Электродвигатели взрывозащищенные 110 кВт

Электродвигатели взрывозащищенные 110 кВт: конструкция, маркировка, применение и выбор

Взрывозащищенные электродвигатели мощностью 110 кВт представляют собой специализированное электротехническое оборудование, предназначенное для безопасной работы в зонах с потенциально взрывоопасной атмосферой. Их основная задача – преобразование электрической энергии в механическую без возникновения условий для инициирования взрыва (искрением, перегревом поверхности, электрической дугой). Данный типораздел мощности является одним из наиболее востребованных в промышленности, находя применение в нефтегазовом секторе, химической промышленности, горнодобывающем деле, на объектах хранения и переработки сырья.

Принципы и уровни взрывозащиты

Взрывозащита двигателей достигается комплексом конструктивных и инженерных решений, направленных на выполнение одного из трех принципов:

• Взрывонепроницаемая оболочка (Ex d): Корпус двигателя обладает повышенной механической прочностью и способен выдержать давление взрыва газовоздушной смеси, возникшей внутри него, без деформации и повреждения. Фланцевые соединения выполняются как лабиринтовые уплотнения (искробезопасные пути) определенной длины и зазора, которые охлаждают и гасят пламя, не давая ему выйти наружу. Это наиболее распространенный вид защиты для двигателей 110 кВт.
• Искробезопасная электрическая цепь (Ex i): Ток и напряжение в силовых цепях двигателя ограничиваются до уровней, недостаточных для воспламенения конкретной смеси даже при искрении. Чаще применяется в системах управления и датчиках, но может комбинироваться с другими видами защиты в комплектном приводе.
• Заполнение или продувка оболочки (Ex p, Ex e): Принцип «повышенной безопасности» (Ex e) предполагает дополнительные конструктивные меры для повышения надежности контактов, изоляции, предотвращения возникновения дуги. Защита вида «продувка» (Ex p) подразумевает создание избыточного давления чистого воздуха или инертного газа внутри корпуса, препятствующего проникновению в него внешней взрывоопасной смеси.

Маркировка взрывозащиты (по ГОСТ Р МЭК 60079-0 и стандартам ATEX/IECEx)

Маркировка содержит всю информацию о допустимых условиях эксплуатации. Для двигателя 110 кВт типичная маркировка может выглядеть так: 1Ex d IIB T4 Gb.

• 1Ex – знак взрывозащищенного оборудования (Ex – по международным стандартам).
• d – вид взрывозащиты (взрывонепроницаемая оболочка).
• IIB – группа (категория) взрывоопасной смеси, для которой предназначено оборудование. Группы IIA, IIB, IIC (наиболее строгая, например, для водорода). Двигатели IIB подходят для большинства распространенных газов и паров (этилен, ацетон, пропан).
• T4 – температурный класс, определяющий максимальную температуру поверхности двигателя. T4 = 135°C. Это означает, что даже в аварийном режиме корпус не нагреется выше этой температуры, что исключает воспламенение смеси от теплового воздействия.
• Gb – уровень защиты оборудования. «Gb» (equipment protection level) означает «Высокий» уровень, гарантирующий защиту в нормальном режиме работы и при ожидаемых неисправностях. Предназначен для зон 1 и 2.

Конструктивные особенности и материалы

Взрывозащищенные двигатели 110 кВт отличаются от общепромышленных рядом ключевых элементов:

• Корпус (станина): Изготавливается из высококачественного чугуна марки не ниже СЧ20, обладающего необходимой прочностью и теплоотдачей. Толщина стенок увеличена. Конструкция часто имеет оребрение для улучшенного охлаждения, так как использование вентилятора с металлическими лопастями (искробезопасного) внутри взрывонепроницаемого кожуха менее эффективно.
• Фланцевые соединения: Выполнены с точными лабиринтовыми уплотнениями. Длина искробезопасного пути (L) и максимальный зазор (l) между крышкой и станиной строго регламентированы стандартами в зависимости от группы IIB или IIC.
• Вал: Проходит через торцевые крышки с использованием взрывозащищенных подшипниковых узлов и лабиринтных уплотнений, предотвращающих выход искр и горячих газов.
• Клеммная коробка (борно): Является самостоятельным взрывозащищенным узлом (обычно Ex d или Ex e). Имеет увеличенный внутренний объем для удобства разделки кабелей, прочные болтовые соединения для герметизации вводов. Обязательно наличие предупреждающей таблички «ОТКРЫВАТЬ ПРИ ОТКЛЮЧЕННОМ ПИТАНИИ».
• Вентилятор и кожух: Вентилятор – из литого алюминиевого сплава или особого пластика, лопасти не контактируют с кожухом. Кожух вентилятора также является взрывонепроницаемым и имеет свои лабиринтные уплотнения.
• Термозащита: Обязательная установка встроенных термодатчиков (термосопротивления Pt100 или позисторы) в обмотках статора для контроля температуры и отключения двигателя при перегреве.

Основные технические характеристики и параметры выбора

При подборе взрывозащищенного двигателя 110 кВт необходимо анализировать следующие параметры:

Параметр	Типичные значения / варианты для 110 кВт	Комментарий
Номинальная мощность, PN	110 кВт	Основной параметр. Указывается на шильдике.
Синхронная частота вращения	3000 об/мин (2p=2), 1500 об/мин (2p=4), 1000 об/мин (2p=6), 750 об/мин (2p=8)	Определяет тип нагрузки. Наиболее распространены 1500 об/мин (насосы, вентиляторы).
Напряжение питания	~380 В (50 Гц), ~660 В (50 Гц), 380/660 В (Δ/Y)	Выбор зависит от сетевого напряжения предприятия. Двигатели 660В имеют меньшие токи.
КПД (КПД класса)	IE2 (высокий) – ~94%, IE3 (премиум) – ~95%	Согласно директивам по энергоэффективности. IE3 становится стандартом.
Коэффициент мощности, cos φ	0.85 – 0.89	Влияет на реактивную мощность, потребляемую из сети.
Степень защиты IP	IP55, IP56, IP65	IP55 – защита от струй воды, IP65 – полная защита от пыли и струй воды.
Климатическое исполнение и категория размещения	У1, УХЛ1, У2, УХЛ2	Определяет стойкость к температуре окружающей среды, влажности.
Момент инерции ротора, J	Зависит от исполнения (1.2 – 3.0 кг·м²)	Критично для частых пусков и реверсов.
Способ монтажа (IM)	IM 1001 (лапы), IM 3001 (лапы + фланец), IM 2001 (фланец)	Выбор определяется конструкцией приводимого механизма.

Области применения и примеры установок

Двигатели 110 кВт используются для привода механизмов, работающих в зонах с наличием горючих газов, паров и пыли:

• Нефтегазовая отрасль: Приводы насосов сырой нефти, воды, буровых растворов; вентиляторы газобалластных систем; мешалки резервуаров; компрессоры газоперекачки на установках подготовки топлива.
• Химическая и нефтехимическая промышленность: Насосы для перекачки легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и агрессивных сред; приводы смесителей и реакторов; вентиляторы вытяжных систем в цехах.
• Угольная промышленность: Приводы конвейеров, вентиляторы главного проветривания, насосы водоотлива.
• Производство и хранение муки, сахара, древесной пыли: Приводы элеваторов, вентиляторов аспирации, смесителей в зонах, где возможно образование взрывоопасной пылевоздушной смеси.

Особенности монтажа, эксплуатации и технического обслуживания

Работа со взрывозащищенными двигателями требует строгого соблюдения регламентов:

• Монтаж: Должен производиться квалифицированным персоналом. Необходимо обеспечить правильное присоединение заземления. Кабельные вводы в клеммную коробку должны соответствовать типу защиты (например, сальники Ex d). Запрещено сверление корпуса или изменение конструкции.
• Пусконаладка: Перед первым пуском проверяется сопротивление изоляции обмоток, правильность подключения термодатчиков, свободное вращение ротора. Пуск осуществляется только после проверки отсутствия напряжения в зоне работ.
• Эксплуатация: Регулярный визуальный контроль состояния корпуса, отсутствия подтеков масла из подшипниковых узлов, контроль температуры и вибрации. Запрещена эксплуатация при снятом кожухе вентилятора или крышке клеммной коробки.
• Техническое обслуживание (ТО) и ремонт: Все работы проводятся при полном отключении питания. Разборка и сборка должны выполняться с соблюдением требований к затяжке болтовых соединений и сохранению целостности лабиринтных уплотнений. Ремонт обмоток или замена подшипников должны проводиться на предприятиях, имеющих лицензию на ремонт взрывозащищенного оборудования, с последующим оформлением сертификата на выполненные работы.

Сравнение с общепромышленными двигателями и экономические аспекты

Взрывозащищенные двигатели 110 кВт имеют на 30-60% большую массу и габариты по сравнению с общепромышленными аналогами той же мощности, что обусловлено массивным корпусом. Стоимость также выше в 2-3 раза. Однако эти затраты являются необходимыми и оправданными с точки зрения обеспечения безопасности объекта. Энергоэффективные модели (IE3) позволяют компенсировать часть затрат за счет экономии электроэнергии. Важным фактором является и общий срок службы, который у качественных взрывозащищенных двигателей при правильном обслуживании превышает 15-20 лет.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Можно ли использовать двигатель с маркировкой Ex d IIB T4 в зоне с наличием водородосодержащей смеси?

Нет, категорически запрещено. Водород относится к группе IIC (более строгой, чем IIB). Двигатель, предназначенный для группы IIB, не гарантирует сдерживания взрыва внутри оболочки для газов группы IIC. Для таких сред необходимо выбирать двигатель с маркировкой Ex d IIC T….

Что важнее при выборе для пылевой среды: маркировка по газу или по пыли?

Для взрывоопасных пылей (например, угольной, мучной) требуется отдельная маркировка, указывающая на защиту от воспламенения пылевоздушной смеси. Она выглядит как Ex tD A21 IP6X T…. Если среда содержит одновременно и газы, и пыль, необходимо оборудование с двойной маркировкой (например, и для Ex d, и для Ex tD). Двигатели, защищенные только от газов (Ex d), не подходят для зон с проводящей пылью, которая может проникнуть в зазоры и нарушить работу.

Какой тип пуска рекомендуется для взрывозащищенных двигателей 110 кВт?

Для снижения пусковых токов и механических нагрузок рекомендуется использовать устройства плавного пуска (УПП) или частотные преобразователи (ЧП). При этом сами УПП и ЧП также должны иметь соответствующий уровень взрывозащиты (обычно Ex d или Ex e) для установки в опасной зоне, либо должны быть вынесены за ее пределы, а к двигателю проложен кабель в защитной оболочке.

Требуется ли специальное обслуживание подшипниковых узлов?

Да. Необходимо строго соблюдать интервалы замены смазки, указанные в паспорте двигателя. Использовать только рекомендованные типы консистентной смазки. Перегрев подшипника может привести к превышению температурного класса T4 и стать источником воспламенения. Современные двигатели часто оснащаются пресс-масленками с канавками для отвода излишков смазки, что предотвращает ее попадание внутрь обмоток или наружу.

Что происходит с сертификацией взрывозащиты при перемотке статора?

Любой ремонт, связанный с вскрытием взрывонепроницаемой оболочки (включая перемотку), приводит к аннулированию сертификата завода-изготовителя. После ремонта организация, имеющая аккредитацию и лицензию на данный вид деятельности, обязана провести приемо-сдаточные испытания (проверку зазоров, прочности, сопротивления изоляции) и выдать собственный Сертификат на ремонт (Repair Certificate), который подтверждает, что оборудование восстановлено в соответствии с исходными нормами взрывозащиты. Без этого документа эксплуатация двигателя незаконна и опасна.

Можно ли самостоятельно заменить лампу освещения в клеммной коробке или термодатчик?

Нет. Клеммная коробка является частью взрывозащищенной оболочки. Ее вскрытие, замена любого элемента (даже не силового) приравнивается к ремонту. Данные операции должны выполняться обученным персоналом с соблюдением всех правил безопасности и с последующей проверкой герметичности соединений. На многих предприятиях такая работа оформляется наряд-допуском.