Электровигатели КГЕ 2110
Электродвигатели КГЭ 2110: полное техническое описание и сфера применения
Электродвигатели серии КГЭ 2110 представляют собой асинхронные машины переменного тока с короткозамкнутым ротором, предназначенные для работы в составе буровых установок и другого нефтегазового оборудования. Данная серия является специализированной модификацией общепромышленных двигателей, адаптированной для эксплуатации в тяжелых условиях, характерных для добывающей отрасли. Основное конструктивное исполнение – взрывозащищенное, что позволяет использовать их в зонах с наличием взрывоопасных газовых смесей.
Конструктивные особенности и исполнение
Двигатели КГЭ 2110 спроектированы с учетом повышенных механических и климатических нагрузок. Корпус выполнен из чугуна или алюминиевого сплава, обеспечивая высокую механическую прочность и эффективный отвод тепла. Отличительной чертой является наличие усиленных подшипниковых узлов, рассчитанных на восприятие значительных радиальных нагрузок, что актуально для приводов буровых лебедок, роторов и насосов.
Система изоляции обмоток статора соответствует классу нагревостойкости «F» с допустимым предельным нагревом по сопротивлению 155°C, но фактическая работа двигателя нормируется по классу «B» (130°C). Такой запас по термостойкости обеспечивает повышенную надежность и долговечность в условиях частых пусков и перегрузок. Обмотки пропитаны термореактивными компаундами, что повышает их стойкость к вибрации, влаге и агрессивным средам.
Взрывозащищенное исполнение маркируется в соответствии с ГОСТ и стандартами МЭК. Наиболее типичная маркировка для двигателей КГЭ – «1ExdIIBT4» или «1ExdIICT4», что означает:
- 1Ex – взрывозащищенное электрооборудование.
- d – вид взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка».
- IIB/IIC – уровень взрывозащиты, где IIC является высшим (для водорода, ацетилена).
- T4 – температурный класс, указывающий, что максимальная температура поверхности оболочки не превысит 135°C.
- Температура окружающей среды: от -60°C до +50°C (для исполнения ХЛ и Т). Для арктических исполнений применяются специальные морозостойкие материалы и смазки.
- Высота над уровнем моря: до 1000 м. При большей высоте требуется учет снижения плотности воздуха и ухудшения охлаждения.
- Относительная влажность воздуха: до 98% при температуре +25°C.
- Вибрационные и ударные нагрузки: соответствуют повышенным нормам для бурового оборудования.
- Внешний осмотр: чистоту поверхностей охлаждения, состояние клеммной коробки и кабельных вводов.
- Измерение сопротивления изоляции: мегомметром на 1000 В. Для двигателей на напряжение до 1000 В сопротивление изоляции должно быть не менее 1 МОм при температуре, близкой к рабочей.
- Контроль вибрации: на подшипниковых щитах. Превышение допустимых значений (обычно 2.8-4.5 мм/с) указывает на износ подшипников или нарушение центровки.
- Замена смазки в подшипниках: выполняется строго по регламенту с применением смазок, указанных в паспорте (например, Литол-24 или импортные аналоги). Переполнение смазкой так же вредно, как и ее недостаток.
Основные технические параметры и характеристики
Серия КГЭ 2110 охватывает диапазон мощностей от 55 до 315 кВт при синхронной частоте вращения 1000, 1500 и 3000 об/мин (соответственно, 6, 4 и 2 полюса). Напряжение питания – 380/660 В или 660/1140 В при частоте 50 Гц. Способ соединения обмоток статора («звезда» или «треугольник») выбирается в зависимости от линейного напряжения сети.
Важнейшим параметром для приводов бурового оборудования является перегрузочная способность. Двигатели КГЭ 2110 характеризуются высоким пусковым моментом (кратность пускового момента обычно в диапазоне 1.8-2.2 от номинального) и максимальным моментом (кратность 2.4-3.0). Это позволяет уверенно преодолевать пиковые нагрузки при бурении.
| Модель (пример) | Мощность, кВт | Синхронная частота, об/мин | Напряжение, В | КПД, % | cos φ | Пусковой ток, Iп/Iн | Масса, кг |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| КГЭ 2110-6 | 90 | 1000 | 660/1140 | 92.5 | 0.86 | 6.5 | 850 |
| КГЭ 2110-4 | 160 | 1500 | 660/1140 | 93.5 | 0.88 | 7.0 | 1100 |
| КГЭ 2110-2 | 250 | 3000 | 380/660 | 94.0 | 0.90 | 7.2 | 1450 |
Условия эксплуатации и монтаж
Двигатели предназначены для продолжительного режима работы S1 по ГОСТ. Они рассчитаны на работу в широком диапазоне условий:
Монтаж осуществляется на жесткой, выверенной по уровню фундаментной плите. Крайне важно обеспечить точную центровку вала двигателя с приводимым механизмом во избежание дополнительных радиальных нагрузок на подшипники. Для соединения рекомендуется использовать зубчатые или упругие муфты с компенсацией возможных смещений.
Система охлаждения и защита
В базовом исполнении двигатели КГЭ 2110 имеют закрытое обдуваемое исполнение (IC0161 по ГОСТ): наружный воздух продувается вентилятором, расположенным под защитным кожухом на валу двигателя, через ребристую поверхность корпуса. Для работы в запыленных условиях могут предусматриваться дополнительные фильтры или система независимого охлаждения (ICW37A81), когда по внутреннему контуру циркулирует чистый воздух или газ от отдельного вентилятора.
Встроенные температурные датчики (термосопротивления, обычно типа Pt100) в обмотках статора и подшипниковых щитах позволяют организовать систему тепловой защиты, подключенную к цепям управления и сигнализации. Это критически важно для предотвращения перегрева и выхода из строя.
Сравнение с общепромышленными сериями (АИР, 5АМ)
Ключевые отличия двигателей КГЭ 2110 от общепромышленных серий, таких как АИР, сведены в таблицу:
| Параметр | КГЭ 2110 | АИР аналогичной мощности |
|---|---|---|
| Назначение | Привод бурового и нефтегазового оборудования | Общепромышленные механизмы (насосы, вентиляторы, станки) |
| Взрывозащита | Обязательно, Exd | Обычно отсутствует или как опция |
| Механическая прочность | Повышенная, усиленные подшипниковые узлы | Стандартная |
| Климатическое исполнение | Широкий диапазон, в т.ч. ХЛ1 (-60°C) | Обычно У2, У3 (от -45°C до +40°C) |
| Изоляция и пропитка | Повышенной стойкости к вибрации и влаге | Стандартная |
| Перегрузочная способность | Высокая (большие кратности моментов) | Стандартная |
| Стоимость | Значительно выше | Базовый уровень |
Техническое обслуживание и ремонт
Плановое ТО включает в себя регулярный контроль:
Капитальный ремонт предполагает перемотку статора, замену подшипников, динамическую балансировку ротора. После ремонта, особенно связанного со вскрытием взрывонепроницаемой оболочки, необходимо проводить проверку соответствия требованиям взрывозащиты (замер зазоров, испытание на стойкость к давлению).
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается КГЭ 2110 от двигателя АИРМ 315?
АИРМ 315 – общепромышленный двигатель с привязкой мощности к высоте оси вращения (315 мм). КГЭ 2110 – специализированная серия для буровых установок. Основные отличия: наличие взрывозащиты у КГЭ, усиленная конструкция, адаптация к низким температурам и вибрациям, другие требования к перегрузочной способности. Мощностной ряд может пересекаться, но назначение и исполнение различны.
Можно ли использовать двигатель КГЭ 2110 в обычном цеху без взрывоопасной зоны?
Технически – да, но экономически нецелесообразно из-за значительно более высокой стоимости. Кроме того, двигатели в исполнении Exd тяжелее и габаритнее общепромышленных аналогов той же мощности, что может создать дополнительные сложности при монтаже.
Какая схема подключения (звезда/треугольник) правильная для сети 660 В?
Для трехфазной сети с линейным напряжением 660 В обмотки статора двигателя КГЭ 2110, рассчитанного на напряжение 660/1140 В, должны быть соединены в «треугольник». Для сети 1140 В – в «звезду». Подключение в неправильную схему приведет к выходу двигателя из строя.
Как правильно выбрать двигатель КГЭ для частотного преобразователя (ЧП)?
Необходимо обратить внимание на: 1) Класс изоляции (предпочтительнее F); 2) Наличие независимой вентиляции (ICW) для работы на низких скоростях с полным моментом; 3) Стойкость изоляции обмоток к импульсным перенапряжениям (наличие инверторной пропитки или специального лака). Рекомендуется согласовать модель двигателя с производителем ЧП.
Что означает цифра после тире в обозначении, например, КГЭ 2110-4?
Цифра указывает на количество полюсов двигателя: 2 – 3000 об/мин, 4 – 1500 об/мин, 6 – 1000 об/мин (синхронная частота при 50 Гц). Это ключевой параметр, определяющий скорость вращения и, в сочетании с мощностью, крутящий момент на валу.
Каков типовой ресурс двигателей КГЭ 2110 до капитального ремонта?
При соблюдении условий эксплуатации, нагрузок и графика ТО средний ресурс до первого капитального ремонта (перемотки) составляет 40-60 тысяч часов. Однако в тяжелых условиях буровых установок этот срок может сокращаться. Решающее значение имеет состояние подшипников и изоляции.
Заключение
Электродвигатели серии КГЭ 2110 представляют собой надежные, специализированные силовые агрегаты, разработанные для критически важных применений в нефтегазодобывающей промышленности. Их конструкция, включающая взрывозащищенное исполнение, усиленные механические узлы и изоляцию повышенной стойкости, обеспечивает бесперебойную работу в условиях экстремальных нагрузок, низких температур и агрессивных сред. Правильный выбор, монтаж с точной центровкой и строгое соблюдение регламентов технического обслуживания являются обязательными условиями для реализации полного ресурса этих электродвигателей. Применение двигателей КГЭ вне предназначенной для них сферы, как правило, экономически не оправдано из-за высокой стоимости и избыточности характеристик.