Электродвигатели КГСЕ 2110

Электродвигатели КГСЕ 2110: полное техническое описание, конструкция и область применения

Электродвигатели серии КГСЕ 2110 представляют собой асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, специально разработанные для работы в составе кабельных лебедок, буровых установок и другого нефтегазового и горнодобывающего оборудования, эксплуатируемого во взрывоопасных зонах. Основное назначение – привод механизмов, работающих в условиях повышенной опасности взрыва из-за присутствия горючих газов, паров и пыли. Двигатели соответствуют высшей категории взрывозащиты «РВ Ex d I» (в современной маркировке – Ex d I), что означает «взрывонепроницаемая оболочка» для рудничного исполнения, группа I (для шахт и рудников, опасных по газу (метану) и пыли).

Конструктивные особенности и принцип действия

Конструкция двигателя КГСЕ 2110 базируется на классической схеме асинхронного двигателя, но с критически важными изменениями, обеспечивающими взрывозащиту. Статор и ротор собраны на основе шихтованного магнитопровода из электротехнической стали. Корпус, торцевые щиты, коробка выводов и другие наружные элементы выполнены с высокой механической прочностью и имеют фланцевые соединения с развитым уплотнением. Принцип взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» (Ex d) заключается в том, что все части, способные воспламенить окружающую атмосферу (искрение щеток, нагрев обмоток, дуга при коммутации), заключены в оболочку, которая может выдержать внутренний взрыв горючей смеси и предотвратить его передачу во внешнюю взрывоопасную среду. Стыки и зазоры (например, между корпусом и валом, в крышках смотровых окон) выполнены как огнепреграждающие лабиринтовые пути определенной длины и ширины (длина пламени по ГОСТ), которые охлаждают продукты взрыва до безопасной температуры.

• Корпус и оболочка: Литая из чугуна или высокопрочного алюминиевого сплава. Имеет ребра охлаждения. Конструкция рассчитана на давление внутреннего взрыва не менее 1 МПа.
• Коробка выводов (КВТ): Отдельная, также взрывонепроницаемая. Предназначена для подключения кабеля питания. Имеет собственную крышку с уплотнением и внутренние перегородки для разделения вводов силовых кабелей и заземления.
• Подшипниковые узлы: Используются подшипники качения повышенной грузоподъемности, рассчитанные на значительные радиальные и осевые нагрузки от лебедочных механизмов. Имеются масленки для периодической подачи смазки.
• Вентиляция и охлаждение: Двигатели, как правило, имеют наружное обдуваемое исполнение (IC 0161 по ГОСТ). Вентилятор закрыт защитным кожухом. Взрывозащита не допускает попадания внутрь оболочки внешнего потока воздуха, поэтому охлаждение происходит за счет теплоотдачи с поверхности ребристого корпуса.
• Обмотки статора: Изготавливаются из медного провода с теплостойкой изоляцией класса F или H, пропитанной и запеченной для защиты от влаги, вибрации и агрессивных сред.

Основные технические характеристики и параметры

Двигатели серии КГСЕ 2110 выпускались на различные мощности, напряжения и частоты вращения. Типичные параметры для распространенных моделей приведены в таблице.

Таблица 1. Основные технические параметры электродвигателей КГСЕ 2110

Модель (пример)	Мощность, кВт	Напряжение, В	Синхронная частота вращения, об/мин	КПД, %	Коэффициент мощности, cos φ	Пусковой ток / Номинальный ток (КП)	Масса, кг
КГСЕ 2110-225	22	380/660 или 660/1140	1500	89.5	0.87	6.5/7.0	~320
КГСЕ 2110-250	30	380/660 или 660/1140	1500	90.5	0.88	6.5/7.0	~380
КГСЕ 2110-280	45	380/660 или 660/1140	1500	91.5	0.89	6.5/7.0	~480
КГСЕ 2110-225	18.5	380/660 или 660/1140	1000	88.5	0.83	6.0/6.5	~340

Условия эксплуатации и монтаж

Двигатели предназначены для длительной работы в тяжелых условиях. Номинальный режим работы – S1 (продолжительный).

• Климатическое исполнение: УХЛ, ХЛ или Т категории размещения 1-5 по ГОСТ 15150 (для макроклиматических районов с умеренным, холодным или тропическим климатом, может устанавливаться на открытом воздухе).
• Класс взрывозащиты: РВ Ex d I (для рудничного оборудования, опасного по газу и пыли). Соответствует современной маркировке: Ex d I Mb.
• Степень защиты оболочки: IP54, IP55 (защита от пыли и струй воды).
• Допустимая температура окружающей среды: От -40°C до +40°C (для исполнения УХЛ1).
• Высота над уровнем моря: До 1000 м.
• Монтажное исполнение: IM 1081 (фланцевое крепление на лапах) или IM 2081 (с фланцем на одном конце вала). Конкретное исполнение зависит от типа лебедки.

При монтаже необходимо строго соблюдать требования ПУЭ и инструкции завода-изготовителя. Особое внимание уделяется:
Заземлению: Должна быть обеспечена надежная электрическая связь корпуса двигателя, коробки выводов и станины механизма с контуром защитного заземления. В коробке выводов предусмотрен отдельный зажим для кабеля заземления.
Подключению кабелей: Ввод кабеля в КВТ осуществляется через специальные сальниковые вводы, обеспечивающие взрывозащиту и герметичность. Сечение кабеля должно соответствовать номинальному току двигателя.
Соосности: При соединении с редуктором лебедки необходимо обеспечить точную соосность валов во избежание вибраций и перегрузки подшипников.

Обслуживание и ремонт

Техническое обслуживание (ТО) и ремонт двигателей КГСЕ 2110 должны проводиться персоналом, имеющим допуск к работе со взрывозащищенным оборудованием.

• Ежедневное ТО: Внешний осмотр, проверка отсутствия посторонних шумов и вибраций, контроль температуры корпуса (на ощупь или пирометром), проверка состояния заземления.
• Текущее ТО (раз в месяц или после 500 часов работы): Проверка и подтяжка болтовых соединений, особенно в коробке выводов и на фланцах. Контроль и пополнение смазки в подшипниковых узлах (используется консистентная смазка типа ЦИАТИМ-221, Литол-24 и т.п. в количестве, указанном в паспорте). Очистка наружных поверхностей от пыли и грязи для обеспечения охлаждения.
• Капитальный ремонт: Включает полную разборку, чистку, замену подшипников, ремонт или перемотку статора. После любого ремонта, связанного с вскрытием взрывонепроницаемой оболочки (корпуса, КВТ), необходимо проверить сохранность уплотнительных поверхностей, зазоров и длин пламени. Сборку следует производить с применением оригинальных или сертифицированных уплотнений и соблюдением моментов затяжки болтов. После ремонта требуется проверка сопротивления изоляции обмоток (не менее 1 МОм при 2500 В мегаомметра для напряжения 660/1140 В) и испытание повышенным напряжением промышленной частоты.

Аналоги и современные замены

С развитием нормативной базы (переход на стандарты серии ГОСТ Р МЭК и ТР ТС 012/2011) двигатели КГСЕ 2110, выпущенные по старым стандартам, были заменены на модели с новой маркировкой взрывозащиты. Прямыми функциональными аналогами являются двигатели серий:

• ВА (Взрывозащищенный Асинхронный): Например, ВА 225 М4, с маркировкой взрывозащиты Ex d I Mb.
• АИМ (Асинхронные Исполнения Модернизированные) во взрывозащищенном исполнении: АИМ 280 М4 Ex d I Mb.
• Специализированные серии от современных производителей: Таких как «Сибэлектромотор», «Электромашина», «Приводная техника» и других, выпускающих двигатели с маркировкой по ТР ТС (ЕАС).

При выборе аналога необходимо учитывать не только основные параметры (мощность, частоту вращения, напряжение), но и посадочно-присоединительные размеры (габарит, установочные лапы, фланец), степень защиты IP, климатическое исполнение и, самое главное, полную маркировку взрывозащиты, подтвержденную сертификатом соответствия.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается маркировка «РВ Ex d I» от современной?

Маркировка «РВ Ex d I» – устаревшая, использовалась в СССР и ранний постсоветский период. «РВ» — рудничное взрывозащищенное, «Ex d» — тип взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка», «I» — оборудование для подземных выработок (I категория). Современная маркировка по ГОСТ Р МЭК и ТР ТС: Ex d I Mb. Где «Mb» — уровень взрывозащиты для оборудования рудничной группы I (оборудование повышенной надежности против взрыва). По сути, это аналогичные уровни защиты.

Можно ли использовать двигатель КГСЕ 2110 на напряжении 380В, если на шильдике указано 660/1140В?

Да, но только при соответствующем соединении обмоток статора. Для двигателей с двойным номинальным напряжением (например, 660/1140 В) предусмотрено два варианта соединения обмоток: «треугольник» для нижнего напряжения и «звезда» для верхнего. Для работы на 380В такие двигатели, как правило, не предназначены, так как 380В не входит в указанный диапазон. Попытка подключить двигатель 660/1140В к сети 380В в «звезду» приведет к значительной потере мощности и перегреву. Необходимо использовать двигатель с соответствующим номинальным напряжением.

Как часто и чем нужно смазывать подшипники двигателя КГСЕ 2110?

Периодичность и тип смазки указаны в паспорте двигателя. Типичный интервал – каждые 1000-2000 часов работы. Используются тугоплавкие консистентные смазки: ЦИАТИМ-221, Литол-24, Mobilith SHC 220 и аналоги. Количество смазки строго дозируется – переполнение подшипниковой полости ведет к перегреву и выходу подшипника из строя. Обычно объем составляет 1/2 – 2/3 свободного пространства полости.

Что делать, если сопротивление изоляции обмоток упало ниже нормы?

Падение сопротивления изоляции (менее 1 МОм для напряжений до 1000В) свидетельствует о ее увлажнении или повреждении. Первым действием должна быть сушка двигателя в специальной сушильной печи или с помощью внешних источников тепла (инфракрасные лампы, нагрев токами статора). После сушки необходимо повторно измерить сопротивление изоляции. Если оно не восстановилось до нормы, требуется диагностика (замер пофазно) и, вероятно, ремонт обмотки статора.

Допустимо ли самостоятельное вскрытие корпуса двигателя для ремонта?

Вскрытие взрывонепроницаемой оболочки (корпуса, коробки выводов) снимает с оборудования статус взрывозащищенного. Проводить такие работы имеет право организация, имеющая лицензию на ремонт взрывозащищенного оборудования и персонал с соответствующей подготовкой. После ремонта должна быть проведена проверка сохранности взрывозащитных характеристик (зазоры, шероховатости, затяжка) и, при необходимости, получено заключение от аккредитованной лаборатории. Самостоятельный ремонт без последующей проверки и сертификации незаконен и крайне опасен.

Какие пусковые устройства рекомендуются для двигателей КГСЕ 2110?

Для прямого пуска (при наличии достаточной мощности сети) используются взрывозащищенные магнитные пускатели серий ПВИ, ПМВ, КМВ или их современные аналоги (например, ESB, BS), соответствующие категории и группе взрывоопасной смеси. Для снижения пусковых токов при частых пусках или слабой сети могут применяться устройства плавного пуска или частотные преобразователи, также во взрывозащищенном исполнении (Ex d) или устанавливаемые за пределами опасной зоны.

Заключение

Электродвигатели серии КГСЕ 2110 являются проверенным, надежным и безопасным решением для тяжелых условий горнодобывающей и нефтегазовой отраслей. Их конструкция, основанная на принципе взрывонепроницаемой оболочки, обеспечивает длительную и безотказную работу в присутствии метана, угольной пыли и других горючих веществ. Понимание их технических особенностей, правил монтажа, эксплуатации и обслуживания является обязательным для инженерно-технического персонала, ответственного за электрооборудование взрывоопасных производств. При замене или модернизации оборудования следует ориентироваться на современные аналоги, соответствующие актуальным техническим регламентам и стандартам, сохраняя при этом все необходимые параметры и уровень безопасности.