Электродвигатели взрывозащищенные У2
Электродвигатели взрывозащищенные У2: конструкция, применение и технические аспекты
Электродвигатели взрывозащищенные серии У2 представляют собой асинхронные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором, предназначенные для длительной эксплуатации во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок. Их основное назначение – приведение в действие механизмов и станков в отраслях, где возможно образование взрывоопасных смесей газов, паров или пыли с воздухом. Ключевая особенность – исполнение по степени защиты У2, которое подразумевает защиту от проникновения внутрь оболочки твердых тел диаметром более 12,5 мм и капель воды, падающих под углом до 15° от вертикали, что обеспечивает их устойчивость к внешним воздействиям и предотвращает возникновение дуги или искры за пределами взрывонепроницаемой оболочки.
Классификация и маркировка взрывозащиты
Двигатели У2 относятся к оборудованию с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» (маркировка «d»). Это означает, что все части, способные воспламенить взрывоопасную смесь, заключены в оболочку, которая способна выдержать давление взрыва внутри себя и предотвратить передачу взрыва во внешнюю взрывоопасную среду. Фланцевые соединения и зазоры между деталями оболочки выполнены с точно рассчитанными лабиринтами и минимальными зазорами для эффективного охлаждения продуктов горения.
Маркировка взрывозащиты для данных двигателей, согласно действующим стандартам (в т.ч. ГОСТ и ТР ТС 012/2011), имеет следующий вид: 1ExdIIBT4Gb (или аналогичная). Расшифровка составляющих:
- 1 – Уровень взрывозащиты (особовзрывобезопасное исполнение).
- Ex – Знак взрывозащищенного оборудования.
- d – Вид взрывозащиты («взрывонепроницаемая оболочка»).
- IIB – Группа взрывоопасной смеси (категория II – оборудование для подземных выработок и наземного применения; подгруппа B – газы, такие как этилен).
- T4 – Температурный класс, определяющий максимальную температуру на поверхности оболочки (не более 135°C).
- Gb – Уровень защиты оборудования (высокий уровень защиты, предназначен для зон 1 и 2).
- Высота над уровнем моря не более 1000 м.
- Температура окружающей среды от -40°C до +40°C (для исполнения У2). Существуют модификации для тропического (Т2) и холодного (ХЛ2, УХЛ2) климата.
- Относительная влажность воздуха не более 98% при 25°C.
- Отсутствие прямого воздействия солнечной радиации, осадков и агрессивных сред (если не предусмотрено дополнительное исполнение).
- Внешний осмотр корпуса, кожуха вентилятора, состояния болтовых соединений.
- Контроль температуры подшипников и станины (не должна превышать указанную в паспорте, обычно не более 90°C для подшипников качения).
- Измерение сопротивления изоляции обмоток мегомметром на 1000 В. Допустимое значение – не менее 1 МОм для двигателей до 660 В.
- Проверка затяжки болтовых соединений, особенно на крышке коробки выводов и фланцах.
- Применение более совершенных изоляционных материалов (класс F или H), позволяющих уменьшить габариты при той же мощности.
- Более высокие энергетические показатели (КПД, cos φ) в соответствии с классами IE2, IE3.
- Унифицированная маркировка взрывозащиты по директивам ATEX и стандартам МЭК 60079.
Конструктивные особенности и материалы
Конструкция двигателя У2 принципиально отличается от общепромышленных моделей усиленной и более массивной чугунной станиной и концевыми щитами. Фланцевые соединения станины с подшипниковыми щитами выполняются с развитыми буртами и точной механической обработкой для обеспечения требуемых взрывозащищенных зазоров. Вал двигателя имеет лабиринтные уплотнения для предотвращения проникновения взрывоопасных веществ внутрь оболочки через зазор между валом и щитом.
Коробка выводов (борно) – один из наиболее критичных узлов. Она выполнена как отдельная взрывонепроницаемая камера, изолированная от внутренней полости двигателя. Соединение коробки выводов со станиной также имеет фланцевое взрывозащищенное соединение. Ввод кабеля осуществляется через специальные сальниковые вводы (кабельные гермовводы), обеспечивающие плотный обжим и защиту от проникновения газов. Крышка коробки выводов крепится на множестве болтов, что гарантирует равномерный прижим и герметичность.
Для охлаждения двигателя используется внешний вентилятор, закрытый защитным кожухом (обдуваемое исполнение). Кожух и лопасти вентилятора спроектированы так, чтобы исключить накопление статического электричества и обеспечить эффективный отвод тепла от ребристой поверхности станины.
Основные технические характеристики и параметры
Электродвигатели У2 выпускались на широкий диапазон мощностей, обычно от 0,25 до 200 кВт, с синхронными частотами вращения 3000, 1500, 1000 и 750 об/мин (соответственно, 2, 4, 6, 8 полюсов). Напряжение питания – 220/380, 380/660 В (схема соединения обмоток «треугольник/звезда» соответственно). Степень защиты по корпусу – IP54 (защита от пыли и брызг воды), что соответствует климатическому исполнению У2 (для умеренного климата).
Таблица 1. Примерный ряд мощностей и параметров двигателей АИМ (АИР) во взрывозащищенном исполнении У2 (на базе серии 5АI):
| Мощность, кВт | Синхронная частота, об/мин | КПД, % (приблиз.) | cos φ (приблиз.) | Пусковой ток / Номинальный ток |
|---|---|---|---|---|
| 5,5 | 3000 | 86.5 | 0.88 | 7.0 |
| 11 | 1500 | 89.0 | 0.87 | 7.0 |
| 22 | 1000 | 90.5 | 0.86 | 6.5 |
| 45 | 750 | 92.0 | 0.84 | 6.0 |
Области применения и условия эксплуатации
Двигатели У2 находят применение в химической, нефтегазоперерабатывающей, лакокрасочной, фармацевтической промышленности, на объектах нефтедобычи (кустовые насосные станции, установки подготовки нефти), в угольных складах, зернохранилищах, мукомольном производстве и других отраслях, где присутствуют взрывоопасные зоны классов 1 и 2 по газу и пыли.
Условия эксплуатации строго регламентированы:
Монтаж, подключение и техническое обслуживание
Монтаж двигателя должен производиться на ровное, жесткое основание с точной центровкой по полумуфтам. Неправильная центровка приводит к повышенной вибрации, износу подшипников и нарушению взрывозащищенных зазоров. При подключении силового кабеля к клеммной коробке необходимо тщательно подобрать и установить сальниковый ввод, соответствующий диаметру и типу кабеля, обеспечив степень защиты IP54 на вводе.
Техническое обслуживание включает регулярный контроль:
Запрещается эксплуатация двигателя при повреждении взрывонепроницаемой оболочки, коробки выводов или сальниковых вводов. Ремонт и перемотка двигателей У2 должны производиться только на специализированных предприятиях, имеющих лицензию на ремонт взрывозащищенного оборудования, с последующим подтверждением параметров взрывозащиты.
Сравнение с современными аналогами и нормативная база
Серия У2 является устаревшей, но еще находящейся в эксплуатации. Ей на смену пришли двигатели серий АИМ, ВА, АИР во взрывозащищенном исполнении, соответствующие современным стандартам МЭК (International Electrotechnical Commission). Основные отличия современных двигателей:
Нормативной базой для двигателей У2 являлись ГОСТ 2479-79 (двигатели асинхронные взрывозащищенные) и ряд отраслевых стандартов. В настоящее время основным документом является Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 012/2011 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах».
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается исполнение У2 от У1 в контексте взрывозащищенных двигателей?
Цифра после «У» обозначает категорию размещения. У1 – для работы на открытом воздухе, У2 – для работы в помещениях. Однако для взрывозащищенных двигателей ключевым является не климатическое исполнение (У2), а маркировка взрывозащиты (ExdIIBT4 и т.д.). В данном контексте «У2» исторически закрепилось как обозначение именно взрывозащищенного исполнения с определенной конструкцией, что может вводить в заблуждение. Правильнее говорить «двигатель во взрывозащищенном исполнении, климатическое исполнение У2».
Можно ли заменить двигатель У2 на современный общепромышленный двигатель (например, АИР) во взрывоопасной зоне?
Категорически запрещено. Общепромышленные двигатели не имеют взрывонепроницаемой оболочки, специальной конструкции коробки выводов и других элементов, предотвращающих воспламенение. Их применение во взрывоопасных зонах создает высокий риск аварии.
Как правильно подобрать сальниковый ввод (гермоввод) для кабеля?
Гермоввод должен соответствовать наружному диаметру кабеля (в пределах диапазона, указанного на вводе), быть предназначенным для соответствующей группы взрывоопасных смесей и иметь сертификат. После затяжки необходимо проверить, не деформировалась ли оболочка кабеля, и обеспечена ли герметичность соединения.
Что означает температурный класс T4 и почему он важен?
Температурный класс T4 означает, что максимальная температура на любой поверхности двигателя при эксплуатации не превысит 135°C. Это критически важно, так как многие взрывоопасные газы и пары имеют температуру воспламенения выше этой отметки. Использование двигателя с неподходящим температурным классом (например, T3 с max 200°C) в среде с низкой температурой вспышки может привести к воспламенению даже без искрообразования.
Требуется ли специальное разрешение для монтажа и ввода в эксплуатацию двигателей У2?
Да, монтаж, подключение и пусконаладка взрывозащищенного электрооборудования должны выполняться персоналом, прошедшим специальное обучение по правилам работы во взрывоопасных зонах. Перед первым пуском необходимо проверить соответствие двигателя проектной документации, целостность взрывозащиты и правильность подключения. Часто требуется составление и утверждение акта ввода в эксплуатацию.
Как часто необходимо проводить проверку сопротивления изоляции и кто имеет на это право?
Периодичность проверок определяется местными инструкциями и ПТЭЭП (Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей). Обычно измерение сопротивления изоляции мегомметром проводится не реже 1 раза в 6 месяцев для оборудования, работающего во взрывоопасных зонах. Проводить измерения имеет право электротехнический персонал с группой по электробезопасности не ниже III, в составе бригады не менее двух человек.