Электродвигатели взрывозащищенные 750 об/мин

Электродвигатели взрывозащищенные 750 об/мин: конструкция, применение и выбор

Взрывозащищенные электродвигатели с синхронной частотой вращения 750 об/мин представляют собой специализированный класс электротехнического оборудования, предназначенного для безопасной работы в средах, где присутствуют взрывоопасные газовые смеси, пары жидкостей или горючие пыли. Низкая частота вращения напрямую связана с высокой мощностью и значительным крутящим моментом на валу, что определяет их применение в качестве приводов мощных насосов, вентиляторов, компрессоров, мешалок и конвейеров на химических, нефтегазовых, горнодобывающих и перерабатывающих предприятиях.

Принцип действия и конструктивные особенности

Двигатели на 750 об/мин являются низкооборотистыми асинхронными электродвигателями (АД) с короткозамкнутым ротором. Такая скорость вращения магнитного поля статора достигается при питании от сети 50 Гц и числе пар полюсов p = 8 (n = 60f/p = 6050/8 = 750 об/мин). Конструктивно они отличаются увеличенными габаритами активной части (статора и ротора) по сравнению с высокооборотистыми моделями, что необходимо для создания требуемого магнитного потока и момента.

Взрывозащита обеспечивается совокупностью решений, регламентированных стандартами (в РФ — ГОСТ Р МЭК 60079-серии, на международном уровне — IEC 60079). Основные методы, применяемые для двигателей 750 об/мин:

• Взрывонепроницаемая оболочка (Ex d): Наиболее распространенный тип для мощных низкооборотистых двигателей. Корпус обладает повышенной механической прочностью и способен выдержать внутренний взрыв горючей смеси без повреждения и без передачи воспламенения во внешнюю взрывоопасную среду. Фланцевые соединения имеют специальные лабиринтовые уплотнения (взрывобезопасные пути) большой длины и малого зазора.
• Искробезопасная цепь (Ex i): Применяется для цепей датчиков температуры или систем дополнительного подогрева. Не используется для силовой части мощных двигателей.
• Заполнение или продувка оболочки (Ex p, Ex q): Оболочка заполняется инертным газом или кварцевым песком под избыточным давлением, что исключает контакт искрящих частей с опасной средой.
• Защита вида «е» (Ex e): Повышенная безопасность, при которой принимаются дополнительные меры против чрезмерного нагрева, искрения и возникновения дуги в нормальном режиме работы. Часто комбинируется с другими видами.

Конструкция обязательно включает в себя термодатчики (встроенные термосопротивления PTC или PT100) в обмотках статора и подшипниковых щитах для контроля температуры, которая является ключевым параметром взрывозащиты. Система уплотнения вала (сальники, манжетные или торцевые уплотнения) предотвращает проникновение внешних сред внутрь двигателя и выход смазки наружу.

Классификация по зонам и температурным классам

Выбор двигателя для конкретных условий определяется категорией и группой взрывоопасной смеси, а также температурным классом.

Маркировка по зонам и уровням взрывозащиты

• 1Ex d IIC T4 Gb / Ex d IIC T4 Gb — наиболее типичная маркировка для двигателей, работающих в газовых средах.
• 1Ex tD A21 IP66 T130°C Db / Ex tD A21 IP66 T130°C Db — маркировка для пылевых сред.

Расшифровка: 1Ex — знак взрывозащиты по РФ; d — вид взрывозащиты (взрывонепроницаемая оболочка); IIC — подгруппа (наиболее «строгая», охватывает водород, ацетилен, сероуглерод); T4 — температурный класс; Gb — оборудование, обеспечивающее взрывозащиту в нормальном режиме работы и при ожидаемых повреждениях (для зон 1 и 2).

Таблица соответствия температурных классов и предельных температур

Температурный класс	Максимальная температура поверхности, °C	Температура самовоспламенения смеси, °C
T1	450	>450
T2	300	>300
T3	200	>200
T4	135	>135
T5	100	>100
T6	85	>85

Для двигателей 750 об/мин, часто работающих с высокими нагрузками, критически важен точный расчет и контроль температуры. Класс T4 является распространенным требованием.

Специфика монтажа, пуска и эксплуатации

Монтаж мощных низкооборотистых взрывозащищенных двигателей требует особого внимания к фундаменту, центровке и системам охлаждения.

• Установка и центровка: Необходим массивный фундамент для гашения вибраций. Центровка с приводимым механизмом (через упругую муфту) должна быть выполнена с высокой точностью для избежания механических нагрузок на вал и подшипники, ведущих к локальному перегреву.
• Электрический пуск:
  • Прямой пуск (DOL): Допустим только при достаточной мощности сети, так как пусковой ток может в 6-7 раз превышать номинальный. Может вызвать просадку напряжения.
  • Пуск «звезда-треугольник»: Снижает пусковой ток и момент примерно в 3 раза. Применяется для двигателей, рассчитанных на работу в схеме «треугольник».
  • Частотный преобразователь (ЧП): Наиболее предпочтительный и современный способ. Позволяет осуществлять плавный пуск с ограничением тока и момента, а также регулировать скорость. Для работы во взрывоопасных зонах ЧП должен иметь соответствующее взрывозащищенное исполнение или быть вынесен в безопасную зону.
• Системы охлаждения:
  • IC 411 (IC 01): Самовентиляция. Вентилятор на валу двигателя обдувает ребристый корпус. Стандартное исполнение.
  • IC 416 (IC 06): Принудительное охлаждение от независимого вентилятора с собственным взрывозащищенным двигателем. Применяется для машин с длительным режимом работы на низкой скорости или в условиях высоких ambient-температур.
• Техническое обслуживание: Включает регулярный контроль: виброакустики, температуры подшипников и обмоток, состояния контактных соединений в клеммной коробке, качества смазки в подшипниковых узлах. Все работы должны проводиться по наряду-допуску с использованием инструмента, не дающего искр.

Критерии выбора двигателя 750 об/мин

При подборе необходимо учитывать взаимосвязанные параметры:

1. Мощность (кВт) и КПД (η): Определяется нагрузкой механизма. Для низких оборотов характерен высокий КПД (часто 94-96% для двигателей высокого напряжения).
2. Напряжение питания: 380В, 660В, 6000В, реже 10000В. Выбор зависит от мощности и конфигурации сетей предприятия.
3. Степень защиты IP: Для наружной установки обычно требуется не менее IP55 (защита от струй воды и пыли). Для особо суровых условий — IP65/IP66.
4. Климатическое исполнение: У1 для умеренного, ХЛ1 для холодного, Т1 для тропического климата.
5. Монтажное исполнение: IM 1001 (лапы), IM 3001 (лапы с фланцем), IM 2001 (фланец).
6. Класс изоляции: Не ниже F, но работающая при классе нагревостойкости B (для запаса по температуре, критичного для взрывозащиты).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем обусловлена высокая стоимость взрывозащищенных двигателей 750 об/мин?

Стоимость формируется из затрат на материалы (массивный чугун/сталь для корпуса, медь для обмоток), сложность производства (точная обработка взрывобезопасных фланцев, испытания на герметичность), обязательные сертификационные испытания в аккредитованных лабораториях и повышенные требования к контролю качества на всех этапах сборки.

Можно ли использовать обычный частотный преобразователь для регулирования скорости такого двигателя?

Да, но с критическими оговорками. Сам двигатель при питании от ЧП сохраняет взрывозащиту. Однако ЧП, установленный во взрывоопасной зоне, должен иметь собственный вид взрывозащиты (обычно Ex d или Ex p). На практике ЧП почти всегда выносят в безопасную зону. При этом длина кабеля между ЧП и двигателем ограничивается явлением перенапряжения на фронтах импульсов ШИМ, что может привести к пробою изоляции обмоток. Необходимо использовать кабели с симметрированной изоляцией, выходные дроссели или синус-фильтры.

Что важнее при выборе для пылевой среды: маркировка по газу (Ex d IIC) или по пыли (Ex tD)?

Для пылевой среды приоритет имеет маркировка по пыли (Ex tD). Двигатель с маркировкой только по газу не гарантирует защиту от проникновения горючей пыли внутрь и ее воспламенения. Существуют двигатели с двойной маркировкой (например, Ex d IIC T4 Gb / Ex tD A21 IP6X T130°C Db), которые универсальны.

Как часто требуется пересмазка подшипников и какую смазку использовать?

Периодичность пересмазки указана в паспорте двигателя и зависит от типа подшипника, скорости вращения и рабочей температуры. Для двигателей 750 об/мин интервал может составлять от 4000 до 10000 рабочих часов. Необходимо использовать только рекомендованную производителем термостойкую консистентную смазку (например, на основе литиевого комплекса). Превышение количества смазки так же опасно, как и ее недостаток, так как ведет к перегреву и выдавливанию сальников.

Что означает в маркировке буквы «Gb» и «Db»?

Это уровень взрывозащиты оборудования по IEC 60079-0.
Gb (Gas, level of protection «b») — оборудование обеспечивает взрывозащиту в нормальном режиме работы, при ожидаемых неисправностях и при редких неисправностях. Предназначено для зон 1 и 2.
Db (Dust, level of protection «b») — аналогичный уровень, но для пылевых сред. Предназначено для зон 21 и 22.
Уровень «а» (Ga/Da) — высший, для зон 0 и 20, для двигателей практически не применяется. Уровень «с» (Gc/Dc) — только для зон 2 и 22, менее строгий.

Заключение

Взрывозащищенные электродвигатели с частотой вращения 750 об/мин являются критически важным и технически сложным элементом систем приводов на опасных производствах. Их корректный выбор, основанный на анализе зоны, свойств взрывоопасных смесей и параметров нагрузки, грамотный монтаж с использованием современных методов пуска и регулярное квалифицированное техническое обслуживание — обязательные условия для обеспечения безаварийной, долговечной и, главное, безопасной эксплуатации. Постоянное развитие стандартов и технологий (включая интеграцию с системами IIoT для предиктивного обслуживания) направлено на дальнейшее повышение надежности этого класса оборудования.