Explosion-Proof Motors: Selection Guide, Hazardous Area Classifications, and Cooling

На химическом заводе двигатель вертикального насоса работал уже много лет. На заводе в одном из реакторов использовалась богатая водородом атмосфера. При обычном перезапуске внутри клеммной коробки возникла дуга. Отливка двигателя была старой и много раз подвергалась механической обработке, поэтому взрывозащищенные зазоры соединений больше не соответствовали техническим требованиям. Внутренний взрыв не остался внутри. Пламя вырвалось через стык, воспламенив окружающий газ. Повреждения были серьезными. Именно для предотвращения подобных инцидентов созданы взрывозащищенные двигатели.

Прежде чем мы рассмотрим, что делает двигатель взрывозащищенным, ключевой момент заключается в следующем: взрывозащищенный двигатель не является взрывобезопасным в том смысле, что он никогда не взрывается. Он предназначен для сдерживания внутреннего взрыва. Корпус двигателя должен выдерживать давление внутреннего взрыва, охлаждать горячие выхлопные газы и предотвращать попадание пламени, искр или горячих частиц во внешнюю взрывоопасную атмосферу. Надежность этой защиты зависит от точного механического проектирования, правильного выбора материалов и правильного управления температурным режимом.

Как работают взрывозащищенные двигатели: основные принципы

Принцип взрывозащищенного корпуса прост, но сложен. Корпус двигателя, клеммная коробка и корпуса подшипников образуют герметичный корпус. Если возникает внутренняя дуга, возникающее в результате повышения давления выталкивает горячие газы через узкие зазоры между обрабатываемыми поверхностями. Эти пробелы не являются открытыми путями; они предназначены для медленного выхода газа при гашении пламени. Длина и ширина зазора определяются группой газа и объемом корпуса.

Ядро двигателя пластины сердечника двигателя играют решающую роль в эффективности и тепловой нагрузке. Высококачественный сердечник статора и ротора снижает потери в железе, что снижает общее выделение тепла внутри корпуса. Меньшее количество тепла означает, что необходима меньшая площадь поверхности, чтобы поддерживать температуру кожи в пределах температурного класса.

Горизонтальная алюминиевая рама охлаждающей машины для взрывозащищенных двигателей В этой интегрированной опорной и охлаждающей раме используются алюминиевые трубы для циркуляции охлаждающей жидкости, эффективно отводящие тепло от корпуса двигателя в опасных зонах. Это помогает поддерживать более низкую температуру поверхности, обеспечивая соблюдение ограничений температурного класса. Посмотреть продукт →

Сравнение данных: методы охлаждения взрывозащищенных двигателей

В опасных зонах метод охлаждения напрямую влияет на максимальную температуру поверхности и достижимую номинальную мощность. Следующее сравнение показывает типичные различия в производительности между тремя подходами, используемыми во взрывозащищенных двигателях. Имейте в виду, что фактические цифры зависят от типоразмера корпуса, температуры окружающей среды и рабочего цикла двигателя.

Для двигателей для взрывоопасных зон, когда температурный класс ограничен Т3 или Т4, охлаждающая способность часто определяет, может ли двигатель обеспечить требуемый крутящий момент. Вместо герметичного корпуса с естественной конвекцией можно выбрать корпус с водяным или внешним охлаждением. Материал рамы и конструкция охлаждающего канала также должны быть совместимы со взрывоопасной средой.

Вентилятор центробежного охлаждения двигателя Охлаждение с принудительной конвекцией Этот центробежный вентилятор, синхронизированный с валом двигателя, обеспечивает поток воздуха под высоким давлением для отвода тепла от обмоток и сердечника. Это снижает повышение температуры, позволяя двигателям надежно работать в непрерывной работе и во взрывоопасных средах. Посмотреть продукт →

Скрытые показатели: температура поверхности и тепловая нагрузка

Температура поверхности взрывозащищенного двигателя не является фиксированным числом. Оно меняется в зависимости от нагрузки, температуры окружающей среды, вентиляции и эффективности сердечника двигателя. На приведенной ниже диаграмме показаны типичные тенденции изменения температуры поверхности для трех типов конструкции двигателей при полной нагрузке и температуре окружающей среды 40°C. Более низкая температура поверхности означает более широкий диапазон температурного класса.

Эти репрезентативные значения показывают скрытые затраты на эксплуатацию системы охлаждения более низкого качества. Двигатель, выделяющий больше тепла, вынуждает проектировщика выбирать более высокий температурный класс, что часто означает более крупный корпус или более дорогой контур охлаждения. В опасной зоне ценен каждый градус Цельсия запаса температуры поверхности.

Эффективность производственный процесс для сердечников статора и ротора также влияет на выделение тепла. Пластины с постоянной изоляцией, небольшой высотой заусенцев и малым коэффициентом укладки позволяют получить сердечник двигателя с меньшими потерями в железе. Хорошо изготовленный сердечник снижает температуру ротора и снижает риск достижения точки воспламенения.

Статор двигателя переменного тока и сердечник ротора в сборе с пластинами с низкими потерями Точно уложенные пластины из кремнистой стали минимизируют потери в железе и уменьшают выделение тепла. Этот узел сердечника повышает энергоэффективность и снижает рабочую температуру, способствуя более безопасной работе двигателя в опасных зонах. Посмотреть продукт →

Отраслевые применения и распространение на рынке

Взрывозащищенные двигатели используются во всех отраслях промышленности, где в атмосфере присутствуют горючие газы, пары или пыль. Распределение ниже показывает относительную долю мирового спроса на двигатели для опасных зон в основных секторах.

Для поставщиков двигателей важно понимать структуру отрасли, поскольку в каждом секторе требования немного различаются. Химические заводы уделяют особое внимание агрессивным средам и температурным классам. Для горнодобывающих работ требуются прочные рамы, устойчивые к пыли и вибрации. В целлюлозно-бумажной промышленности особое внимание уделяется влагостойкости и простоте обслуживания. Производитель, предлагающий только один стандартный корпус, возможно, не сможет хорошо обслуживать эти специализированные сегменты.

Руководство по выбору: как выбрать взрывозащищенный двигатель

Структурированный процесс отбора помогает избежать дорогостоящих ошибок. Следующие шаги следует выполнять всякий раз, когда инженер-технолог или руководитель технического обслуживания указывает взрывозащищенный двигатель.

Физическая конструкция двигателя, включая раму и торцевые затворы, так же важна, как и электрическая конструкция. Сварные рамы, обеспечивающие жесткую опору и контролируемые тепловые пути, помогают сохранять огнестойкость соединений в течение длительного времени. Аналогичным образом, вентилятор двигателя должен быть спроектирован так, чтобы эффективно перемещать воздух, не создавая риска вторичного искрообразования из-за трения.

Техническое обслуживание, проверка и соблюдение требований

Взрывозащищенный двигатель может оставаться безопасным только при правильном обслуживании. Следующие точки проверки имеют решающее значение для обеспечения соответствия требованиям и долгосрочной надежности.

• Регулярно измеряйте зазоры во взрывобезопасных соединениях. Зазор, размер которого превышает допуск паспортной таблички, может привести к выходу пламени.
• Осмотрите уплотнительные кольца и прокладки на клеммной коробке и кабельных вводах. Плохая герметизация может подорвать взрывозащищенность корпуса.
• Проверьте вентилятор двигателя и охлаждающие ребра на предмет скопления пыли и мусора. Блокированный поток воздуха повышает температуру поверхности и снижает запас прочности.
• Убедитесь, что крепежные детали и корпуса подшипников затянуты в соответствии со спецификацией производителя. Ослабленные болты изменяют давление в соединении и длину огневого пути.
• Ведите документированный журнал проверок, в котором фиксируются условия окружающей среды, профили нагрузки и показания температуры.

Соблюдение требований – это не просто бумажное упражнение. При ремонте двигателя ремонтная мастерская должна соблюдать допуски оригинального производителя на механическую обработку, сварку и обработку поверхности. Любая модификация корпуса или контура охлаждения может привести к аннулированию сертификации и создать серьезную угрозу безопасности. Всегда разумно работать с поставщиком, который имеет установленную систему управления качеством и понимает взаимодействие между компонентами рамы, системами вентиляторов и электрической изоляцией.