Электродвигатели взрывозащищенные с фланцем
Электродвигатели взрывозащищенные с фланцем: конструкция, стандарты и применение
Взрывозащищенные электродвигатели с фланцевым креплением представляют собой специализированный класс электрических машин, предназначенных для безопасной работы в средах, где присутствуют горючие газы, пары, туманы или горючие пыли. Их ключевая особенность – сочетание средств взрывозащиты, встроенных в конструкцию двигателя, и фланца на корпусе, обеспечивающего жесткое, соосное соединение с приводимым механизмом. Это исключает необходимость использования промежуточных элементов, таких как муфты или ремни, что повышает общую надежность и безопасность установки.
Принципы взрывозащиты и маркировка
Взрывозащита двигателей достигается методами, предотвращающими воспламенение окружающей взрывоопасной атмосферы. Основные типы защиты, применяемые во фланцевых двигателях:
- Взрывонепроницаемая оболочка (Ex d): Корпус двигателя обладает повышенной механической прочностью и способен выдержать внутренний взрыв горючей смеси, не допуская его передачи во внешнюю среду. Фланцевые соединения крышек и выходного вала выполняются как пламегасящие лабиринты (фланцы с зазором), строго регламентированные стандартами.
- Искробезопасная цепь (Ex i): Применяется для двигателей со встроенными датчиками (например, термопреобразователями). Энергия в электрических цепях управления ограничивается до уровня, недостаточного для воспламенения.
- Заполнение оболочки под избыточным давлением (Ex p): Внутренняя полость двигателя продувается чистым воздухом или инертным газом под избыточным давлением, предотвращая попадание взрывоопасной смеси внутрь.
- Защита вида «е» (Ex e): Повышенная безопасность. Дополнительные меры против чрезмерного нагрева, искрения и возникновения дуги в нормальном режиме работы.
- Защита оболочкой от пыли (Ex tD): Для зон с горючей пылью. Предотвращает попадание пыли внутрь и обеспечивает защиту от перегрева поверхности.
- Ex – знак взрывозащищенного оборудования.
- d – тип взрывозащиты (взрывонепроницаемая оболочка).
- IIB – группа оборудования для взрывоопасных сред (подкласс газов, например, этилен).
- T4 – температурный класс, определяющий максимальную температуру поверхности (не выше 135°C).
- Gb – уровень защиты оборудования (высокий, для зоны 1).
- Корпус и фланец: Корпус выполняется из высококачественного чугуна или литой стали. Фланец (обычно типа IM B3, IM B5, IM V1, IM V3) интегрирован в корпус и имеет строго нормированные посадочные и центрирующие поверхности, а также размеры крепежных отверстий согласно ГОСТ Р МЭК 60072-1 или IEC 60072-1. Для Ex d-исполнения фланцевые соединения крышек являются частью взрывонепроницаемого пути.
- Выходной вал: Вал имеет повышенную стойкость к воздействию агрессивных сред. В месте выхода вала из корпуса устанавливается взрывозащищенное уплотнение (сальник или манжетное уплотнение), предотвращающее выход внутренней атмосферы и обеспечивающее защиту от проникновения внешних веществ.
- Клеммная коробка: Выполняется во взрывозащищенном исполнении (чаще всего Ex d или Ex e). Имеет увеличенный внутренний объем для удобства разделки кабелей и обязательное уплотнение вводов (сальники). Крышка крепится на множестве болтов, а ее соединение с корпусом коробки также является пламегасящим.
- Система охлаждения: Двигатели могут иметь наружное ребрение (TEFC – Totally Enclosed Fan Cooled) или естественное охлаждение (TENV – Totally Enclosed Non-Ventilated). Вентилятор в исполнении TEFC изготавливается из искробезопасных материалов (например, специальные пластмассы).
- Термозащита: Обязательное оснащение встроенными датчиками температуры (термосопротивления Pt100 или термоконтакты), подключенными через искробезопасные цепи (Ex i) к системе управления.
- Нефтегазовая промышленность: Приводы насосов, компрессоров, вентиляторов на буровых платформах, нефтеперерабатывающих заводах, в компрессорных станциях.
- Химическая и нефтехимическая промышленность: Мешалки, реакторы, центрифуги, конвейеры в зонах с парами растворителей, мономеров.
- Добывающая промышленность: Привод вентиляторов главного проветривания, конвейеров, насосов в шахтах, опасных по газу (метан) и пыли (угольная пыль).
- Производство и транспортировка ЛВЖ и СУГ: Насосы на сливо-наливных эстакадах, в резервуарных парках.
- Пищевая промышленность: В зонах, где может образовываться взрывоопасная пыль (мука, сахар, крахмал).
- Внешний осмотр на предмет повреждений корпуса, фланцев, вентилятора.
- Контроль температуры корпуса (с помощью термодатчиков или пирометра).
- Проверка состояния токопроводящих жил заземления.
- Контроль вибрации.
- Проверка герметичности сальниковых уплотнений вала.
Маркировка взрывозащиты осуществляется согласно стандартам МЭК (IEC) и ATEX. Пример: Ex d IIB T4 Gb.
Конструктивные особенности фланцевых взрывозащищенных двигателей
Конструкция таких двигателей имеет ряд отличительных черт, обусловленных требованиями безопасности и монтажа.
Классификация и основные технические параметры
Взрывозащищенные фланцевые двигатели классифицируются по множеству параметров.
| Степень защиты IP | Защита от твердых тел | Защита от жидкостей | Применимость |
|---|---|---|---|
| IP55 | Защита от пыли (ограниченное проникновение) | Защита от водяных струй с любого направления | Распространенный стандарт для взрывозащищенных двигателей. |
| IP65 | Полная защита от пыли | Защита от струй воды под давлением | Для сред с высокой запыленностью или возможностью мойки. |
| IP66/IP67 | Полная защита от пыли | Защита от мощных струй или временного погружения | Для особо тяжелых условий. |
| Температурный класс | Максимальная температура поверхности, °C | Пример группы газов |
|---|---|---|
| T1 | 450 | Ацетон, метан |
| T2 | 300 | Этилен, коксовый газ |
| T3 | 200 | Бензин, дизельное топливо |
| T4 | 135 | Ацетальдегид, этиловый эфир |
| T5 | 100 | Сероводород |
| T6 | 85 | Ацетилен, сероуглерод |
К другим ключевым параметрам относятся: номинальная мощность (кВт), напряжение питания (220/380, 380/660 В и др.), частота вращения (синхронная скорость: 3000, 1500, 1000 об/мин), КПД (классы IE2, IE3, IE4), коэффициент мощности (cos φ), способ монтажа (IM B5 – фланец на лапах, IM V1 – фланец без лап и др.).
Области применения и выбор двигателя
Данные двигатели применяются в отраслях, где технологические процессы связаны с выделением горючих веществ:
Выбор двигателя осуществляется на основе анализа зоны взрывоопасности (Зона 0, 1, 2 для газов; Зона 20, 21, 22 для пыли), категории смеси (IIA, IIB, IIC), температурного класса, требуемой мощности и монтажных размеров фланца. Обязательно учитывается соответствие двигателя действующим на территории эксплуатации директивам (ATEX в ЕС, ТР ТС 012/2011 в ЕАЭС).
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание
Монтаж должен выполняться квалифицированным персоналом с соблюдением правил ПУЭ и инструкций завода-изготовителя. Критически важно обеспечить чистоту и целостность пламегасящих фланцевых соединений корпуса и клеммной коробки. Затяжка болтов должна производиться с указанным моментом по определенной схеме для обеспечения равномерного прилегания. При соединении фланца двигателя с фланцем механизма необходимо обеспечить соосность для исключения радиальных нагрузок на вал.
Эксплуатация требует регулярного контроля:
Техническое обслуживание и ремонт, связанные с вскрытием взрывонепроницаемой оболочки, должны проводиться организациями, имеющими лицензию или сертификат на данный вид работ. После ремонта необходимо проверить зазоры в лабиринтных соединениях и целостность уплотнений.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается фланцевый взрывозащищенный двигатель от обычного взрывозащищенного на лапах?
Основное отличие – способ монтажа. Фланцевый двигатель крепится непосредственно к ответному фланцу агрегата, обеспечивая компактность, жесткость соединения и точную центровку. Двигатель на лапах (IM B3) устанавливается на раму или фундамент и соединяется с нагрузкой через муфту или ременную передачу, что требует дополнительного пространства и работ по центровке.
Можно ли заменить фланцевый двигатель одного производителя на двигатель другого, если совпадает мощность и размер фланца?
Необходимо проверить полное соответствие не только габаритных и присоединительных размеров фланца (стандарт IM B14), но и всех параметров взрывозащиты (маркировка Ex, группа, температурный класс), степени защиты IP, электрических параметров (напряжение, схема соединения обмоток, ток), а также массо-габаритных характеристик. Замена без проверки может привести к нарушению безопасности и отказу в согласовании надзорными органами.
Как правильно подобрать кабельный ввод (сальник) для взрывозащищенного фланцевого двигателя?
Сальник должен иметь сертификат взрывозащиты, соответствующий зоне применения, и маркировку, например, Ex e. Его размер подбирается строго под внешний диаметр кабеля. Материал уплотнительных колец должен быть стойким к маслу и среде эксплуатации. Затяжка сальника должна обеспечивать герметизацию, но не повреждать оболочку кабеля.
Что означает уровень защиты «Gb» и «Gc» в маркировке ATEX?
Уровни «Ga», «Gb», «Gc» относятся к оборудованию для взрывоопасных газовых сред (Gas). «Gb» – оборудование высокой степени защиты, предназначенное для Зоны 1 (вероятность присутствия взрывоопасной смеси в нормальных условиях). «Gc» – оборудование повышенной надежности, предназначенное для Зоны 2 (маловероятное присутствие смеси в нормальных условиях). Для фланцевых двигателей наиболее распространен уровень «Gb».
Требуется ли специальное обслуживание фланцевого соединения двигателя с механизмом?
Да. Необходимо периодически проверять затяжку крепежных болтов фланцевого соединения с рекомендуемым моментом. Следить за отсутствием коррозии на центрирующих поверхностях. При демонтаже запрещается использовать ударные инструменты, которые могут повредить посадочные поверхности фланца, что приведет к нарушению соосности и возникновению опасных вибраций.
Заключение
Взрывозащищенные электродвигатели с фланцем являются критически важным элементом систем приводов во взрывоопасных производствах. Их правильный выбор, основанный на глубоком анализе параметров среды и технологического процесса, квалифицированный монтаж и строгое соблюдение регламентов технического обслуживания являются обязательными условиями для обеспечения безаварийной и долговечной работы. Постоянное развитие стандартов в области энергоэффективности (IE классы) и взрывозащиты требует от специалистов актуализации знаний и внимательного изучения документации на конкретные изделия.