異步電動機爆炸的原因分析與預防措施

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(上海守安投資控股集團有限公司，上海 200070)

0 引言

電氣火災和爆炸事故是指由于電氣原因引起的火災和爆炸事故，它除了能造成人身傷亡和設備損壞外，還可能造成系統大面積或長時間停電，給國民經濟造成重大損失。各種電氣設備的絕緣材料大多數屬于可、易燃物質，運行過程中導體通過電流會發熱，開關切斷電流時會產生電弧，由于短路、接地或設備損壞等可能產生電弧及電火花，將周圍易、可燃物引燃，引發火災或爆炸事故。因此，電氣防火和防爆是安全管理工作的重要防范內容。電動機即是電氣的一種，而電動機起火或者爆炸在國內外卻發生，電動機由于內部粉塵而爆炸在國內外卻極少出現此類情況的報道，本文通過介紹三相異步電動機爆炸的實例，深入探析其原因，進而提出相應預防措施。

1 電機爆炸實例介紹

1.1 事故介紹

2017年11月6日凌晨1點，某木業加工廠一個環刨電動機運行時突發爆炸，該企業生產刨花板，木粉塵嚴重，電動機在露天下運行，據設備負責人介紹，該起事故無人員傷亡，爆炸現場事故電動機被炸碎，碎片拋出直徑范圍在5米左右，碎片飛至旁致使主電機的接線盒嚴重損壞。經現場查看，事故電機是一臺帶動BX4614環式刨片機刀環的電動機，為了使大家清晰了解現場設備，簡要介紹一下BX4614環式刨片機結構和原理，其主要分為進料系統和刨片系統兩部分，前者由振動給料器、磁選滾筒、重物分離器組成，與本文關系不大，不再詳述，后者由刀環、葉輪、機座、主軸、驅動、液壓、制動等組成。

正常工作時，由進料系統分選后的木片進入切削室(由機座、刀環、葉輪組成)，然后通過葉輪的高速旋轉，驅使木片緊貼刀環的耐磨墊板的表面形成穩定的切削狀態，通過葉片和飛刀的共同作用，獲得一定厚度的刨花，然后通過機座下輸出。葉輪是由主電機帶動以1469轉/min順時針旋轉(正對主電機排風罩方向看)，而刀環由事故電機帶動(中間經過減速機)以93轉/min逆時針旋轉(同主電機觀察位置)。

1.2 電機主要參數

事故電機電動機型號為Y180-4的三相異步電動機，額定功率為18.5kW，電流為35A，IP44，B級絕緣，接線法為△。主電機型號：YE3-355-4的三相異步電機，額定功率280kW，電流4924A、IP55、接線法為△、轉速1490轉/min。

2 電機爆炸事故原因探析

經勘查事故現場，事故電機被炸多瓣碎片，轉子繞組炸開口呈喇叭口狀，如圖1所示。

圖1 電動機爆炸前與爆炸后對比圖

(1)線圈無明顯的燃燒痕跡，電機按照出廠時配置，不存在小馬拉大車現象。

(2)電動機已運行多日，排除繞組接線錯誤。

(3)設備已正常運行2年，排除設備自身制造缺陷。

(4)作業場所為正常操作連續性、經常性出現的可燃性粉塵，應劃分為20區，事故電動機為IP44等級，顯然小于1mm可燃粉塵顆粒極易通過電機排風罩或軸承間隙進入電動機內部，引起其轉子和定子繞組內部間隙堆積粉塵，電動機長期在此環境下運行定會引起電機自身發熱、軸溫升高、散熱不良等。

(5)經過前面設備介紹，電機在正常運行狀態下，葉輪運轉為1490轉/min，刀環反向運轉93轉/min左右，木片通過進料系統不斷地送入切削室，當木片送入量不均，必將引起切削室內堆積木片，致使葉輪和刀環內空腔被填堵，此時，帶動葉輪的主電機和電動刀環的電機均負荷過載，由于帶動葉輪的主電機功率遠遠大于刀環電機的功率，刀環電機將可能停轉或反轉，刀環電機電流迅速增加，引起電機軸溫和轉、定子線圈溫度劇增，當溫度超過430℃時，加之長期積累電機內部的木粉(木粉濃度始終≥40g/m3)粉塵爆炸三個必須條件具備，即出現閃爆。

(6)另一種可能分析如下：由于刀環被木片堵塞，致使電機電流急劇增加而觸發保護電路跳閘斷電，在停機的瞬間，主電機仍帶動葉輪慣性旋轉，同時帶動刀環和減速機反方向運轉而帶動事故電動機旋轉，輸出端變輸入端，減速機內齒輪軸溫迅速升高而傳遞至電機內部，而且電機以16倍速度高速運轉，電機振動過大，轉子和定子間隙不均，引起電機內部粉塵旋塵，此時電動機軸溫劇增，加之電機排風罩被木粉堵塞，電動機散熱不良，軸溫遠遠大于木粉塵最小點火能量，瞬間引爆電機內部的粉塵。

綜上所述，該起爆炸事故應是一起綜合原因引起的粉塵爆炸，電機外部空間是一個露天空間(作業環境粉塵未達到爆炸濃度)，因此未出現粉塵連續爆炸。至于原因是先斷電后爆炸還是先爆炸后斷電，葉輪是否真的帶動事故電機反向旋轉，作者僅僅是合理大膽猜測，此觀點僅供各專家、學者在以后的工作中參考，有機會仍將繼續深入研究。

3 預防電機爆炸的措施與對策

通過以上實例說明異步電動機正常運轉的關鍵是電氣裝置和機械設備的可靠，電動機爆炸狀態受周圍環境影響較大，據此事故案例提別提出以下措施。

(1)在粉塵環境場所，采取新工藝降塵、并使電機處于良好通風環境，確保各電氣設備接線良好、管線密封。

(2)必須根據粉塵或氣體危險爆炸場所分區，選擇相應不低于分區類型的防塵防爆電機。而且防塵、防爆電動機必須取得相應防塵、防爆合格證書。

(3)確保電動機三相電壓對稱、平穩，嚴禁電動機缺相，專業電工定期檢測，當確定有一相斷路時，應立即停電并拆開電機繞組的接線端部，找出故障點并重新連接焊牢，包上絕緣再涂上絕緣漆后，方才裝好試用。電機中性點和零線間接低壓繼電器，并將該繼電器的常閉觸頭串入交流接觸器線圈回路中，當電源或定子繞組有一相斷路時，即能自動切斷電動機電源。

(4)嚴禁電動機“小馬拖大車”，選擇相匹配的負載電流≤額定電流。加裝電動機過載保護，如三相式熱繼電器、交流接觸器和自動開關(斷路器)等組合裝置。

(5)在粉塵場所內，導線應采用阻燃型導線(或阻燃型電纜)穿管敷設，電氣設備的金屬外殼應可靠接地(或接零)。在運行管理中要對電氣設備維護、監督和管理，防止發生事故。

4 結語

綜上所述，每起電動機爆炸事故都不盡相同，一般涉及多種影響因素，我們通過分析探討各事故的原因，找到其真正的不安全因素，并提出相應的預防措施與對策，避免以后的生產過程中出現類似事故，對安全生產工作有一定的指導作用。

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