Электродвигатели взрывозащищенные УХЛ4
Электродвигатели взрывозащищенные УХЛ4: конструкция, применение и нормативная база
Электродвигатели взрывозащищенные с климатическим исполнением УХЛ4 представляют собой специализированное электротехническое оборудование, предназначенное для безопасной работы в условиях потенциально взрывоопасных сред и при умеренно-холодном климате. Их основное функциональное назначение – приведение в действие насосов, вентиляторов, компрессоров, конвейеров и другого технологического оборудования на объектах нефтегазовой, химической, горнодобывающей промышленности, а также на производствах, связанных с переработкой и транспортировкой горючих материалов.
Расшифровка обозначений: УХЛ4 и маркировка взрывозащиты
Ключевые характеристики двигателя зашифрованы в его обозначении. Климатическое исполнение УХЛ означает, что двигатель рассчитан для эксплуатации в районах с умеренным и холодным климатом. Цифра 4 в соответствии с ГОСТ 15150-69 указывает на категорию размещения – для работы в закрытых помещениях с искусственным регулированием климатических условий (отапливаемые цеха, производственные помещения). Допускается работа при температуре окружающей среды от -60°C до +40°C, однако пуск и работа при температуре ниже -40°C, как правило, требуют специального исполнения (низкотемпературной смазки в подшипниках).
Маркировка взрывозащиты наносится в виде знака Ex и буквенно-цифрового кода. Наиболее распространенные виды взрывозащиты для асинхронных электродвигателей УХЛ4:
- Ex d – взрывонепроницаемая оболочка. Взрыв внутри корпуса не передается во внешнюю среду, так как оболочка выдерживает давление взрыва и охлаждает пламя через специальные лабиринтовые зазоры (фланцевые соединения).
- Ex e – повышенная безопасность. Дополнительные меры предотвращают возникновение дуги, искрения и опасного перегрева в нормальном режиме работы и при стандартных условиях перегрузки.
- Ex de – комбинированный вид защиты, где, например, корпус двигателя имеет исполнение Ex d, а коробка выводов – Ex e.
- Ex p – продувка под избыточным давлением. Внутренняя полость двигателя заполняется чистым воздухом или инертным газом под давлением, предотвращая проникновение взрывоопасной смеси.
- Корпус (станина): Изготавливается из высококачественного чугуна или литейной стали, обладает повышенной механической прочностью для выдерживания давления взрыва внутри (для Ex d). Фланцевые разъемы имеют строго регламентированные зазоры и длину лабиринта (ширину пояска сопряжения).
- Коробка выводов (барокамера): Это самостоятельный узел взрывозащиты. Имеет отдельную взрывонепроницаемую оболочку (часто Ex d) или исполнение Ex e. Соединение с полостью статора осуществляется через взрывонепроницаемый канал. Обязательно наличие предупреждающей таблички «Открывать при отключенном питании».
- Вал и подшипниковые щиты: Конструкция лабиринтных уплотнений на валу предотвращает передачу взрыва из внутренней полости двигателя вдоль вала. Используются подшипники с термостабильной смазкой, рассчитанной на весь срок службы (для УХЛ4 – низкотемпературной).
- Крышки смотровых окон и тормозных устройств: Все вспомогательные отверстия закрываются крышками, соответствующими уровню взрывозащиты основного корпуса.
- Обмотка и изоляция: Применяются изоляционные материалы класса нагревостойкости не ниже F (155°C) или H (180°C), что обеспечивает большой запас по термостойкости. Провода обмотки и соединения имеют дополнительную защиту от вибрации и истирания.
- Температура поверхности: Максимальная температура на любой точке внешней поверхности двигателя в рабочем режиме, а также внутри оболочки, не должна превышать группу температурного класса взрывоопасной смеси, для которой он предназначен.
- Монтаж: Двигатель должен быть надежно заземлен. Сечение заземляющего проводника должно соответствовать ПУЭ. Кабельные вводы в коробку выводов осуществляются через взрывозащищенные кабельные сальники, соответствующие типу защиты и диаметру кабеля. Запрещается сверление отверстий в корпусе и коробке выводов.
- Пуск и эксплуатация: Перед первым пуском необходимо проверить сопротивление изоляции обмоток, легкость вращения ротора вручную, правильность подключения. Особое внимание уделяется работе систем вентиляции и охлаждения. Для двигателей с продувкой (Ex p) обязателен контроль давления и соблюдение последовательности пуска/останова (сначала продувка, затем подача питания).
- Техническое обслуживание (ТО): Включает регулярную очистку корпуса от пыли и загрязнений, проверку состояния заземления, контроль температуры подшипников и вибрации. Все работы проводятся при полностью отключенном от сети и заземленном двигателе. Разборка двигателя (вскрытие корпуса, коробки выводов) должна проводиться персоналом, имеющим специальную подготовку по взрывозащите, с последующей проверкой целостности взрывонепроницаемых поверхностей и зазоров.
- Ремонт: Капитальный ремонт с перемоткой статора или заменой деталей, влияющих на взрывозащитные параметры, должен выполняться специализированными предприятиями, имеющими лицензию и право ставить знак взрывозащиты после ремонта. После ремонта обязательна проверка на соответствие чертежам и испытания.
- Взрывоопасные параметры среды: Определить зону (1 или 2), группу взрывоопасной смеси (IIА, IIВ, IIС) и температурный класс (T1-T6) в месте установки.
- Климатические и монтажные условия: Убедиться, что исполнение УХЛ4 соответствует температурному диапазону помещения. Определить способ монтажа (IM1081, IM2081 и т.д.), степень защиты IP (обычно не ниже IP55).
- Электромеханические параметры: Мощность, частота вращения (синхронная скорость), напряжение сети (380/660 В), КПД и коэффициент мощности (cos φ), способ пуска (прямой, частотный).
- Соответствие нормам: Проверить наличие сертификата соответствия Техническому регламенту Таможенного союза (ТР ТС 012/2011 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах») или декларации. Двигатель должен быть внесен в Государственный реестр оборудования, разрешенного к применению.
- 1 – Уровень взрывозащиты (оборудование с повышенной надежностью, предназначенное для зон 1 и 2).
- Ex – Знак взрывозащищенного оборудования.
- d – Вид взрывозащиты (взрывонепроницаемая оболочка).
- IIB – Группа взрывоопасной смеси (для газов, паров, туманов).
- T4 – Температурный класс (макс. температура поверхности ≤135°C).
- Gb – Уровень защиты оборудования (высокий, для зоны 1).
Классификация по зонам взрывоопасности (ГОСТ Р 51330.9-99, МЭК 60079-10):
| Зона | Вероятность присутствия взрывоопасной смеси | Примеры применения для двигателей УХЛ4 |
|---|---|---|
| 0 (для газов) | Постоянно, длительно или часто. | Не применяются. Используются искробезопасные цепи (Ex i). |
| 1 (для газов) | Вероятно при нормальной работе. | Двигатели с видами защиты Ex d, Ex de, Ex p. |
| 2 (для газов) | Маловероятно, а если возникает, то ненадолго. | Двигатели с видами защиты Ex d, Ex e, Ex de, Ex p. |
| 20 (для пыли) | Облако горючей пыли присутствует постоянно или часто. | Специальное пылевзрывозащищенное исполнение. |
| 21 (для пыли) | Облако горючей пыли вероятно при нормальной работе. | Двигатели во взрывонепроницаемой оболочке, приспособленной для пыли. |
| 22 (для пыли) | Облако пыли маловероятно, но может быть при неисправности. | Двигатели с защитой от проникновения пыли (IP65 и выше) и с пониженной температурой поверхности. |
Конструктивные особенности и материалы
Взрывозащищенные двигатели УХЛ4 отличаются от общепромышленных рядом конструктивных решений, обеспечивающих безопасность и надежность.
| Группа смеси (по ГОСТ) | Температурный класс | Макс. температура поверхности, °C | Пример взрывоопасного вещества |
|---|---|---|---|
| IIА | T1 | ≤ 450 | Пропан, аммиак, бензол |
| IIА | T2 | ≤ 300 | Ацетон, этиловый спирт |
| IIВ | T3 | ≤ 200 | Коксовый газ, этиловый эфир |
| IIВ | T4 | ≤ 135 | Ацетилен, сероводород |
| IIС | T5 | ≤ 100 | Водород |
| IIС | T6 | ≤ 85 | Сероуглерод |
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание
Установка и обслуживание взрывозащищенных двигателей УХЛ4 требуют строгого соблюдения регламентов, изложенных в паспорте и инструкции по эксплуатации, а также в правилах ПУЭ (Глава 7.3).
Выбор электродвигателя УХЛ4 для конкретных условий
При подборе двигателя необходимо последовательно определить следующие параметры:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается УХЛ4 от У3?
Исполнение У3 предназначено для работы в умеренном климате на открытом воздухе. УХЛ4 – для умеренного и холодного климата, но внутри отапливаемых помещений. Конструктивно двигатели УХЛ4 часто имеют материалы (смазку, покраску), адаптированные к более низким температурам хранения и пуска.
Можно ли взрывозащищенный двигатель Ex d заменить на Ex e в зоне 2?
Теоретически для зоны 2 допускается применение двигателей с повышенной безопасностью Ex e, если это соответствует категории смеси и температурному классу. Однако такой переход требует пересмотра всей проектной документации и должен быть согласован со специалистами по взрывозащите, так как двигатель Ex e не рассчитан на сдерживание внутреннего взрыва.
Как часто нужно проверять затяжку болтовых соединений на корпусе Ex d?
Периодичность проверки указана в инструкции по эксплуатации. Как правило, первая проверка затяжки резьбовых соединений фланцев и коробки выводов проводится через 200-500 часов работы после установки, а затем не реже одного раза в год. Затяжка производится динамометрическим ключом с моментом, указанным в паспорте.
Что означает маркировка «1Ex d IIB T4 Gb»?
Допустимо ли использовать частотный преобразователь (ЧП) для управления взрывозащищенным двигателем УХЛ4?
Да, допустимо, но с соблюдением критически важных условий. Сам ЧП должен быть установлен вне взрывоопасной зоны или иметь собственный вид взрывозащиты. На выходе ЧП форма напряжения несинусоидальная (ШИМ), что приводит к дополнительному нагреву обмоток и повышенным напряжениям на изоляцию. Поэтому двигатель должен иметь изоляцию класса F или H, а также быть согласован с производителем для работы с ЧП. Для длинных кабелей между ЧП и двигателем может потребоваться установка выходного фильтра (дросселя) для ограничения пиковых напряжений.
Требуется ли специальное обслуживание подшипников двигателя УХЛ4?
Большинство современных двигателей УХЛ4 поставляются с подшипниками качения, заполненными консистентной смазкой на весь срок службы. Обслуживание (дозаправка) не требуется. Однако в условиях низких температур (близких к -40°C и ниже) необходимо использовать двигатели со специальной низкотемпературной смазкой, указанной в паспорте. Для двигателей с принудительной смазкой (скользящие подшипники) необходимо обслуживание системы смазки в соответствии с регламентом.