關于高壓防爆電動機選型及性能分析

田洪偉

摘 要：隨著國家標準GB 3836.3—2010的頒布及正式施行，增安型電機啟動前需要進行吹掃有了明確的規定。同時，高壓電動機目前采用何種防爆形式，在各個新項目的建設中已成為一個亟待解決的問題，并且各種防爆形式的高壓電動機都有其優點和客觀局限性。

關鍵詞：隔爆型電機；增安型電機；增安/正壓復合型電機；預吹掃系統

中圖分類號：TM343 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.117

中華人民共和國國家標準GB 3836.3—2010于2010-08-09頒布，并于2011-08-01正式施行。其中，對增安型電機啟動前進行吹掃有明確的規定，需要對電機安全系數進行評定，包括對轉子潛在氣隙火花危險進行評定，對定子繞組電位放電危險進行評定。如果危險評定系數大于6，則需增加啟動預吹掃裝置，以提高增安型電機的安全性和可靠性。

對增安型電機而言，在啟動過程中容易產生火花。如果啟動過程中電機內存在危險性氣體，將會造成不可估量的損失。中國南海某鉆井平臺上就曾出現過因增安型電機啟動時打火引燃鉆井平臺的事故，某石化廠同步電機也曾出現過起車打火造成整個車間爆炸的慘劇。

1 高壓防爆電動機的4種形式

目前，可以應用在防爆場所的高壓防爆電動機主要有4種形式，即隔爆型、正壓型、增安電機帶吹掃裝置型和增安/正壓復合型。下面對這幾種形式的電動機的工作原理和優缺點進行具體的闡述。

1.1 隔爆型電機

隔爆電動機原理：在電動機外殼的各結構件接合面之間具有一定長度的接縫，在溫度過高或電動機內部產生火花而引起混合物產生火花的條件下，火焰會順著接合面的縫隙向外排出。這時，火焰的大部分能量都消耗或阻止在縫隙中，在火焰噴到外部時，能量及溫度較低，不會使外面爆炸性混合物引燃爆炸。

優點：可適用于多種爆炸環境，不像增安電機那樣需要增加TE保護。

缺點：由于其防爆結構受限，功率最大可以達到2 500～3 000 kW。另外，高壓隔爆電機不能制造成很多級的電機，比如煉化廠內往復壓縮機電機一般為20級左右，不能采用隔爆型電機。由于結構件接合面之間的接縫較小，因此容易出現抱軸等故障；與其他形式的防爆電機相比，隔爆型電機的制造成本較高。

1.2 正壓型防爆電機

正壓型防爆電機原理：向普通電機密閉的外殼內通入大量潔凈的空氣或者惰性氣體作內部保護氣體，使外部可燃氣體不能進入電機內部，從而達到防爆的目的。

優點：結構簡單，制造成本低。

缺點：在幾個檢修周期后，外殼密封易出現問題，將無法達到防爆要求，不能再在防爆場所使用。

1.3 增安電機帶吹掃裝置型電機

增安電機帶吹掃裝置型電機原理：在正常運行條件下不會產生電弧、火花或危險溫度的電機，在其結構上再采取一些機械、電氣和熱保護措施，使之進一步避免在正常或認可的過載條件下出現電弧、火花或危險溫度，從而確保其防爆安全。由于電動機本身的結構防爆形式，高壓增安電機在啟動時電流很大，很可能引起周圍可燃氣體爆炸，所以國家標準GB 3836.3—2010要求無法進行型式試驗的必須增加吹掃系統。低壓電動機可以進行型式試驗，所以不必增加吹掃系統。

增安型預啟動吹掃系統：電機啟動前需進行換吹掃處理，吹掃氣體采用新鮮、干燥的空氣或惰性氣體，換氣量為5倍電機體積，氣源壓力0.4～0.8 MPa，吹掃流量4 000 NL/min，換氣時間30 min左右。吹掃裝置由兩個單元構成，控制單元和泄壓單元，控制單元控制壓縮氣體的供給，確認吹掃流量壓力和時間；泄壓單元作為設備吹掃氣體的安全出口提供一個信號，以確認電機腔體氣體的流量參數，泄壓單元內置阻火器。

優點：沒有像隔爆電機那樣的隔爆接合面，維護方便，運行時故障率相對較低；質量輕，制造成本較低。

缺點：電動機啟動前需要長時間吹掃，緊急情況無法快速啟動備臺電機。經過調研，目前在多家煉化企業2011年以后新建或改建裝置中，已經采用增安電機帶吹掃裝置型電機。但是，由于各種原因，使用效果不夠理想。雖然吹掃裝置均為進口品牌，但開車過程中壓力難于建立，多臺電機無法滿足開車條件。售后服務人員多次處理電機密封等，甚至有的增加吹掃旁路，問題依然無法徹底解決。這些問題一直困擾著電機廠家和用戶。

1.4 增安/正壓復合型電機

增安正壓復合型電機原理：電機本身為增安防爆形式，同時向外殼內通入大量潔凈的空氣或者惰性氣體作為內部保護氣體，使外部可燃氣體不能進入電機內部，從而達到防爆目的。平時保證電機內部微正壓，啟動時不受時間限制。

優點：取得兩個防爆認證，即增安型和正壓型，采用雙重保護，從理論上來講，更安全、可靠。近年來，新上的煉化項目已經逐步采用該種防爆形式的電動機。國內幾個知名電機防爆廠家都能生產該種形式的防爆電動機。通過多方考察增安/正壓復合型電機，投用后運行效果較好。由于其優點較多，將在煉化行業被大面積使用。

2 總結

通過大量調研以及與國內知名電動機廠技術交流得出以下結論：380 V低壓增安型電機可以進行型式試驗，基本不存在上述問題，可以放心使用。目前，由于高壓增安電機和正壓型防爆電機具有上述難以克服的弊端，建議容量較小和級數較少的高壓電機采用隔爆型電機。這樣可以隨時啟動備臺，保證裝置生產的連續運行。另外，從造價角度考慮，一套預啟動吹掃系統需要增加12萬左右，隔爆電機本體雖比增安電機費用高，但綜合計算成本相當。對于2 500 kW以上及多級高壓電機而言，如果資金充裕，建議選用增安/正壓復合型電機電機。這樣，運行會更加可靠。如果資金不足，只得選擇增安帶吹掃裝置防爆電機。具體采用何種防爆形式更合理，還需具體情況具體分析、選擇。以上僅是個人觀點。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕