正壓外殼型高壓三相異步電動機的密封設計

陳興衛

(佳木斯電機股份有限公司，黑龍江佳木斯 154002)

0 引言

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

正壓外殼型高壓三相異步電動機是應用正壓防爆技術的更高層次防爆產品，適用于爆炸性氣體環境危險分類為“1區”或“2區”的危險場所。正壓外殼型三相異步電動機的防爆標志:Expx、Expy、Expz，溫度組別:T1 ～T4。

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

1 正壓外殼型高壓三相異步電動機核心技術

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

2 正壓外殼型高壓三相異步電動機優點

2.1 使用場所由2區擴展到1區(涵蓋2區)，產品防爆級別更高;

2.2 不受無火花試驗及TE時間的限制。

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

2.4 溫度組別可達到T4組。

2.5 將密封工程引入電機設計領域，電機防護等級更高。

2.6 通過試驗測取電機負壓點，調整正壓保護控制裝置，保證電機內部任何部位壓力大于外部至少50Pa，有效防止大型高速電機漏油。

2.7 通過清潔氣體保壓使電機內腔保持清潔干燥，可廣泛應用在沿海濕熱帶環境，防止電機內部受潮絕緣電阻低。

2.8 符合環保要求、高功率、低噪聲等特點。

3 密封工程

3.1 吹掃管路布置

正壓外殼型電機主體上安裝有吹掃換氣系統，電機起動前，吹掃氣體通過控制單元由吹掃管路進入電機內腔。電機機座上的吹掃管路可以布置在外部(圖1)，也可以布置在內部(圖2)。

圖1 吹掃管路外部布置

圖2 吹掃管路內部布置

管路布置在電機外部便于維護，但增加了管路的泄漏點;管路布置在電機內部即使存在泄漏點，也是在電機內部，有效的防止吹掃氣體的損失。

3.2 零部件配合改進

(1)機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焊縫;

(2)機座頂板有平面度要求;

(3)冷卻器與機座之間采用螺栓連接，改進常規的鉸架結構，機座上的螺紋孔與冷卻器配鉆，確保冷卻器上罩與機座之間的密封(圖3);

圖3 電機冷卻器與機座連接結構的改進前后

(4)電機的機座、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，將軸承平衡氣壓孔用絲堵封堵，并取消呼吸器;

(3)軸貫通處密封件嚴格要求，對于大電機必要的增加幾道密封。

3.4 密封墊的改進

(1)密封材質的改進: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”型式進行相接，保證聯接處的密封性良好(圖5)。

圖5 密封墊及連接方式

4 密封效果

通過以上結構改進，在大型正壓外殼型三相異步電動機上優化試驗，電機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試驗泄漏量

5 結語

以上是對正壓外殼型高壓三相異步電動機的密封結構分析。通過對電機吹掃管路的布置，電機零部件的安裝配合改進，密封件材質的優化，達到了正壓外殼型電機的密封要求，從而使電機具有良好的防爆性能，對正壓外殼型電機的設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《爆炸性氣體環境用電氣設備第5部分:正壓外殼型“p”》.

［3]《機械設計手冊》.機械工業出版社.