Электродвигатели взрывозащищенные специальные
Электродвигатели взрывозащищенные специальные: конструкция, маркировка, применение и выбор
Взрывозащищенные электродвигатели представляют собой специальные электрические машины, конструкция которых исключает возможность воспламенения окружающей взрывоопасной газовой или пылевой среды. Их применение строго регламентировано и является обязательным на объектах, где присутствуют горючие газы, пары, туманы или горючие пыли, смеси которых с воздухом могут образовывать взрывоопасные атмосферы. К таким объектам относятся нефтегазовый комплекс, химическая и нефтехимическая промышленность, угольные шахты, мукомольные и комбикормовые заводы, производства лакокрасочных материалов, а также многие другие.
Классификация взрывоопасных зон и уровни взрывозащиты
Выбор типа взрывозащищенного двигателя напрямую зависит от категории взрывоопасной зоны, в которой он будет эксплуатироваться. Классификация зон определяет вероятность и длительность присутствия взрывоопасной смеси.
Классификация по ГОСТ Р МЭК 60079-10-1 (для взрывоопасных газовых сред):
- Зона 0: Зона, в которой взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или в течение длительных периодов.
- Зона 1: Зона, в которой существует вероятность присутствия взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации.
- Зона 2: Зона, в которой маловероятно присутствие взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации, а если она возникает, то редко и существует очень непродолжительное время.
- Зона 20: Зона, в которой взрывоопасная концентрация горючей пыли в виде облака присутствует постоянно, часто или в течение длительных периодов.
- Зона 21: Зона, в которой время от времени возможно образование взрывоопасной концентрации горючей пыли в виде облака в нормальных условиях эксплуатации.
- Зона 22: Зона, в которой образование взрывоопасной концентрации горючей пыли в виде облака в нормальных условиях эксплуатации маловероятно, а если происходит, то сохраняется лишь в течение короткого периода.
- Уровень «Особовзрывобезопасный» (соответствует зонам 0, 20): Обеспечивает взрывозащиту как при нормальном режиме работы, так и в случае редких неисправностей (обозначение «Ex»).
- Уровень «Взрывобезопасный» (соответствует зонам 1, 21): Обеспечивает взрывозащиту только при нормальном режиме работы (обозначение «Ex»).
- Уровень «Повышенная надежность против взрыва» (соответствует зонам 2, 22): Обеспечивает взрывозащиту только в нормальном режиме работы и при часто встречающихся повреждениях, не относящихся к отказам (обозначение «n»).
- 1Ex – Знак взрывозащиты по стандартам РФ/Евразийского союза.
- d – Вид взрывозащиты (взрывонепроницаемая оболочка).
- IIB – Группа взрывоопасной смеси, для которой предназначено оборудование.
- T4 – Температурный класс, определяющий максимальную температуру поверхности оборудования.
- Gb – Уровень защиты (для зоны 1).
- X – Особые условия эксплуатации (указываются в документации).
- Материалы корпуса и деталей: Используются антистатичные материалы, не создающие искр при ударе (например, специальные сплавы для вентиляторов).
- Система уплотнений: Двойные и тройные уплотнения вала для предотвращения проникновения горючих веществ внутрь и выхода смазки наружу.
- Термисторная защита обмоток (PTC или PT100): Встроенные датчики температуры для непрерывного контроля и отключения двигателя при перегреве.
- Повышенный класс изоляции: Обычно не ниже класса F (155°C) с рабочим превышением температуры по классу B (130°C), что создает дополнительный запас по термостойкости.
- Кабежные вводы: Используются только сертифицированные взрывозащищенные кабельные вводы (сальники) соответствующей группы и температурного класса.
- Внешнее охлаждение: Двигатели типа Ex d часто имеют ребристый корпус и внешний вентилятор, обдувающий его (тип охлаждения IC411). Внешний вентилятор изготавливается из специальных материалов.
- Масса и габариты: Из-за массивного корпуса взрывозащищенные двигатели тяжелее и часто крупнее общепромышленных аналогов той же мощности.
- Определение категории взрывоопасной зоны (0,1,2 / 20,21,22) и состава взрывоопасной смеси на объекте.
- Определение группы и температурного класса оборудования, исходя из свойств горючих веществ (см. таблицы выше). Оборудование должно иметь группу и температурный класс, соответствующие или более строгие, чем у среды.
- Выбор вида взрывозащиты и уровня в соответствии с зоной. Для зоны 1 предпочтительны Ex d, Ex e, Ex p; для зоны 2 – Ex n, Ex e, Ex d.
- Учет климатических и других внешних условий: наличие химически агрессивной среды, морского климата, вибрации, высокой влажности. Это влияет на выбор материала корпуса, типа покрытия и класса защиты IP.
- Технические параметры привода: мощность, частота вращения, КПД, режим работы (S1, S2 и т.д.), способ монтажа (IM1001, IM3001 и др.), напряжение и частота питающей сети.
- Совместимость с регулируемым приводом (частотным преобразователем): Не все взрывозащищенные двигатели, особенно старых серий, предназначены для работы с ПЧ. Необходимо выбирать двигатели с усиленной изоляцией обмоток, предназначенные для работы с ПЧ, либо использовать выходные фильтры (дроссели, синус-фильтры).
- Монтаж: Необходимо строго соблюдать требования к затяжке болтовых соединений фланцев (моменты затяжки указаны в паспорте). Правильно устанавливать и обжимать кабельные вводы. Обеспечивать надежное заземление корпуса двигателя.
- Эксплуатация: Запрещается эксплуатация при повреждении корпуса, кабельных вводов, крышек. Нельзя превышать номинальные параметры (ток, мощность). Необходимо контролировать температуру подшипников и вибрацию.
- Техническое обслуживание (ТО): При ТО, связанном с вскрытием взрывонепроницаемой оболочки (Ex d), после сборки необходимо проверить зазоры в лабиринтных уплотнениях и чистоту привалочных поверхностей фланцев. Все заменяемые детали (уплотнения, подшипники) должны быть оригинальными или сертифицированными для данной модели двигателя. После ремонта, затрагивающего взрывозащитные характеристики, требуется оценка соответствия ремонтной организацией, имеющей соответствующую аккредитацию.
Классификация по ГОСТ Р МЭК 60079-10-2 (для взрывоопасных пылевых сред):
В соответствии с этими зонами для электродвигателей устанавливаются уровни взрывозащиты, определяющие степень надежности защиты:
Виды взрывозащиты и их конструктивные особенности
Существует несколько основных видов взрывозащиты, применяемых в электродвигателях. Каждый вид имеет свой принцип действия и обозначение.
Взрывонепроницаемая оболочка (Ex d)
Наиболее распространенный и надежный тип защиты для зон 1 и 21. Конструкция корпуса двигателя способна выдержать внутренний взрыв горючей смеси без повреждения и без передачи воспламенения во внешнюю взрывоопасную среду. Достигается это за счет массивных фланцевых соединений с точно рассчитанным зазором (лабиринтом), который гасит пламя и охлаждает продукты взрыва. Корпуса таких двигателей изготавливаются из высокопрочного чугуна или стали, имеют повышенную механическую прочность.
Искробезопасная электрическая цепь (Ex i)
Применяется для двигателей малой мощности или для цепей управления и датчиков. Принцип основан на ограничении энергии, хранящейся в электрической цепи, и мощности искрения до уровня, недостаточного для воспламенения заданной взрывоопасной смеси. В самих двигателях часто комбинируется с другими видами защиты (например, Ex de).
Заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением (Ex p)
Внутренняя полость двигателя заполняется защитным газом (например, чистым воздухом или инертным газом) под избыточным давлением, что предотвращает проникновение внутрь оболочки внешней взрывоопасной среды. Требует системы подачи и контроля чистого воздуха.
Защита вида «е» – повышенная безопасность (Ex e)
Применяется для зон 1 и 2. Заключается в принятии дополнительных мер против возможного превышения допустимой температуры, возникновения дуги и искрения в нормальном режиме работы. Это достигается за счет повышенной надежности контактных соединений, усиленной изоляции обмоток, защиты от проникновения влаги и пыли (обычно IP65). Часто используется в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором.
Кварцевое заполнение оболочки (Ex q)
Внутреннее пространство оболочки заполнено кварцевым песком или гранулированным наполнителем. При возникновении дуги или перегрева внутри оболочки, наполнитель препятствует распространению пламени и охлаждает продукты горения.
Масляное заполнение оболочки (Ex o)
Токоведущие части двигателя погружены в масло, которое предотвращает воспламенение взрывоопасной смеси над маслом или вне оболочки.
Защита вида «n» (Ex n)
Применяется для зоны 2. Электродвигатели не создают в нормальном режиме работы дуг, искр или опасных температур. К ним относятся двигатели типа «nA» (искробезопасные в нормальном режиме), «nC» (искробезопасные узлы) и «nR» (оболочка с ограниченным пропусканием газа).
Маркировка взрывозащищенных электродвигателей
Маркировка содержит всю необходимую информацию для правильного выбора и применения. Рассмотрим пример: 1Ex d IIB T4 Gb Х.
Группы взрывоопасных смесей:
| Группа | Пример вещества | Макс. безопасный зазор, мм |
|---|---|---|
| I (рудничный метан) | Метан (шахты) | 1.0 |
| IIA | Пропан, бензин, ацетон | 0.9 |
| IIB | Этилен, коксовый газ | 0.6 |
| IIC | Водород, ацетилен | 0.4 |
Температурные классы:
| Температурный класс | Максимальная температура поверхности, °C |
|---|---|
| T1 | 450 |
| T2 | 300 |
| T3 | 200 |
| T4 | 135 |
| T5 | 100 |
| T6 | 85 |
Конструктивные и эксплуатационные особенности
Взрывозащищенные двигатели отличаются от общепромышленных не только корпусом. К их особенностям относятся:
Критерии выбора взрывозащищенного электродвигателя
Выбор осуществляется в строгой последовательности:
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание
Монтаж и обслуживание должны проводиться квалифицированным персоналом, прошедшим соответствующее обучение.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается маркировка «Ex» от «Ех»?
Маркировка «Ех» (кириллицей) используется для оборудования, сертифицированного по нормам Таможенного союза/ЕАЭС (ТР ТС 012/2011). Маркировка «Ex» (латиницей) соответствует международным стандартам серии МЭК 60079. По сути, они эквивалентны, но рынок сбыта и документация могут различаться.
Можно ли установить общепромышленный двигатель в зону 2, если он редко включается?
Нет, категорически нельзя. Классификация зон не зависит от времени работы оборудования. Наличие взрывоопасной смеси, даже редкое, требует применения оборудования соответствующего уровня защиты.
Какой тип взрывозащиты лучше: Ex d или Ex e?
Понятие «лучше» неприменимо без привязки к условиям. Ex d – более надежная и универсальная защита для зон 1 и 21, но двигатель тяжелее и дороже. Ex e – легче, дешевле, часто имеет более высокий КПД, но подходит для зон 1 и 2 при условии отсутствия в двигателе искрящих частей (асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором). Выбор делает проектировщик на основе анализа зоны и требований к приводу.
Требуется ли специальный частотный преобразователь для взрывозащищенного двигателя?
Сам двигатель может быть подключен к стандартному ПЧ, установленному во взрывобезопасной зоне. Однако, если ПЧ необходимо разместить в той же взрывоопасной зоне, что и двигатель, он сам должен иметь соответствующий вид взрывозащиты (обычно Ex d или Ex p). Ключевой момент – целостность системы взрывозащиты: правильно выбранный двигатель, кабель, кабельный ввод и аппаратура управления.
Что означает пометка «X» в маркировке?
Пометка «X» указывает на то, что для безопасной эксплуатации необходимо соблюдение особых условий, указанных в эксплуатационной документации. Это может быть требование к использованию только определенного типа кабельного ввода, ограничение по направлению монтажа, специальные условия обслуживания и т.д.
Как часто нужно проводить проверку затяжки болтовых соединений на корпусе Ex d?
Периодичность проверки указывается производителем в руководстве по эксплуатации. Как правило, первая проверка проводится через 100-200 часов работы после монтажа, а последующие – в рамках планового технического обслуживания (например, раз в год или раз в 10000 часов). Проверка осуществляется динамометрическим ключом с указанным в паспорте моментом затяжки.
Можно ли перекрашивать взрывозащищенный двигатель?
Да, но только с использованием лакокрасочных материалов, не влияющих на теплоотдачу и не повышающих температуру поверхности двигателя сверх допустимого для его температурного класса. Желательно использовать краску, рекомендованную производителем.