花型電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子之間的最小徑向單邊氣隙，在電機(jī)靜止時應(yīng)不小于用下列公式計算的數(shù)值

最小徑向單邊氣隙

(mm)

2.1.4 鼠籠轉(zhuǎn)子

如果轉(zhuǎn)子導(dǎo)條為銅條結(jié)構(gòu)的，則導(dǎo)條和端環(huán)應(yīng)采用銅焊或熔焊接合，并且應(yīng)采用兼容性材料，以保證形成高質(zhì)量的接合，而且導(dǎo)條需采取一些附加的漲緊措施，避免電機(jī)起動時由于接合不良而產(chǎn)生火花。如果是鑄造的鼠籠轉(zhuǎn)子，應(yīng)采用壓力鑄造或離心鑄造。

對于額定功率大于100kW，除S1、S2工作制外的電機(jī)，需要按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定根據(jù)鼠籠轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、電機(jī)級數(shù)、功率/每級、溫度組別等參數(shù)對鼠籠轉(zhuǎn)子點燃危險因數(shù)進(jìn)行評價，如果因數(shù)總和大于6，則需要采取一些措施來保證電機(jī)的防爆安全性能，例如，在電機(jī)預(yù)留進(jìn)氣口和出氣口，由用戶連接通風(fēng)管路，在電機(jī)起動前用新鮮的空氣對電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行換氣，保證電機(jī)在起動前內(nèi)部沒有可燃性氣體，或者用變頻器或其它降壓方法，保證電機(jī)的起動電流限制在額定電流的300%內(nèi)。

2.1.5 電機(jī)內(nèi)部導(dǎo)線連接

電機(jī)內(nèi)部定子繞組引接線與繞組之間連接應(yīng)采用機(jī)械方法連接，如絞接后再用錫焊或采用銅焊，引接線與接線端子之間可以采用擠壓連接的方式連接，可能與金屬零件接觸的導(dǎo)線應(yīng)加以適當(dāng)?shù)墓潭ㄒ悦鈸p壞絕緣。

2.1.6 電纜引入裝置及連接件

電纜引入裝置要保證其密封性及夾緊電纜，防止電纜受外力影響被拔脫或扭轉(zhuǎn)，引入裝置應(yīng)能承受標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的夾緊試驗。對于大型無火花型電機(jī)由于電纜和引入裝置尺寸較大，通常把電纜引入裝置設(shè)計成組件，可以從接線盒上拆除，這樣避免對接線盒、電纜密封和電纜造成損壞，或者避免使電纜承受應(yīng)力損壞電纜絕緣或?qū)w。接線盒內(nèi)接線端子要保證導(dǎo)線連接牢固、防止松動、扭轉(zhuǎn)，并能承受標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的扭轉(zhuǎn)試驗。

2.2 電氣方面的要求

2.2.1 電氣間隙、爬電距離

電機(jī)接線盒內(nèi)的接線板或絕緣套管等應(yīng)采用吸濕性小、耐電弧性能好、不燃或難燃材料，其耐熱溫度至少要高于電機(jī)額定運行時最高溫度至少20K。對于電壓高于630V 的電機(jī)，應(yīng)使用泄痕指數(shù)至少為IIIa級的材料。

電機(jī)在接線后不同電位裸露導(dǎo)體部分之間的電氣間隙和爬電距離應(yīng)符合“n”型防爆電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

2.2.2 繞組及絕緣

電機(jī)繞組應(yīng)采用至少包覆兩層絕緣的導(dǎo)線，在絕緣工藝中采取措施加強(qiáng)保護(hù)，以提高電機(jī)繞組匝間絕緣的耐電壓能力，繞組對地及相間絕緣要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和介電強(qiáng)度，同時還要保證繞組的防潮和防腐性能，從而提高電機(jī)的安全程度。對于電壓高于6kV的電機(jī)繞組應(yīng)有防電暈措施，如涂刷半導(dǎo)體防電暈漆等。

繞組應(yīng)在緊固和包扎后進(jìn)行干燥，然后用適當(dāng)?shù)慕n劑采用沉浸、滴注或真空浸漬方法進(jìn)行處理。浸漬應(yīng)按照浸漬劑制造廠規(guī)定方法進(jìn)行，盡可能地把導(dǎo)線之間的空隙全部填滿，使導(dǎo)線之間粘接牢固。

2.2.3 定子繞組絕緣系統(tǒng)

額定電壓大于1kV的電機(jī)定子應(yīng)裝有防冷凝加熱器，加熱器的溫度組別應(yīng)符合電機(jī)的溫度組別，且應(yīng)為取得防爆合格證的產(chǎn)品。

下列范圍內(nèi)的定子繞組絕緣系統(tǒng)需在爆炸性混合物中進(jìn)行試驗，以考核定子絕緣系統(tǒng)的絕緣性能。

IIB、IIC類，電壓大于1kV；

IIA類，散線繞組電壓大于1kV；成型繞組電壓大于6.6kV。

試驗樣品可以是一個完整的定子，也可以是一個裝入機(jī)座定子，或者是一臺電動機(jī)，或者帶有一部分繞組的定子(需要有三相)，不論是哪種樣機(jī)，都應(yīng)是全新的，并且能代表完整的定子。

定子繞組和連接電纜的爆炸性混合物中試驗見表1。施加1.5倍額定線電壓(有效值)的正弦波電壓，歷時3min，電壓上升速率應(yīng)是0.5kV/s，電壓施加在一相和地之間，其余相接地。三相分別試驗，試驗期間應(yīng)沒有爆炸發(fā)生。

表1 爆炸試驗混合物

2.2.4 防止環(huán)流

大型組合結(jié)構(gòu)的無火花型電機(jī)應(yīng)采取措施避免因電機(jī)的雜散磁場產(chǎn)生的環(huán)流電流，而電流通過外殼接觸不良部位時可能產(chǎn)生火花。采取的措施包括加強(qiáng)緊固防止松動，在未焊接一起的相鄰金屬件之間安裝跨接片進(jìn)行等電位連接，以提供連續(xù)的通路，跨接片必須有防松和防腐措施。

2.3 溫度方面的要求

電機(jī)中凡是可能與爆炸型氣體環(huán)境接觸的任何外表面或內(nèi)表面溫度，在正常運行條件下不能超過規(guī)定的溫度組別。

對于S1或S2工作制電機(jī)，確定溫度組別時可以不考慮起動時的溫升，對于S3～S10工作制電機(jī)，應(yīng)考慮起動和負(fù)載變化時的溫升。

如果電機(jī)用作多種工作制運行，結(jié)果可能有多個溫度組別，這種情況下，電機(jī)應(yīng)標(biāo)志相應(yīng)的工作制型式和相關(guān)的溫度組別。

3 結(jié)語

綜上所述，無火花型防爆電機(jī)就是在普通電機(jī)基礎(chǔ)上采取一些適當(dāng)?shù)陌踩胧ＷC電機(jī)在正常運行條件不會產(chǎn)生火花、電弧或高溫的危險。無火型防爆電機(jī)與其它防爆型式電機(jī)相比具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、維護(hù)方便等特點，在設(shè)計和制造無火花型電機(jī)應(yīng)重點注意上述幾方面的要求，從而確保其防爆安全性。

[1] GB 3836.8—2014爆炸性環(huán)境 第8部分：由“n”型保護(hù)的設(shè)備.

[2] 張玉大，王方利.防爆電氣設(shè)備的安全運行.防爆電機(jī)，2014.2.

[3] 章平誼，王壽柏.防爆“n”型電氣設(shè)備中的限制能量設(shè)備.防爆電機(jī)，2013.5.