高压防爆电机用正压吹扫装置现状

合集下载

正压控制系统及电机预吹扫系统工作原理

•手动吹扫存在的不安全因素均需用户承担安全责任。自动换气吹扫装置克服以上缺点，吹扫、流量控制、吹扫完成整
个过程实现自动控制，并可实现远程就地操作，既方便用户现场使用又增加了安全可靠性。
产品
展
示
JEFSO 正压控制系统
BARTEC 正压控制系统
MPC控制器
MPV 泄压阀
MPPC控制器
MPV 泄压阀
- 具有可视化的操作液晶界面，全程即时设定。 - 安全装置配备完善，现场视觉信号明了。 - 具有流量压力实时监控，远传报警及RS485通讯功能。 - 补偿电磁阀采用比例调节，耗气量少，维持压力精确 - 已取得独立的ATEX和Gost-R产品认证。
- 系统工作无需用电，纯气动控制，更加安全。 - 气动计时装置精度高，调节方便。 - 稳压装置自动闭环控制，自动补偿精度高。
JMPCS系列预启动吹扫系统
主要技术参数
优势及特点
JMPCS系列预启动吹扫系统
安装示意图
JMPCS系列预启动吹扫系统
接线图
JMPCS系列预启动吹扫系统
增安型电动机人工手动换气吹扫的隐患：
正压外壳型电动机必须配备完善的换气及正压保护系统。
增安型电动机是否可以人工手动换气吹扫： •手动换气吹扫依靠人工控制，可靠性差，容易产生误操作; •手动换气吹扫装置无法对电机内腔的压力进行监测，压力过低换气吹扫无效，压力过大可能损坏电机壳体; •手动换气吹扫装置无法监测换气流量，可能造成换气不足。换气不彻底存在安全隐患; •手动换气吹扫装置无法提供现场显示及远传信号，智能性及可靠性差;
JMPPCS系列正压控制系统
正压控制系统的组成
JMPPCS系列正压控制系统
正压控制系统流程图

电机正压通风系统在中俄东线压气站的应用及故障处理

- 64 -工业技术中俄东线是我国具有战略意义的重大项目，是国内四大油气战略通道的重要组成部分，是具备世界级水平的能源大动脉。

大型压气站承担着为干线增压的首要任务，作为压气站“心脏”的关键设备，压缩机及电机的安全平稳运行关系着整个中俄东线的天然气顺利输送。

由于压缩机厂房属于爆炸性气体环境危险区域1区，当机组检修管线打开或设备产生泄漏等情况发生时，厂房环境中的天然气可能进入电机内部，电机运转期间一旦出现火花，极易造成爆炸事故[1-2]。

为防止上述情况发生，该压气站在压缩机主电机外部设置一套正压通风系统，电机启动前利用洁净的压缩空气进行吹扫，将电机内部可燃气进行置换。

吹扫结束后，电机方可启动，压缩机启机时序继续进行。

而后利用压缩空气对电机外壳内部继续供气，弥补电机的空气泄漏量，确保电机内部始终保持一个微正压，即外壳内部压力始终高于外部环境压力，起到防止可燃气体进入电机内部的作用，实现电机防爆功能。

该压气站为每台防爆交流调速同步电动机配有1套D758型吹扫正压控制系统。

正压通风系统工作是否正常直接关系到压缩机组能否平稳启动运行，如问题发生在吹扫阶段会导致电机无法正常启动，影响压缩机启机，发生在泄漏补偿阶段会造成电机联锁跳闸停机。

自2020年压气站投产以来，正压通风装置设备稳定性强，电机防爆效果良好，压缩机组运行正常，为中俄东线安全稳定高效运行奠定了基础。

1 吹扫正压控制系统介绍正压通风系统主要由气源入口、控制单元、补气单元、泄压单元组成，如图1所示。

1.1 气源入口气体为仪表风，是通过空压机系统经增压、过滤、干燥后的非污染压缩空气，控制单元和补气旁路导入电机外壳，在吹扫阶段可以替换电机外壳内部所有可燃危险气体。

压缩空气质量会影响正压通风设备寿命，同时被吹扫系统保护的电器设备也会因使用不达标的气源而受到影响。

1.2 控制单元这是正压通风系统的核心部分，包括可视指示器、各类传感器、过滤调压阀、电子计时器、具有换向功能的吹扫阀，CLAPS 调节阀等。

正压型防爆电机吹扫过程多组分瞬态浓度场分析

第２３卷㊀第４期２０１９年４月㊀电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报Ｅｌｅｃｔｒｉｃ㊀Ｍａｃｈｉｎｅｓ㊀ａｎｄ㊀Ｃｏｎｔｒｏｌ㊀Ｖｏｌ２３Ｎｏ４Ａｐｒ.２０１９㊀㊀㊀㊀㊀㊀正压型防爆电机吹扫过程多组分瞬态浓度场分析于喜伟１ꎬ㊀孟大伟１ꎬ㊀李琼２(１.哈尔滨理工大学电气与电子工程学院ꎬ哈尔滨１５００８０ꎻ２.卧龙电气集团股份有限公司ꎬ浙江绍兴３１２０００)摘㊀要:以一台６.５ＭＷ正压型防爆电机为例ꎬ首次将多组分流体理论应用于正压型防爆电机ꎬ采用了有限元法对电机的安全性能进行了仿真分析ꎬ分别完成了模拟爆炸环境瞬态仿真计算和吹扫瞬态仿真计算 ꎬ得到了吹扫过程中爆炸性气体及清洁空气各组成成分的浓度变化云图ꎬ通过各部位的浓度云图能够得知电机内部是否存在吹扫死角ꎬ增强了安全性能ꎮ仿真结果经过防爆试验验证ꎬ计算数据满足精度要求ꎮ进一步优化了进气管道的布置方案ꎬ通过合理的调整进气管道开孔的位置㊁数量及大小提高了吹扫效率ꎬ节约了试验成本ꎬ同时也可以使电机快速启动ꎬ更好的服务工况ꎮ关键词:正压型防爆ꎻ多组分ꎻ流体场ꎻ瞬态分析ＤＯＩ:１０.１５９３８/ｊ.ｅｍｃ.２０１９.０４.００６中图分类号:ＴＭ３１５文献标志码:Ａ文章编号:１００７－４４９Ｘ(２０１９)０４－００４９－０７㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:２０１７－０８－３１基金项目:国家自然科学基金(５１２７５１３７)作者简介:于喜伟(１９８６ )ꎬ男ꎬ博士研究生ꎬ工程师ꎬ研究方向为高压感应电机的电磁场㊁流体场与温度场分析及电机结构设计ꎻ孟大伟(１９５６ )ꎬ男ꎬ博士ꎬ教授ꎬ博士生导师ꎬ研究方向为电机设计及电机内综合物理场计算ꎻ李㊀琼(１９８５ )ꎬ女ꎬ本科ꎬ工程师ꎬ研究方向为防爆电机㊁特种电机设计ꎮ通信作者:于喜伟Ｔｒａｎｓｉｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｕｒｇｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｏｓｉｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅｅｘｐｌｏｓｉｏｎ￣ｐｒｏｏｆｍｏｔｏｒｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉ￣ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｆｌｕｉｄｆｉｅｌｄＹＵＸｉ￣ｗｅｉ１ꎬ㊀ＭＥＮＧＤａ￣ｗｅｉ１ꎬ㊀ＬＩＱｉｏｎｇ２(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＨａｒｂｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＨａｒｂｉｎ１５００８０ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＷｏｌｏｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＧｒｏｕｐＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＳｈａｏｘｉｎｇ３１２０００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒꎬｔａｋｉｎｇａ６.５ＭＷｐｏｓｉｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅｅｘｐｌｏｓｉｏｎ￣ｐｒｏｏｆｍｏｔｏｒａｓａｎｅｘａｍｐｌｅꎬｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｍｕｌｔｉｃｏｍｐｏｎｅｎｔｆｌｕｉｄｗａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｐｏｓｉｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅｔｙｐｅｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐｒｏｏｆｍｏｔｏｒｆｏｒｔｈｅｆｉｒｓｔｔｉｍｅ.ＴｈｅｓａｆｅｔｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｗｉｔｈＦＥＡ. ｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄｅｘｐｌｏｓｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｂｌｏｗｉｎｇｗｅｒｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｃｏｍｐｌｅｔｅｄꎬａｎｄｔｈｅｎｅｐｈｏｇｒａｍｏｆｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｃｈａｎｇｅｏｆｅｘｐｌｏｓｉｖｅｇａｓａｎｄｃｌｅａｎａｉｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎｔｈｅｂｌｏｗｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ.Ｂｙｏｂｓｅｒｖｉｎｇｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｃｌｏｕｄｍａｐｏｆｅａｃｈｐａｒｔꎬｉｔｉｓｐｏｓｓｉｂｌｅｔｏｋｎｏｗｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｒｅｉｓａｐｕｒｇｅｄｅａｄａｎｇｌｅｉｎｓｉｄｅｔｈｅｍｏｔｏｒꎬｗｈｉｃｈｅｎｈａｎｃｅｓｔｈｅｓａｆｅｔｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ.Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐｒｏｏｆｔｅｓｔꎬａｎｄｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｄａｔａｍｅｅｔｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｐｒｅ￣ｃｉｓｉｏｎ.Ｔｈｒｏｕｇｈｒｅａｓｏｎａｂｌｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｏｆｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎꎬｎｕｍｂｅｒａｎｄｓｉｚｅｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔｐｉｐｅｏｐｅｎｉｎｇｓꎬｔｈｅｌａｙｏｕｔｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔｐｉｐｅｗａｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄꎬｗｈｉｃｈｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｐｕｒｇｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙꎬｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｔｅｓｔｃｏｓｔꎬａｎｄｓｐｅｅｄｓｕｐｔｈｅｍｏｔｏｒｓｔａｒｔｕｐｓｐｅｅｄꎬｓｏｔｈａｔｔｈｅｍｏｔｏｒｈａｓｂｅｔｔｅｒｓｅｒｖｉｃｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｐｏｓｉｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐｒｏｏｆꎻｍｕｌｔｉ￣ｃｏｍｐｏｎｅｎｔꎻｆｌｕｉｄｆｉｅｌｄꎻｔｒａｎｓｉｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ０㊀引㊀言防爆电机广泛应用于石油㊁化工等行业ꎬ按照防爆类型主要分为隔爆型㊁增安型㊁无火型及正压型ꎬ隔爆型电机是通过加厚机壳厚度及减小防爆间隙来实现防爆ꎬ这使得材料利用率很低[１－３]ꎬ且由于需要通过较高的水压试制ꎬ因此难以在大型电机里得到应用[４－６]ꎻ增安型和无火花型电机是通过减小定转子电晕来实现防爆ꎬ电机为了满足定子绕组脉冲试验ꎬ绕组设计极为复杂且成本很高ꎬ在行业里应用较少[７]ꎻ正压型电机起动前向电机内部吹入干燥的空气或惰性气体(氦气㊁二氧化碳㊁氮气等)ꎬ用来置换电机内部可能存在的爆炸性气体ꎬ使电机内部爆炸性气体的浓度降到爆炸极限以下ꎬ这一过程称为吹扫过程ꎮ在电机运行过程中也需要向电机内部不断通入少量保护气体ꎬ用以保持电动机内部压力大于外部压力ꎬ防止外部爆炸性气体再次进入电机内部ꎬ从而达到防爆的目的ꎮ正压型电机克服了其它防爆电机的主要缺点ꎬ近年来ꎬ随着正压保护装置逐渐完善及国际标准ＩＥＣ６００７９－２第６版正式发布ꎬ各大电机公司陆续将正压型防爆电机推向了市场ꎮ对正压型防爆电机ꎬ目前主要采用试验的方式来保证其安全性能[８－１０]ꎬ如此不仅成本高ꎬ且覆盖性不好ꎬ必须每台电机都要进行实验同时缺乏理论基础ꎬ难以为今后的设计提供参考依据ꎮ由于正压型防爆电机的应用历史较短ꎬ且分析的区域是由空气和爆炸性气体构成的多组分流体场ꎬ因而还没有开展其安全性能的模拟仿真研究ꎮ目前对多组分流体场的分析主要集中在石油化工领域ꎬ不但考虑了多组分的密度和粘度等自身特性影响[１１－１４]ꎬ有些还分析了多组分之间的相变㊁溶解㊁化学反应等因素[１５－１６]ꎬ在环境污染领域也偶有建树[１７]ꎮ而在电机领域的应用多为单一物质的流体场分析ꎬ文献[１８－１９]对电机的定子流体场进行了分析ꎬ文献[２０]计算了电机转子流体场ꎬ文献[２１]对无刷励磁机通风冷却进行了模拟ꎬ文献[２２]对电机的冷却器的流体场进行了优化ꎬ文献[２３]对电机的全域流体进行了预测ꎬ而对电机进行多组分流体场分析的文献尚未发现ꎮ本文以一台６.５ＭＷ正压型防爆电机为例ꎬ结合实际运行情况给出合理的基本假设与边界条件ꎬ并根据多组分流体力学原理ꎬ采用有限元法对电机的安全性能进行了仿真分析ꎬ得到了吹扫过程中不同时间下的各组分气体的浓度分布情况㊁防爆试验气体消耗量及总计吹扫时间ꎻ同时与防爆试验进行了对比ꎬ为今后正压型防爆电机安全性能的仿真分析提供了理论基础ꎻ最后对进气管道的布置进行了改进ꎬ为后续类似产品设计提供参考ꎮ１㊀物理模型电动机的基本参数如表１所示ꎮ表１㊀电机的基本参数Ｔａｂｌｅ１㊀Ｂａｓｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｐｒｏｔｏｔｙｐｅ电机参数数值型号ＹＺＹＫＫ６５００－２０功率/ＭＷ６.５极数２０电压/ｋＶ１１频率/Ｈｚ５０防护等级ＩＰ５５防爆等级ＥｘｐｘｄｅＩＩＴ３Ｇｂ安装场所Ｚｏｎｅ２(ＩＩＣ)㊁户内样机实物如图１所示ꎬ图２为根据电机实物确立的求解模型ꎬ因分析吹扫过程只与电机内部气体流体有关ꎬ所以建模时略去了强迫风机㊁轴承㊁接线盒等部件ꎬ而对电机内部的定子㊁转子和冷却管等部件都进行了详细绘制ꎮ图１㊀电机实物图Ｆｉｇ.１㊀Ｍｏｔｏｒｐｈｙｓｉｃａｌｍａｐ０５电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２３卷㊀在图２中定义的横向截面和纵向截面及点Ａ㊁Ｂ㊁Ｃ㊁Ｄ㊁Ｅ是用于仿真分析说明ꎬ在轴向截面上与点Ａ㊁Ｂ㊁Ｃ㊁Ｄ㊁Ｅ相对应点Ｆ㊁Ｇ㊁Ｈ㊁Ｉ㊁Ｊꎬ由于空间有限在此图中未示意ꎮ图２㊀求解模型Ｆｉｇ.２㊀Ｓｏｌｖｉｎｇｍｏｄｅｌ２㊀有限元数值仿真分析２.１㊀网格划分采用结构网格对模型进行划分ꎬ由于电机整体尺寸很大ꎬ内部又具有很多狭小空间ꎬ为了得到较好的网格质量需要将单元尺寸设置很小ꎬ共计单元数１９９３万ꎬ节点数３５２万ꎮ图３为网格剖分图ꎮ图３㊀网格剖分图Ｆｉｇ.３㊀Ｍｅｓｈｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ２.２㊀计算模型建立２.２.１㊀数学描述计算区域内由多种成分组成ꎬ流体的物性参数由每个组分流体的物性及其质量分率决定ꎬ各组分质量分率之和等于１ꎬ即:αｆ＝ðｎｉ＝１Ｙｉαｉꎻ(１)βｆ＝ðｎｉ＝１Ｙｉβｉꎻ(２)ðｎｉ＝１Ｙｉ＝１ꎮ㊀㊀㊀㊀(３)式中:αｉ为各组分流体密度ꎻβｉ为各组分流体动力粘度ꎻＹｉ表示各组分流体的质量分率ꎻαｆ为整体密度ꎻβｆ为整体动力粘度ꎻｎ为组分数ꎻ文中总组分为ｎ＝３(Ｈｅ㊁Ｏ２㊁Ｎ２)ꎬ各组分流体密度分别取为０.１６２５㊁１.２９９９㊁１.１３８ｋｇ/ｍ３ꎬ各组分流体动力粘度分别取为１.９９ˑ１０－５㊁１.９１９ˑ１０－５㊁１.６６３ˑ１０－５ｋｇ/ｍｓꎮ采用ＳｐｅｃｉｅｓＴｒａｎｓｐｏｒｔ模型ꎬ求解时利用质量守恒方程对流体流动进行控制ꎬ如式(４)所示ꎻ且由于流体粘性的作用ꎬ流体流动满足动量守恒方程ꎬ如式(５)所示ꎻ吹扫过程的流动状态由雷诺数进行判断ꎬ如式(６)所示ꎬ经过计算雷诺数为９０８５５ꎬ远大于４０００ꎬ流动状态属于湍流ꎬ采用了标准的湍流ｋ－ε模型ꎬ如式(７)所示ꎮ质量守恒方程为∂ρ∂ｔ＋ｕ∂(ρｕ)∂ｘ＋ｖ∂(ρｖ)∂ｙ＋ｗ∂(ρｗ)∂ｚ＝０ꎮ(４)动量守恒方程为:∂(ρｕ)∂ｔ＋∂(ρｕｕ)∂ｘ＋∂(ρｕｖ)∂ｙ＋∂(ρｕｗ)∂ｚ＝－∂ｐ∂ｘ＋∂τｘｘ∂ｘ＋∂τｙｘ∂ｙ＋∂τｚｘ∂ｚ＋Ｆｘꎻ∂(ρｖ)∂ｔ＋∂(ρｖｕ)∂ｘ＋∂(ρｖｖ)∂ｙ＋∂(ρｖｗ)∂ｚ＝－∂ｐ∂ｙ＋∂τｘｙ∂ｘ＋∂τｙｙ∂ｙ＋∂τｚｙ∂ｚ＋Ｆｙꎻ∂(ρｗ)∂ｔ＋∂(ρｗｕ)∂ｘ＋∂(ρｗｖ)∂ｙ＋∂(ρｗｗ)∂ｚ＝－∂ｐ∂ｘ＋∂τｘｚ∂ｘ＋∂τｙｚ∂ｙ＋∂τｚｚ∂ｚ＋Ｆｚꎮüþýïïïïïïïïïïïïïïïï(５)式中:ｐ为流体微元体上的压力ꎻτｘｘ㊁τｘｙ和τｘｚ为粘性应力τ沿ｘ㊁ｙ和ｚ方向的分量ꎻＦｘ㊁Ｆｙ和Ｆｚ为微元体上的体积力ꎮ雷诺数方程为Ｒｅ＝ρｖｄ/βꎮ(６)式中:ρ为密度１.２９ｋｇ/ｍ３ꎻｖ为流速３０ｍ/ｓꎻｄ为管道直径０.０４２ｍꎬβ为粘度１.７８９ˑ１０－５ｋｇ/ｍｓꎮ湍流方程为:１５第４期于喜伟等:正压型防爆电机吹扫过程多组分瞬态浓度场分析∂(ρｋ)∂ｔ＋∂(ρｋｕｉ)∂ｘｉ＝∂∂ｘｊμ＋μｔσｋæèçöø÷∂ｋ∂ｘｊ[]＋Ｇｋ＋Ｇｂ－ρε－ＹＭ＋Ｓｋꎬ∂(ρε)∂ｔ＋∂(ρεｕｉ)∂ｘｉ＝∂∂ｘｊμ＋μｔσεæèçöø÷∂ε∂ｘｊ[]＋εｋ(Ｇｋ＋Ｃ１εＧｂ)－Ｃ２ερε２ｋ＋Ｓεꎮüþýïïïïïïïïï(７)式中:ｋ为湍动能ꎻε为湍动能耗散率ꎻｕｉ为ｉ方向速度ꎻμ为动力粘度ꎻＧｋ为由于平均速度梯度引起的湍动能ｋ的产生项ꎬＧｂ是由于浮力引起的湍动能ｋ的产生项ꎬＹＭ代表可压湍流中脉动扩张的贡献ꎬＳｋ和Ｓε为自定义的源项ꎬ当流动为不可压且不考虑用户自定义的源项时ꎬＧｂ＝０ꎬＹＭ＝０ꎬＳｋ＝０ꎬＳε＝０ꎻμｔ为湍动粘度ꎬ可以表示成ｋ和ε的函数ꎬ即μｔ＝ρＣμε２/ｋꎬ根据Ｌａｕｎｄｅｒ和Ｓｐａｌｄｉｎｇ学者给出的推荐值及后来的实验验证ꎬＣ１ε＝１.４４ꎬＣ２ε＝１.９２ꎬＣμ＝０.０９ꎬσｋ＝１.０ꎬσε＝１.３ꎮ２.２.２㊀基本假设１)不考虑多组分之间化学反应ꎻ２)气体在整个运动过程中温度不变ꎻ３)电机内气体处于常压下ꎬ忽略流体域内流体浮力和重力的影响ꎻ４)流体流速远小于声速ꎬ即把电机内流体作为不可压缩流体处理ꎮ２.２.３㊀边界条件２.２.３.１㊀模拟爆炸环境瞬态仿真计算１)电机安装场所为Ｚｏｎｅ２(ＩＩＣ)ꎬ主要爆炸气体为Ｈ２和Ｃ２Ｈ２ꎬ模拟爆炸气体采用Ｈｅ(防爆试验时常使用Ｈｅ模拟爆炸气体ꎬ因Ｈｅ密度与氢气相近ꎬ且为惰性气体)ꎮ２)电机内部初始为空气(由２１％的Ｏ２和７９％的Ｎ２组成)ꎮ３)从电机入口通入浓度１００％的Ｈｅꎬ采用速度入口ꎬ速度为３０ｍ/ｓꎮ４)采用压力出口ꎮ５)计算的结束条件为:Ｈｅ在各个取样点的浓度不低于７０％(按照防爆标准要求)ꎮ２.２.３.２㊀吹扫瞬态仿真计算１)结合真实试验过程ꎬ 模拟爆炸环境后将对电机进行吹扫试验ꎬ因此以模拟爆炸环境的结束状态作为吹扫瞬态计算的初始状态ꎮ２)向电机内部吹入空气(由２１％的Ｏ２和７９％的Ｎ２组成)ꎬ采用速度入口ꎬ速度为３０ｍ/ｓꎮ３)采用压力出口ꎮ４)计算的结束条件为:Ｈｅ在各个取样点的浓度不高于１％(按照防爆标准要求)ꎮ２.３㊀计算结果本文的所有分析均为瞬态过程ꎬ为了获取不同时刻的各组分的浓度情况ꎬ每隔２４０ｓ进行一次数据存储ꎬ图４为模拟爆炸环境瞬态计算的ｔ＝１６８０ｓ时Ｈｅ浓度分布云图ꎬ当ｔ＝１６８０ｓ时计算域内所有位置Ｈｅ浓度都达到７０％以上ꎬ完成了模拟爆炸环境ꎬ所消耗的Ｈｅ总量为Ｑ＝７１ｍ３ꎮ根据保存下来的不同时刻浓度数据ꎬ可以获得电机不同取样点的各组分浓度随着时间变化曲线ꎬ如图５所示ꎮ图４㊀ｔ＝１６８０ｓ时的Ｈｅ浓度分布云图Ｆｉｇ.４㊀Ｗｈｅｎｔ＝１６８０ｓꎬｔｈｅＨｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｌｏｕｄｍａｐ图５㊀模拟爆炸环境时各组分浓度变化曲线Ｆｉｇ.５㊀Ｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｃｈａｎｇｅｃｕｒｖｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｅｘｐｌｏｓｉｖｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ图６为吹扫瞬态计算ｔ＝５０４０ｓ时的Ｈｅ浓度２５电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２３卷㊀分布云图ꎬ图中所有位置Ｈｅ浓度都降低到１％以下ꎬ且无吹扫死角ꎬ吹扫时间为３３６０ｓꎬ最小换气量１４２ｍ３ꎮ图７为吹扫瞬态计算时电机不同取样点的各组分浓度随着时间变化曲线ꎮ图６㊀ｔ＝５０４０ｓ时的Ｈｅ浓度分布云图Ｆｉｇ.６㊀Ｗｈｅｎｔ＝５０４０ｓꎬｔｈｅＨｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｌｏｕｄｍａｐ图７㊀吹扫时各组分浓度变化曲线Ｆｉｇ.７㊀Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｃｈａｎｇｅｃｕｒｖｅｄｕｒｉｎｇｐｕｒｇｉｎｇ３㊀防爆试验样机装配后进行了防爆试验ꎬ图８(ａ)为试验时在电机外表面设置浓度测试点ꎬ机座上有６处ꎬ冷却器上有４处ꎬ图８(ｂ)是在通过仪器进行各点浓度测量ꎮ进行爆炸环境试验:当所有测试点Ｈｅ浓度都达到７０％以上时用新鲜空气进行吹扫试验:当所有测试点Ｈｅ浓度都达到１％以下时ꎬ吹扫时间为５８ｍｉｎꎬ最小换气量１５０ｍ３ꎮ仿真计算结果与试验数据相比ꎬ吹扫时间与最小换气量的相对误差分别为５.３３％和３.４４％ꎬ满足工程精度要求ꎮ图８㊀防爆试验Ｆｉｇ.８㊀Ｅｘｐｌｏｓｉｏｎｔｅｓｔ４㊀改进由仿真结果可以看出ꎬ在吹扫过程中图７的Ｃ点Ｈｅ浓度降低最慢ꎬ图６纵向截面图的中部浓度降低较慢(即转子内部的浓度降低较慢)ꎮ浓度降低速度主要与进气管道布置有关ꎬ因此对进气管道进行了改进ꎮ改进前后的进气管道如图９所示ꎬ改进后Ａ端比Ｂ端的开孔略大ꎬ可以提高Ｃ点侧的浓度降低速度ꎬ改为两排进气使中部的进气量增多ꎬ提高中部浓度降低速度ꎮ图９㊀改进前后的进气管道对比图Ｆｉｇ.９㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｉｎｔａｋｅｐｉｐｅｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ图１０为改进进气管道后模拟爆炸环境瞬态计３５第４期于喜伟等:正压型防爆电机吹扫过程多组分瞬态浓度场分析算ｔ＝１２６０ｓ时的Ｈｅ浓度分布云图ꎬ所有位置Ｈｅ浓度都达到７０％以上ꎬ所消耗的Ｈｅ总量Ｑ＝５３ｍ３ꎮ与改进前相比ꎬＨｅ用量降低了２５％ꎮ图１１为改进进气管道后模拟爆炸环境瞬态计算时各组分浓度随着时间变化曲线ꎮ图１０㊀改进后ｔ＝１２６０ｓ时的Ｈｅ浓度分布云图Ｆｉｇ.１０㊀ｔ＝１２６０ｓｔｈｅＨｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｌｏｕｄｍａｐａｆｔｅｒｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ图１１㊀改进后模拟爆炸环境时各组分浓度变化曲线Ｆｉｇ.１１㊀Ｃｈａｎｇｅｃｕｒｖｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ㊀㊀㊀ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｓｉｍｕｌａｔｅｄｅｘｐｌｏｓｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｆｔｅｒｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ图１２为改进进气管道后吹扫瞬态计算ｔ＝３７８０ｓ时的Ｈｅ浓度分布云图ꎬ图中所有位置Ｈｅ浓度都降低到１％以下ꎬ吹扫时间为２５２０ｓꎬ较改进前减少了２５％ꎬ极大提高了吹扫效率ꎮ同时ꎬ转子内部浓度降低速度已经有所提高ꎮ图１３为改进进气管道后吹扫瞬态计算时各组分浓度随着时间变化曲线ꎬ从曲线中可以看出Ｃ点侧的浓度降低速度已经明显提高ꎮ图１２㊀改进后ｔ＝３７８０ｓ时的Ｈｅ浓度分布云图Ｆｉｇ.１２㊀ｔ＝３７８０ｓｔｈｅＨｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｌｏｕｄｍａｐａｆｔｅｒｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ图１３㊀改进后吹扫时各组分浓度变化曲线Ｆｉｇ.１３㊀Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｃｈａｎｇｅｃｕｒｖｅｄｕｒｉｎｇｐｕｒｇｉｎｇａｆｔｅｒｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ５㊀结㊀论本文对通过对６.５ＭＷ正压型防爆电机安全性能研究ꎬ可以得到如下结论:１)仿真结果与防爆试验数据吻合ꎬ说明采用多组分流体场有限元法对电机安全性能进行仿真是可行的ꎮ２)通过该仿真方式能够得到任一时间任一位置的气体浓度分布情况ꎬ可以得知电机内部是否存在吹扫死角ꎬ增强了电机安全性ꎮ３)合理布置进气管道ꎬ能够节约试验成本ꎬ提高吹扫效率ꎬ也加速了电机启动ꎮ参考文献:[１]㊀杜爱娟.矿用隔爆型变频一体机水冷结构设计及散热研究４５电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２３卷㊀[Ｄ].济南:山东大学ꎬ２０１５.[２]㊀何惠明.隔爆变频一体式电机关键技术研究[Ｄ].沈阳:沈阳工业大学ꎬ２０１２.[３]㊀郭俭.隔爆电机三维涡流场分析与计算[Ｄ].沈阳:沈阳工业大学ꎬ２００９.[４]㊀ＤＩＮＧＪｉｅꎬＺＨＡＮＧＰｉｎｇ.Ｃｏｕｐｌｅｄ３Ｄｆｌｕｉｄｆｉｅｌｄ＆ｔｈｅｒｍａｌｆｉｅｌｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｉｎｅ￣ｕｓｅｄｅｘｐｌｏｓｉｏｎ￣ｐｒｏｏｆｉｎｔｅｇｒａｔｉｖｅｖａｒｉａｂｌｅ￣ｆｒｅ￣ｑｕｅｎｃｙｍｏｔｏｒ[Ｊ].ＥｌｅｃｔｒｉｃＭａｃｈｉｎｅｓａｎｄＣｏｎｔｒｏｌꎬ２０１５ꎬ１９(７):２７.[５]㊀ＬＩＵＣｈｅｎｙａｎｇꎬＺＨＥＮＧＸｉａｏｑｕａｎꎬＹＩＮＭｏ.ＴｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆＨｌｅｖｅｌｔｈｅｒｍａｌ￣ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｏｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎ￣ｐｒｏｏｆｍｏｔｏｒｗｉｔｈｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｌｏｗｖｏｌｔａｇｅ[Ｃ]//２０１５ＩＥＥＥ１１ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎｔｈｅＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓꎬＪｕｌｙ１９－２２ꎬ２０１５ꎬＳｙｄｎｅｙꎬＡｕｓｔｒａｌｉａ.２０１５:６２４－６２７.[６]㊀ＷＡＮＧＹｕꎬＨＥＨｕｉｍｉｎｇꎬＷＡＮＧＪｉａｙｉｎꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｎｏｖｅｌｗａｔｅｒｃｏｏｌｉｎｇｊａｃｋｅｔｆｏｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎ￣ｐｒｏｏｆｍｏｔｏｒ[Ｃ]//２０１３Ｉｎｔｅｒｎａ￣ｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＭａｃｈｉｎｅｓａｎｄＳｙｓｔｅｍｓꎬＯｃｔ.２６－２９ꎬ２０１３ꎬＢｕｓａｎꎬＳｏｕｔｈＫｏｒｅａ.２０１３:６９１－６９４.[７]㊀朱孟华.高压增安型电机绕组防电晕试验研究[Ｊ].防爆电机ꎬ２００９ꎬ４４(１５０):４４.ＺＨＵＭｅｎｇｈｕａ.Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅａｎｔｉｃｏｒｏｎａｔｅｓｔｏｆｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｉｎ￣ｃｒｅａｓｅｄｓａｆｅｔｙｍｏｔｏｒｗｉｎｄｉｎｇｓ[Ｊ].ＥｘｐｌｏｓｉｏｎＰｒｏｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＭａ￣ｃｈｉｎｅꎬ２００９ꎬ４４(１５０):４４.[８]㊀应一ꎬ魏桂梅.正压型防爆电机的相关试验[Ｊ].防爆电机ꎬ２０１１ꎬ４６(１５９):３１.ＹＩＮＧＹｉꎬＷＥＩＧｕｉｍｅｉ.Ｂｒｉｅｆｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｔｅｓｔｏｆｐｒｅｓ￣ｓｕｒｉｚｅｄｅｘｐｌｏｓｉｏｎ￣ｐｒｏｏｆｍｏｔｏｒ[Ｊ].ＥｘｐｌｏｓｉｏｎＰｒｏｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＭａ￣ｃｈｉｎｅꎬ２０１１ꎬ４６(１５９):３１.[９]㊀许春家.正压型防爆电机的防爆原理与设计[Ｊ].防爆电机ꎬ２００８ꎬ４３(１４３):８.ＸＵＣｈｕｎｊｉａ.Ｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐｒｏｏｆｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐｒｏｏｆｍｏｔｏｒ[Ｊ].ＥｘｐｌｏｓｉｏｎＰｒｏｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＭａｃｈｉｎｅꎬ２００８ꎬ４３(１４３):８.[１０]㊀张文.１５ＭＷ正压型电机的设计与研制[Ｄ].上海:上海交通大学ꎬ２０１４.[１１]㊀邸元ꎬ吴玉树ꎬ鞠斌山.裂缝性油藏二氧化碳驱的多组分数值计算模型[Ｊ].西南石油大学学报ꎬ２０１５ꎬ３７(２):９３.ＤＩＹｕａｎꎬＷＵＹｕｓｈｕꎬＪＵＢｉｎｓｈａｎ.Ｍｏｄｅｌｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｃｏｍｐｏｓｉ￣ｔｉｏｎａｌｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＣＯ２ｆｌｏｏｄｉｎｇｉｎｆｒａｃｔｕｒｅｄｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈｗｅｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０１５ꎬ３７(２):９３.[１２]㊀李轶.多相流测量技术在海洋油气开采中的应用与前景[Ｊ].清华大学学报ꎬ２０１４ꎬ５４(１):８８.ＬＩＹｉ.Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｏｆｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｆｌｏｗｍｅｔｅｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒｏｃｅａｎｏｉｌａｎｄｇａｓｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｓ￣ｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０１４ꎬ５４(１):８８.[１３]㊀何淼ꎬ柳贡慧ꎬ李军ꎬ等.多相流全瞬态温度压力场耦合模型求解及分析[Ｊ].石油钻探技术ꎬ２０１５ꎬ４３(２):２５.ＨＥＭｉａｏꎬＬＩＧｏｎｇｈｕｉꎬＬＩＪｕｎꎬｅｔａｌ.Ｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｕｌｌｙｔｒａｎｓｉｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｕｐｌｉｎｇｍｏｄｅｌｆｏｒｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｆｌｏｗ[Ｊ].ＰｅｔｒｏｌｅｕｍＤｒｉｌｌｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓꎬ２０１５ꎬ４３(２):２５. [１４]㊀邓慧ꎬ白焰.用扩散层模型与多相流方法对空冷凝汽器逆流管内凝结与流动的数值模拟[Ｊ].中国电机工程学报ꎬ２０１７ꎬ３７(３):８２６.ＤＥＮＧＨｕｉꎬＢＡＩＹａｎ.Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｆｌｏｗａｎｄｃｏｎｄｅｎ￣ｓａｔｉｏｎｉｎａｉｒｃｏｏｌｅｄｃｏｎｄｅｎｓｅｒｒｅｆｌｕｘｔｕｂｅｗｉｔｈｄｉｆｆｕｓｉｏｎｌａｙｅｒｍｏｄｅｌａｎｄｍｕｌｔｉｐｈａｓｅ￣ｆｌｏｗａｐｐｒｏａｃｈ[Ｊ].ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥꎬ２０１７ꎬ３７(３):８２６.[１５]㊀付宇航ꎬ赵述芳ꎬ王文坦ꎬ等.多相/多组分ＬＢＭ模型及其在微流体领域的应用[Ｊ].化工学报ꎬ２０１４ꎬ６５(７):２５３５.ＦＵＹｕｈａｎｇꎬＺＨＡＯＳｈｕｆａｎｇꎬＷＡＮＧＷｅｎｔａｎꎬｅｔａｌ.ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌａｔｔｉｃｅＢｏｌｔｚｍａｎｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｕｌｔｉｐｈａｓｅ/ｍｕｌｔｉｃｏｍ￣ｐｏｎｅｎｔｆｌｏｗｉｎｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ[Ｊ].ＣＩＥＳＣＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１４ꎬ６５(７):２５３５.[１６]㊀陈益峰ꎬ周创兵ꎬ童富果ꎬ等.多相流传输ＴＨＭ全耦合数值模型及程序验证[Ｊ].岩石力学与工程学报ꎬ２００９ꎬ２８(４):６４９.ＣＨＥＮＹｉｆｅｎｇꎬＺＨＯＵＣｈｕａｎｇｂｉｎｇꎬＴＯＮＧＦｕｇｕｏꎬｅｔａｌ.Ａｎｕｍｅｒｉ￣ｃａｌｍｏｄｅｌｆｏｒｆｕｌｌｙｃｏｕｐｌｅｄＴＨＭｐｒｏｃｅｓｓｅｓｗｉｔｈｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｆｌｏｗａｎｄｃｏｄｅｖａｌｉｄａｔｉｏｎ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｏｃｋＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２００９ꎬ２８(４):６４９.[１７]㊀黄璐ꎬ赵成刚.基于复合混合物理论的热－水力－力学污染物输运模型[Ｊ].北京交通大学学报ꎬ２００９ꎬ３３(３):９３.ＨＵＡＮＧＬｕꎬＺＨＡＯＣｈｅｎｇｇａｎｇ.Ａｔｈｅｒｍｏｈｙｄｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｎ￣ｔａｍｉｎａｎｔｔｒａｎｓｐｏｒｔｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎｈｙｂｒｉｄｍｉｘｔｕｒｅｔｈｅｏｒｙ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｅｉｊｉｎｇＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２００９ꎬ３３(３):９３. [１８]㊀韩家德ꎬ杜鹏ꎬ路义萍.凸极电机定子风路变化对热流场影响[Ｊ].电机与控制学报ꎬ２０１６ꎬ２０(１２):５９.ＨＡＮＪｉａｄｅꎬＤＵＰｅｎｇꎬＬＵＹｉｐｉｎｇ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｓｔａｔｏｒｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｄｕｃｔｓｃｈａｎｇｅｓｏｎｔｈｅｒｍａｌａｎｄｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｆｓａｌｉｅｎｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ[Ｊ].ＥｌｅｃｔｒｉｃＭａｃｈｉｎｅｓａｎｄＣｏｎｔｒｏｌꎬ２０１６ꎬ２０(１２):５９. [１９]㊀温嘉斌ꎬ侯健ꎬ于喜伟.定子通风槽钢对中型高压电机内温度场的影响[Ｊ].电机与控制学报ꎬ２０１６ꎬ２０(８):４０.ＷＥＮＪｉａｂｉｎꎬＨＯＵＪｉａｎꎬＹＵＸｉｗｅｉ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｔａｔｏｒｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｃｈａｎｎｅｌｏｎｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｉｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅ￣ｓｉｚｅｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｍｏｔｏｒ[Ｊ].ＥｌｅｃｔｒｉｃＭａｃｈｉｎｅｓａｎｄＣｏｎｔｒｏｌꎬ２０１６ꎬ２０(８):４０. [２０]㊀李伟力ꎬ李丹ꎬ李金阳.水轮发电机转子通风道堵塞时的耦合场分析[Ｊ].电机与控制学报ꎬ２０１７ꎬ２１(１):３０.ＬＩＷｅｉｌｉꎬＬＩＤａｎꎬＬＩＪｉｎｙａｎｇ.Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｅｒａｔｏｒｒｏｔｏｒｃｏｕｐｌｉｎｇｆｉｅｌｄｏｎｒｏｔｏｒｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｄｕｃｔｂｌｏｃｋｅｄ[Ｊ].ＥｌｅｃｔｒｉｃＭａ￣ｃｈｉｎｅｓａｎｄＣｏｎｔｒｏｌꎬ２０１７ꎬ２１(１):３０.[２１]㊀路义萍ꎬ张东学ꎬ孙博ꎬ等.某无刷励磁机通风冷却数值模拟研究[Ｊ].电机与控制学报ꎬ２０１６ꎬ２０(６):２６.ＬＵＹｉｐｉｎｇꎬＺＨＡＮＧＤｏｎｇｘｕｅꎬＳＵＮＢｏꎬｅｔａｌ.Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａ￣ｔｉｏｎｏｆｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｂｒｕｓｈｌｅｓｓｅｘｃｉｔｅｒ[Ｊ].ＥｌｅｃｔｒｉｃＭａｃｈｉｎｅｓａｎｄＣｏｎｔｒｏｌꎬ２０１６ꎬ２０(６):２６.[２２]㊀温嘉斌ꎬ郑军ꎬ于喜伟.ＹＫＫ中型高压异步电动机换热分析与冷却器优化[Ｊ].电机与控制学报ꎬ２０１５ꎬ１９(９):３４.ＷＥＮＪｉａｂｉｎꎬＺＨＥＮＧＪｕｎꎬＹＵＸｉｗｅｉ.ＨｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃｏｏｌｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＹＫＫｍｅｄｉｕｍｓｉｚｅｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅａｓｙｎ￣ｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ[Ｊ].ＥｌｅｃｔｒｉｃＭａｃｈｉｎｅｓａｎｄＣｏｎｔｒｏｌꎬ２０１５ꎬ１９(９):３４.[２３]㊀孟大伟ꎬ何金泽ꎬ夏云彦ꎬ等.箱式ＹＪＫＫ紧凑型中型高压电动机全域流体预测[Ｊ].电机与控制学报ꎬ２０１２ꎬ１６(１２):６６.ＭＥＮＧＤａｗｅｉꎬＨＥＪｉｎｚｅꎬＸＩＡＹｕｎｙａｎ.Ａｌｌ￣ａｒｏｕｎｄｆｌｕｉｄｆｏｒｅｃａｓｔｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｃｏｍｐａｃｔｍｅｄｉｕｍｓｉｚｅｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｍｏｔｏｒ[Ｊ].Ｅｌｅｃ￣ｔｒｉｃＭａｃｈｉｎｅｓａｎｄＣｏｎｔｒｏｌꎬ２０１２ꎬ１６(１２):６６.(编辑:刘琳琳)５５第４期于喜伟等:正压型防爆电机吹扫过程多组分瞬态浓度场分析。

2022年我国防爆电机行业现状分析

2022年我国防爆电机行业现状分析日前，由中国煤炭机械工业协会主办的防爆电机行业“十三五”规划进展专题研讨会在辽宁抚顺召开，会议总结了“十二五”中国防爆电机行业取得的进步和进展中的不足，同时还布局了“十三五”防爆电机行业进展。

目前中国是防爆电机的第一生产大国，产品质量和国际同类产品持平，部分接近国际先进水平，估计在“十三五”末期达到世界领先水平。

行业现状电机行业是一个传统的行业，是国民经济的基础产业，防爆电机是21世纪70年月初期，为了满意我国煤炭、石化行业进展开发研制的专用电机，是使用在上述行业中风机、水泵、压缩机、机床中的主要动力设备。

近年来，随着中国经济的高速进展，石油化工、煤炭行业对防爆电机的需求也越来越多，从而也促进了我国防爆电机行业的进展，防爆电机企业总数处于增长态势。

据不完全统计，目前全国共有防爆电机生产制造企业100多家，防爆电机协会会员单位77家，其中绝大多数企业不仅生产防爆电机产品，同时还生产一般电机产品，煤矿专业电机生产企业占15%左右。

快速进展的经济对能源的需求日益增长，使得煤炭、石油、化工行业经营状况明显好转。

同时，煤炭、石油、化工行业对平安生产和生产效率越来越重视，对防爆电机的需求呈增长趋势。

2022年防爆电机行业主要用户经营效益普遍不佳，导致整个防爆电机行业市场需求萎缩，行业竞争激烈，综合经济效益持续下滑，经营压力增加。

从22家参加调查的行业企业统计数据汇总分析来看，上半年防爆电机产量较上年同期略有下滑，订货量与销售量分别下滑13%、8.7%;产成品库存大幅增加;防爆电机产品量价齐跌，致使防爆电机销售产值下滑较多;由于产销规模的下降，而成本、费用持续增加，导致盈利大幅下滑。

行业经济整体运营质量同比消失下降。

上半年行业总产量2892万kW，较去年同期削减261万kW，降低了8.3%;防爆电机产量542万kW，同比削减120万kW，下降了18.1%;高压防爆电机产量259万kW，同比削减45万kW，下降14.9%;低压防爆电机产量232万kW，同比削减56万kW，削减24.3%;防爆电机销量535万kW，同比削减137万kW，下降20.4%;防爆电机累计订货446万kW，同比削减123万kW，下降21.5%。

增安Ex e高压防爆电机增加预起动吹扫系统的标准和依据

LOGO增安型Ex e高压防爆电机增加预起动吹扫系统的依据及标准Provided By：Rocky WangHot line: +86015618648699技术标准背景近年来，随着电机工业的高速发展，国际电工委员会IEC 关于防爆电机产品的技术标准的进一步完善，对Ex e 增安型防爆电机的安全性和可靠性要求也越来越严格。

业内人士发现，高压Ex e和非易燃Ex n电机在起动期间，由于负载增加的原因容易产生易燃火花、电弧、和热颗粒等点火源。

若起动过程中电机内腔存在易燃易爆性气体环境，将可能造成不可估量的损失。

中国南海钻井平台上曾出现过由于增安型电机启动时打火引燃钻井平台的事故，大庆石化同步电机也曾出现过起车打火造成整个车间爆炸的惨剧。

最新实施的国家标准GB3836.3-2010 《爆炸性环境第3部分：由增安型“e”保护的设备》中将对增安型电机是否需加装预起动吹扫装置有明确的定义。

国标GB 3836.3-2010 条款5.2.4.3中对“鼠笼转子电动机”转子部分如下描述：绝大多数高压1KV 以上电机，该试验难以通过如条款5.2.4.3所述，需依据下表评定转子结构气隙火花危险因数，特性数值系数转子笼结构焊接转子笼2铸铝转子笼≥200kW每极1铸铝转子笼＜200kW每极0极数2极2 4-8极1＞8极0额定功率＞500kW每极2＞200～500kW每极1≤200kW每极0转子中径向冷却风道是：L＜200mm（见注释1）2是：L≥200mm（见注释1）1否0转子或定子斜槽是：＞200kW每极2是：≤200kW每极0否0转子悬伸件不符合（见注释2）2符合（见注释2）0温度组别T1/T22 T31≥T40注释1：L为铁芯端部的长度，试验表明火花发生主要在靠近铁芯端部的风道上。

注释2：转子悬伸部件应设计能消除断续接触，并在温度组别内运行，符合这一规定的则系数为0，否则为2。

表4 对于鼠笼转子点火危险因数的气隙的潜在的气隙火花危险评价若危险因数综合大于6，电机或代表性试样应按照条款 6.2.3.2 中的规定进行试验（见下页），或电机采用“特殊措施”（预起动通风吹扫），确保电机在起动过程中外壳内不存在爆炸性气体环境。

正压通风吹扫装置

英国EXPO_SHCOMER正压装置时序简介：在电动机起车前，吹扫气体（新鲜的空气或氮气）通过控制单元进入电机内腔，对电机内腔原有气体进行有效的置换，将内腔的气体由顶部泄压阀排出，吹扫完成后泄压阀自动关闭，同时装置会给出起车信号，电机进入保压及泄漏补偿状态（由于同步电机体积较大，泄漏点相对较多，因此电机直接进入泄漏补偿状态）。

在电机运行过程中电机内腔压力始终高于外界压力（至少50 Pa），防止可燃性气体进入壳体内部，当出现压力偏低或失压状态时，不能保证正常的泄漏补偿时，正压换气系统会给出信号，PLC接到信号后，自动报警或切断电机电源。

在电机壳体上设有压力监测点，可监测电机内腔的最低压力、中间压力、泄漏补偿压力，同时在换气系统的泄压阀上设有高、低压监测点，以上监测点可将采集到的压力信号分别传送给最低压力传感器、中间压力传感器、泄漏补偿压力传感器、吹扫流量传感器，以便系统进行相应的动作。

对正压型电动机换气系统工作流程大致可分以下五步：1）吹扫气体进入电机壳体：当气源压力达到装置的规定值时（5-10bar）, 吹扫气体通过吹扫阀进入电机腔体。

此时装置不会发出远传信号，控制单元上的现场指示器颜色保持不变（红色/黑色）。

见流程图1。

2）增压预吹扫：由于吹扫气体不断进入电机壳体，电机内腔形成一个初始的内部压力，通过电机壳体上所设的压力监测点，将采集到的最低压力和中间压力信号反馈给系统，系统做出相应的动作，泄压阀上的泄气阀进行预吹扫。

同时装置会发出警报/增压(ALARM/PRESSURIZED)和中间压力(INTERMEDIATE PRESSURE)的远传信号到PLC中，控制单元上的现场指示器颜色发生变化（绿色/黑色）。

见流程图2。

3）启动定时吹扫：泄压阀上的泄气阀的流量将随腔体压力的增大而增大，同时泄压阀上设有的压力监测点将采集到的信号传给吹扫流量传感器，传感器发出信号启动计时器，控制单元上的现场指示器颜色发生变化（绿色/黄色）。

高压防爆电机用正压吹扫装置现状(续)

高压防爆电机用正压吹扫装置现状(续)在<<高压防爆电机用正压吹扫装置现状>>一文中，大体介绍了吹扫装置在大型防爆电机上的应用。

目前，吹扫装置分为两种: 正压型吹扫装置和预启动吹扫装置。

正压型吹扫装置理想的匹配电机是:正压壳体型电机。

一个2000KW的电机壳体泄漏量，能做到300NL/min 水平。

壳体密封好,气源经济性好，也有利于正压型吹扫装置的泄漏补偿响应速度。

预启动吹扫装置，主要用于增安型电机，做为一种增安措施，在电机启动前，通过向电机壳体内吹入定量（额定流量＊吹扫时长）的”仪表风”，扫除可能存在的易爆气体，从而确保增安电机启动安全。

这两种吹扫装置最根本的区别：预启动吹扫装置，只在电机启动前吹扫换气，吹扫结束后不象正压吹扫装置一样，转入微正压保压工况。

在现场应用中，增安电机配预启动吹扫装置，同时在电机旁边还配有可燃气体探测装置，一般是双支冗余配置。

这样，电机在启动运行后，由可燃气体报警站岗。

为了获得更好一些的防爆效果，或者说增加一种同时工作的防爆措施，以提高防爆可靠性！一个可选的非标方法是：吹扫完成后，通过另一可选气路分支，恒流量持续向电机内吹气，从而产生一微正压，比如说3mbar。

这个微正压在电机转速稳定时，还易于保持。

对于大、中型电机，一旦开机投入运行，常年开机，转速在大多数时间内，处于稳定状态。

配备了高压变频器的电机除外。

一旦电机转速变动，比如启/停时，壳体内气流扰动，由于是恒流量吹气，缺乏动态补气能力，壳体压波动幅度大时，会造成短暂负压！如果按正压防爆规范，需立即开始重新大流量吹扫换气！换个角度看，大中型电机的启、停，需现场和中控配合完成，也就说电机启、停的时间点是可控的！最简单的办法是：在电机启、停前，人为加大吹扫装置向电机内的吹气量，使壳体压由3mbar 上升到10mbar以上，此时再启、停电机，待转速稳定后，再回到微正压3mbar状态。

这样就能保证电机在启、停和正常运行时，壳体的正压状态，在气动实现上，不管是本地手动操作还是远程都不算太难。

增安型电机增加起动前吹扫装置的必要性

ｃｒｅａｓｅｄ．ｓａｆｅｔｙｍｏｔｏｒｉｎＧＢ３８３６．３－２０１０ｓｕｃｈａｓｔｈｅａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｒｓｋｏｆ
（１．ＤｏｎｇｙｉｎｇＨｅｂａｎｇＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ２５７１００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｄｏｎｇｙｉｎｇ
ＮｅｃｅｓｓｉｔｙｏｆＰｒｏｖｉｄｉｎｇＰｕｒｇｉｎｇＤｅｖｉｃｅｆｏｒＩｎｃｒｅａｓｅｄ・ＳａｆｅｔｙＭｏｔｏｒｂｅｆｏｒｅＳｔａｒｔｉｎｇ
ＴａｎＦｅｎｇｑｉａｎａｎｄＺｈａｎｇＹａｎｆｅｎｇ
ｏｆｅｌｅｃｔｉｃｒｄｉｓｃｈｒｇａｅｉｓｒｋｏｆｓｔａｔｏｒｗｉｎｄｉｎｇｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｍｅａｓｕｒｅｓｏｆｉｎ－ｃｒｅａｓｅｄ— ｓａｆｅｔｙｍｏｔｏｒｂｅｆｏｒｅｓｔａｒｔｉｎｇ．Ｔｈｒｏｕｇｈｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｓｅｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｍｅａｓｕｒｅｓ，ｔｈｅａｄｖａｎｔａ－ｇｅｓｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｐｕｒｇｉｎｇｄｅｖｉｃｅａｒｅｇｉｖｅｎ．Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｃａｓｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｘｐｏｕｎｄｓｎｅｃｅｓ－ｓｉｔｙｏｆｐｒｏｖｉｄｉｎｇｐｒｅ・ｐｕｒｇｉｎｇｄｅｖｉｃｅｆｏｒｉｎｃｒｅａｓｅｄ－ｓａｆｅｔｙｍｏｔｏｒｂｅｆｏｒｅｓｔａｒｔｉｎｇ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＩｎｃｒｅａｓｅｄ— ｓｆｅａｔｙｍｏｔｏｒ；ｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｍｅａｓｕｒｅ；ｐｕｒｇｉｎｇｄｅ —

防爆电机选用Expo正压通风控制系统的原因

Expo Technologies是英国一家致力于研发、制造正压控制系统的专业厂家。

Expo在六十多年的发展历程中给广大用户留下了深刻的印象,为大宗客户,蓝筹公司, 跨国公司和设备制造商等客户服务。

石油和天然气行业, Expo提供专业技术支持和服务给服务运营公司,如哈里伯顿、斯伦贝谢等。

在中国，我们建立了长期稳固的客户群，其中包括 ABB(中国)、通用电气(中国)、西门子电气、上海电气、佳电股份、南阳防爆、哈电以及无锡电机等知名企业。

Expo的产品适用于所有防爆领域，例如石油化工、气体工业、煤化工、医药工业航运以及尖端的军工方面。

在电机领域，我们引导行业发展，吹扫保护装置在行业里占有率约100%。

在国内，Expo 与多家电机制造商共同合作开发更加安全可靠、节能环保的防爆新产品，以满足市场需求。

近年来我国煤炭、石油、化工等领域不断新建、扩建项目，对大功率防爆电机的需求逐年增多，并且功率要求越来越大，我国生产的增安型、隔爆型电机已无法满足大容量电机的防爆要求。

以往大型防爆电机主要依赖进口，我司配合佳木斯电机于2008年研发YZYKS系列Ex p 防爆电机填补国内空白，国产大型正压防爆电机才逐渐走向市场。

伴随防爆电器标准GB3836-2010与国际标准的更新接轨，大型增安型防爆电机同样需要配备正压通风装置以确保电机在起车时的安全。

正压通风控制系统在防爆电器领域具备举足轻重的作用，将在防爆区域的电器设备上逐步得到越来越多的应用。

正压防爆及正压通风控制系统，将逐步取代大型防爆电器设备传统的增安、隔爆防爆型式；在电器的制造成本、周期、技术局限等方面，均具备战略性的优势。

因此，几家国内设备制造商均发觉这一趋势及商机，开始研究和仿造Expo进入中国市场的MiniPurge 正压通风系统，但均存在一些技术缺陷及隐患，主要体现在以下几个方面：一，国内正压防爆起步较晚，通风控制系统尚没有一家的产品已得到3年以上安全运行的成功案案例证明，在产品的功能、稳定性、精确度、安全性等方面难以得到保证；二，Expo MiniPurge 正压通风系统含多项专利技术，尤其是在安全泄压阀磁力控制精度和自动闭环增压系统，该系统可以智能调节控制电器内腔的压力波动，而国产的设备只是提供一个恒定的补偿气流，当电机的转速变化、漏气量增加等情况时难以实行内腔自动调压。

增安型电机安全启动技术在爆炸性气体场所的应用

随着GB3836.3-2010《爆炸性气体环境用电气设备第3部分:由增安型“e”保护的设备》的颁布及执行,爆炸性气体环境内对增安型电动机的使用条件越来越严格,2015年，河南平顶山，山东滨州、烟台都曾发生了增安型防爆电机在启动时爆炸事故，发生人员伤亡和设备事故，造成无法挽回的重大损失。

根据新规范的要求，额定电压超过1kV的增安型电机在制造时除了要按规定进行型式试验外，“电动机应带有特殊保护措施，以保证在起动时，其外壳中不含有爆炸性气体”，特殊保护措施。

一、风险分析与评估以某天然气净化厂为例，其影响装置区增安性电机安全启动主要危险因素为CH4及H2S，在电机期间的过程中，电机内部线圈绝缘下降后会产生电晕、转子产生气隙火花等危险因子点燃内腔爆炸性气体，造成安全事故发生。

1.潜在的气隙火花危险评价和点燃危险系数评价以某天然气净化厂6KV电机为例，按照GB3836.3-2010《爆炸性气体环境用电气设备第3部分：由增安型“e”保护的设备》标准中5.2.4.3表4和附录G的要求对增安型电机进行“对于鼠笼转子点燃危险因数的潜在的气隙火花危险评价”、“潜在的定子绕组放电危险评价；点燃危险系数”评价。

（1） YAKK560-2THW 1120kW 6kV IP54 eⅡT3增安型表1鼠笼转子点燃危险因数潜在的气隙火花危险评价表2潜在的定子绕组放电危险评价：点燃危险系数2.评估结果YAKK560-2THW 1120kW 6kV IP54eⅡT3增安型电机，定子额定电压为6，大于1 kV设置吹扫装置规定的的电压值；鼠笼转子点燃危险因数的潜在的气隙火花危险评价因数为7，大于规定的6的要求；潜在的定子绕组放电危险评价：点燃危险系数为7，大于规定的6的要求。

电机运行存在较大的安全风险，应对电机增加启动前预吹扫装置，以保证其外壳在启动时不存在爆炸性气体环境。

二、改造与效果1.吹扫控制方式目前电机吹扫的主要方式有两种：一种是启机前进行吹扫，吹扫完成后进行关闭气源，待下一次启机前再次进行吹扫；第二种是启机前进行吹扫，电机停运后自动开始补压，下次启机前可进行直接启机。

2023年防爆电机行业市场分析现状

2023年防爆电机行业市场分析现状防爆电机行业市场分析现状防爆电机是一种专为使用在危险环境下设计的电机，主要用于防爆要求严格的工作场所，如石油、化工、矿山等行业。

防爆电机行业市场在近几年经历了快速发展，并且仍然具有较大的增长潜力。

一、市场规模和发展趋势防爆电机行业市场规模正在不断扩大。

目前，全球防爆电机行业市场规模约为10亿美元。

预计到2026年，这一数字将达到15亿美元以上，年均增长率将超过5%。

这是由于全球能源和化工行业的快速发展，对防爆电机的需求持续增加。

二、主要市场和应用领域防爆电机市场主要分布在石油、化工、矿山、船舶、制药等领域。

石油和化工行业是防爆电机的主要应用领域，占据了市场的40%以上份额。

其次是矿山和船舶行业，占据市场份额的比例分别为20%和15%。

此外，制药、食品加工、纺织、医疗等行业对防爆电机的需求也在不断增加。

三、市场竞争格局防爆电机市场具有一定的竞争格局，主要有ABB、西门子、浙江东方电机等知名企业占据了市场的较大份额。

这些企业拥有先进的技术和生产能力，产品质量和性能也得到了市场的认可和信任。

此外，一些本土企业也在不断发展壮大，加大了市场竞争的力度。

四、发展机遇和挑战防爆电机行业在面临着一些机遇和挑战。

一方面，全球能源和化工行业的快速发展，对防爆电机的需求从长期来看是增加的。

另一方面，一些新兴行业如新能源、电动汽车等也对防爆电机提出了新的需求，为行业发展带来了机遇。

然而，防爆电机市场也面临着一些挑战。

首先，技术竞争激烈，产品更新换代速度较快，企业需要不断提升自身的技术实力和创新能力。

其次，行业的标准和规范要求严格，进入和留在市场上的门槛较高，需要企业具备一定的认证和资质。

第三，市场竞争激烈，价格战频繁，导致企业的利润空间较小。

综上所述，防爆电机行业市场在未来仍然具有较大的增长潜力，但企业需要不断提升自身的技术实力和创新能力，应对激烈的市场竞争和严格的标准和规范要求。

同时，也需要关注新兴行业对防爆电机的需求，开拓新的市场空间。

防爆电气应用现状及其存在问题

防爆电气应用现状及其存在问题摘要：当前社会在不断的迅猛发展，我国经济状况和人民的生活水平都得到了很大的提高，防爆电气的应用范围得到了更加广泛的提高。

我国在加强防爆电气支持力度的同时也在积极提高人们的安全意识，但当前防爆电气的应用还存在许多的问题。

本文就当前存在的问题进行论述并提出解决办法，以期为我国的防爆电气应用现状得到改善做出一点贡献。

关键词：防爆电气;设备;应用现状;问题;解决对策防爆电气设备可以避免安全事故的出现，所以其在相关设备或者电气线路上得到了广泛的使用。

但是，在对实际防爆电气设备的使用情况进行调研后发现，仍然存在较多安全隐患问题，对防爆电气设备应用与发展造成不利影响。

所以，加强对现阶段防爆电气设备应用情况分析，对推动其今后的发展有着重要的意义。

1.防爆电气原理及种类防爆电气就是为了防止爆炸事故出现而使用的一种电气设备，最为广泛的就是化工行业的应用。

由于爆炸性气体经常会在化工行业的日常生产中出现，如有疏忽操作不谨慎的情况出现很容易引发爆炸，使人们生命财产受到威胁。

电气设备引燃可燃性爆炸气体的方式主要有两种。

一种是设备产生的火花，另一种是设备运行时的发热情况。

防爆电气设备通过在电气设备容易产生火花的位置放置防爆保护装置，就可以避免设备运行产生的火花接触到可燃性爆炸气体而引发危险。

对于另一种在运行中会产生高温的电气设备，可以通过安装表面防护装置和表面隔热措施来避免发热的电气设备和爆炸气体接触。

对于运行中不会产生火花和电弧的电气设备需要工作人员设置一些保护方案，保证设备的安全稳定运行。

防爆电气设备的正常运行需要多方面的积极配合，一个没有拧紧的螺丝或者一个松动生锈的外壳都有可能造成爆炸事故的发生，这需要工作人员认真负责进行平日的安全工作并合理安装防爆电气设备。

2.防爆电气的应用现状日常生产中的可燃物可以按照其物理形态进行区分，共有可燃性气体和粉尘两种，防爆电气根据这两种可燃物的不同性质在安装和使用上都有着各自不同的具体要求。

正压外壳型高压三相异步电动机的密封设计

正压外壳型高压三相异步电动机的密封设计摘要：随着企业对防爆安全意识的提高和对正压外壳式三相异步电动机的逐步认识，对这种电动机的需求将逐渐增加。

因此，正压外壳式三相异步电动机作为大型防爆电机的主导产品已成为必然。

基于此，本文阐述了正压外壳式高压三相异步电动机的核心技术、优点和其吹扫装置的应用，通过对电机密封结构的改进，有效解决了大型正压壳式高压三相异步电动机的密封问题。

关键词：正压外壳型；高压三相异步电动机；密封近年来，随着煤炭、石油、化工等领域的不断建设及扩建工程，对大功率防爆电机的需求逐年增加，对功率的要求也越来越高。

我国当前生产的增安型、隔爆型电机已不能满足大容量电机的防爆要求。

另外，正压外壳式高压三相异步电动机是采用正压防爆技术的高等级防爆产品，适用于爆炸性气体环境中“1区”或“2区”危险场所。

一、三相异步电动机概述三相异步电机(Triple-phase asynchronous motor)是感应电动机的一种，是靠同时接入380V三相交流电流(相位差120度)供电的一类电动机，由于三相异步电动机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转，存在转差率，所以叫三相异步电动机。

三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，从而实现能量变换。

与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。

按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。

笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。

绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。

调节变阻器电阻可改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。

三相异步电动机由固定的定子和旋转的转子两个基本部分组成，转子装在定子内腔里，借助轴承被支撑在两个端盖上。

为了保证转子能在定子内自由转动，定子和转子间必须有一间隙，称为气隙。

增安型和正压外壳型电机的对比及应用

ｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｅｘｐｌｏｓｉｏｎ— ｐｒｏｏｆｍｏｔｏｒｓｉｎｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｌａｎｔ．
ＫｅｙｗｏｒｄｓＩｎｃｒｅａｓｅｄ — ｓａｆｅｔｙｍｏｔｏｒ；ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ－ｅｎｃｌｏｓｕｒｅｍｏｔｏｒ；ｐｕｒｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍ
爆晓机
（ＥＸＰＬＯＳＩＯＮ — ＰＲＯＯＦＥＬＥＣＴＲＩＣＭＡＣＨＩＮＥ）
第４９２卷（０１４总年第５１期８０期）
增安型和正压外壳型电机的对比及应用
栾国崴
（中国石化工程建设有限公司，北京１００１０１）
摘要பைடு நூலகம்介绍了增安型和正压外壳型电机的使用特点和适用范围。阐述了这两种电机吹扫
系统的原理、配置，并通过具体案例从适用范围、工艺要求、经济性进行对比，分析得出两者在石化装置使用上的特点和区别，为两种防爆电动机在石化装置的合理选用提供了参考。关键词增安型电动机；正压外壳型电动机；吹扫系统
ＤＯＩ：１０．３９６９／Ｊ．ＩＳＳＮ．１００８－７２８１．２０１４．０５．０７
中图分类号：ＴＭ３５７文献标识码：Ａ文章编号：１００８－７２８１（２０１４）０５－００２１４３０４ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＩｎｃｒｅａｓｅｄ－ＳａｆｅｔｙＭｏｔｏｒａｎｄ

西二线西段高压电机吹扫系统存在的问题及整改措施

西二线西段高压电机吹扫系统存在的问题及整改措施西气东输二线西段三座电驱站12台TMEIC 18MW的电动机采用的是正压防爆方式，在投产测试过程中乌鲁木齐压气站3#机，瓜州压气站1#、3#机多次出现电机内部压力高导致压力释放阀动作，导致机组停机。

通过对电机空气吹扫系统进行研究分析，最终得出了压力释放阀动作的原因，提出了整改措施，在现场进行了实施，通过改造彻底解决了该问题，并将另外9台电机同时进行了改造，避免了其他9台电机出现类似的问题，文章主要对压力释放动作的原因及改造方案进行了阐述。

标签：电动机；正压防爆；压力释放1 概述随着我国管道事业的蓬勃发展，特别是近几年长距离、大管径天然气管道的建成投产，为改善社会能源结构和生态环境做出了巨大贡献。

压缩机站是输气管道的心脏，管理运营好压缩机组是确保设备安全平稳运行的关键。

目前，离心式天然气压缩机的驱动有燃气轮机驱动和变频电机驱动两种方式，变频电机驱动方式以体积小、维护简单、使用效率高、无污染等优点成为行业的首选。

但是，我们生产所处环境都是易燃易爆场所，小型电机直接选用防爆型就可以实现，大型电机的防爆措施比较烦琐。

由于机组检修或长时间处于备用状态，环境中的可燃气体有可能进入电机内部，如果绕组绝缘降低或其他原因产生火花，就会发生电机爆炸事故。

为了防止事故的发生，可在电机外部安装一套正压通风系统，在机组启动前进行干空气吹扫，用清洁的空气置换电机内部的混合气体，吹扫时间和置换的空气量根据需要设定，吹扫结束后自动转换为正常操作，在正常运行期间继续补充电机外罩产生的泄漏量，使电机内部一直保持微正压，周围环境的可燃气体无法进入电机内部，起到防爆功能。

正压通风控制系统虽然原理简单，但是它的好坏会直接影响机组的启动和运行，下面西二线西段正压通风系统在投产过程中出现的典型故障进行分析并提出了解决措施。

2 故障现象描述及原因分析2.1 重复吹扫西气东输二线西段乌鲁木齐、瓜州、永昌三座电驱站在投产测试过程中，正压通风系统反复出现如下两个问题：（1）当开关打到吹扫完成模式时，突然出现低压压力报警；（2）虽然吹扫已经完成，但吹扫会重新开始。

高压电机正压连续通风防爆改造技术的研究与应用_0

高压电机正压连续通风防爆改造技术的研究与应用针对20世纪90年代建设的易燃易爆生产装置，其防爆区域未使用防爆高压电机的问题，采取正压连续通风的方式进行防爆技术改造。

正压连续通风技术是实现设备外壳内部的气压高于外壳外部的气压的一种技术，其限制了周围爆炸性气体混合物进入电机外壳的内部，将电机可能产生火花、电弧和危险温度的部分全部放置在这种正压外壳保护之内，使其不可能与周围含有爆炸性气体混合物接触，即使电机外壳内部产生火花、电弧和危险温度，也不可能引起爆炸事故的发生，从而达到防爆的目的，保证电机的安全运行。

标签：高压电机、防爆、正压连续通风、密封、正压值1 前言红磷化工8万吨/年合成氨装置于1997年7月开工建设，初期建设规模为3万吨/年合成氨，装置于1999年9月投产，所生产合成氨作为生产磷复肥的中间原料。

于2001年12月完成了合成氨装置“3改8”工程改造，即合成氨装置由年产3万吨能力提升到年产8万吨，截止2019年该装置已经运行20年。

由于历史原因，该装置使用的4台高压同步电机（TK型）均为敞开式，不符合国家防爆要求。

2019年红磷化工经过前期的研究分析，对4台高压同步电机进行正压连续通风防爆改造，并取得了国家防爆认证证书。

2正压连续通风技术原理在设备的外壳内通入一定压力的新鲜空气，使周围的可燃性气体不能进入外壳内部，从而阻止点燃源与爆炸性气体接触，达到防止爆炸的目的。

在电动机起车前，保护气体（新鲜的空气）通过正压保护系统控制单元进入电机内腔，对电机内腔原有气体进行有效的置换，将内腔的气体由电机顶部泄压阀排出，吹扫完成后泄压阀自动关闭，保护系统发出电机允许起车信号，此时电机进入泄漏补偿状态。

在电机运行过程中电机内腔压力始终高于外界压力（至少50 Pa），防止爆炸性气体进入壳体内部。

当出现压力偏低或失压状态时，正压保护系统会给出信号，切断系统电源。

3改造范围4正压连续通风防爆改造达到的要求进行正压连续通风防爆改造后的高压电机符合国家防爆技术标准（《爆炸性气体环境用电气设备》GB3836-2000、《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92等）的要求，取得国家防爆认证，防爆标志为ExdepzⅡCT3 Gc;改造后的电机不降低原设备的性能，各项指标能满足使用要求。

防爆电机用增安、正压吹扫系统

1．保护气体进气口2．管道3．风机4．外壳
5．节流阀(为保持正压的需要而设置) 6．保护 5．节流阀(为保持正压的需要而设置) 6．保护
气体排气口7．正压8．内部压力9．外部压力
气体排气口7．火花和隔离隔板8．正压9．内部
图1 采用连续通风正压外壳(无火花和隔离隔板) 压力10．外部压力
精选版pp图t 2
防爆电机用增安、正压吹扫安全系统
精选版ppt
1
精选版ppt
2
增安型电机需增加启动预吹扫装置说明
近年来，随着电机工业的高速发展，国际电工委员会IEC关于防爆电机产品的技术标准的进一步完善，对增安型电机的安全性和可靠性要求也越来越严格。国际电工标准IEC60079-7《爆炸性气体环境用电气设备第7部分增安型“e”》中对增安型电机是否需加装启动预吹扫装置有明确要求。其中需对电机安全系数进行评定，包括需对转子进行潜在气隙火花危险的评定，定子绕组电位放电危险评定，若危险评定系数大于6，则需增加启动预吹扫装置以提高增安型电机的安全性及可靠性。例如TAW4400-20/2600增安型无刷励磁同步电动机按以上要求其危险评定系数均大于6，因此有加装启动预吹扫装置必要性。对增安型电机而言在启动过程容易产生火花，若电机启动过程中电机内存在危险性气体将造成不可估量的损失。中国南海钻井平台上就曾出现过由于增安型电机启动时打火引燃钻井平台的事故，大庆石化同步电机也曾出现过起车打火造成整个车间爆炸的惨剧。
个过程实现自动控制，信号进入DCS系统，可实现远程就地操作，既方便用
户现场使用又增加了安全可靠性。精选版ppt
4
•国家要求
中华人民共和国国家标准GB3836.3—2010/IEC60079:2006 代3836.3-2000于2010年8月9日颁布，从2011年8月1日正式施行。其中对增安型电机起动前进行吹扫有明确的规定。其中需对电机安全系数进行评定，包括需对转子进行潜在气隙火花危险的评定，定子绕组电位放电危险评定，若危险评定系数大于6，则需增加启动预吹扫装置以提高增安型电机的安全性及可靠性。生产效益要求

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

高压防爆电机用正压吹扫装置现状
在过往的十年间，电机用正压吹扫装置渐成趋势，新出厂的高压防爆电机标配正压吹扫装置，或预留安装孔位。

防爆电机大体分为三种：隔爆型、增安型、正压型。

大型高压防爆电机常见两种：增安型、正压型。

增安型常用于半开放场合，有顶棚防雨雪，四周开放。

近年来随着天然气、煤化工的蓬勃发展，带动了高压防爆电机的需求，现场大多是1000~2000KW的大型高压电机驱动大型压缩机组。

压缩的气体主要是天然气、煤气、氢气，因此防爆要求高！现场电机标配正压型吹扫装置。

正压型吹扫装置防爆原理：
吹扫装置为全自动运行，气源为仪表风。

运行过程分为两个阶段：
大流量吹扫换气：根据电机体积，向电机内吹入5倍体积的干燥无尘空气或氮气，置换气体从顶部排气阀排出。

微正压保压：换气结束后，进入泄漏补偿工况，电机壳体内始终维持微正压，从而达到正压防爆效果。

正压吹扫装置在现场的应用效果：
由三方面的因素决定：气源、电机壳体泄漏量、吹扫装置自身的响应速度。

1、气源
吹扫装置的气源，要达到仪表风的质量。

合格的气源对电机和吹扫装置都很重要！
现在主流的吹扫装置都是全气控的，合格的气源有利于气控装置的稳定、可靠工作！
高压电机：吹扫装置的出气口是接入电机壳体内，电机内配有加热装置防止水气凝结，造成绝缘性能下降。

如果气源达不到仪表风质量，比如含水量超标，对电机的绝缘危害很大。

对于新开工项目，通常为了加快工程进度，各子系统并行安装、调试。

对于电机吹扫系统的调试，一定要等到气站调试稳定运行后。

现场曾碰到一吹扫装置，排查故障时，拔开气路软管，往下淌清澈的润滑油。

适量的油雾有利于气控系统，过量时在气控装置内会沉积。

对气源而言，另一重要指标是气源压力。

正压吹扫装置的气源压力为：5~16BAR . 这个压力是指正压吹扫装置正常工作时，主控内压力表能稳定在5BAR。

吹扫装置的技术指标都建立在主控进气压稳定在5BAR 的基础之上！
吹扫装置的应用现场，一般都配套有气站。

电机用正压
吹扫装置只是厂区内用气设备之一。

总用气量在一天中是波动的。

吹扫装置调试时，要保证在气源波动低点能正常工作！当然，现场若有多台配有吹扫装置的电机同时运行，在调度上最好错峰启动。

2、电机壳体泄漏量
大型高压电机壳体总有一定的漏风口，比如输出轴部位。

常见的壳体泄漏量大致分三个范围：
300NL/min，600NL/min 和1200NL/min
正压壳体型电机壳体泄漏量可做到300NL/min,是正压吹扫装置的理想配置电机。

现场应用中，碰到的电机有普通异步电机、增安型同步电机，也有正压壳体型电机。

中型异步电机壳体泄漏600NL/min。

选某种电机，肯定有其系统、综合考虑！在选配吹扫装置时，要面对、适应这种现场条件！
对于300NL/min ~ 600NL/min 壳体泄漏量的电机，配吹扫装置没问题。

对于1200NL/min壳体泄漏量的电机，只要气源充足，配正压吹扫装置也可以。

对客户而言，还有一个气源经济性的问题，尤其是对于需要氮气吹扫的应用场合。

这种电机一般是增安电机，选用增安电机用吹扫装置。

吹扫装置作为一种增安措施存在，这种场合一般是多种防爆措施并用，比如
可燃气体监测，电机上方强力换气风扇等。

3、吹扫装置响应速度
对于正压型吹扫装置，泄漏补偿工况下的响应速度是其关键指标。

泄漏补偿工况稳压原理：
由压力传感器和大流量气动调节阀组成，流量调节阀向电机内补气，壳体压力回传到压力传感器上。

壳体压升高》压力传感器输出压控制流量调节阀开度减小》壳体压回落，从而稳定在一微正压上。

吹扫装置在泄漏补偿稳压工况下，电机可自由启动停止，转速大的变动，会造成壳体压波动，壳体内本来就是微正压，向下波动时，就很考验吹扫装置的补气能力，响应快的吹扫主控，能在壳体压下降时，快速向电机内充入大量气体，从而稳柱壳体微正压。

若补气响应跟不上，就失去了正压防爆的意义！
近年来，随着高压变频器在大型高压防爆电机上的应用，电机的转速变动过程要平和得多，这样壳体内压力扰动也平缓了许多。

相应地弱化了用户对吹扫装置补气响应速度的意识。

但从吹扫装置和正压防爆可靠性角度讲，吹扫装置的响应速度是设备的核心潜力，大多数情况下发挥一点就够了，关键时刻比如象偶发的高压变频器保护停机时，电机转速若
有大的变动，吹扫装置要具备快速响应的能力和潜力，从而稳住壳体内微正压，这也是正压防爆和吹扫装置的意义所在！
由上可见，高压防爆电机配正压吹扫装置的正压防爆效果，主要是由用户现场气源、电机泄漏量和吹扫装置自身质量三大方面因素决定的！
所以电机正压防爆是一个小系统工程，就像空调，生产出好质量的空调，还要安装调试得好，用户才会享用好的制冷暖效果！对吹扫装置而言，尤其是现场安调施工时，需多方协作，达成一满意的正压防爆效果！
说到正压防爆效果，单就吹扫装置自身来讲，本身质量过硬，可靠性高是根本！
比如，现场经常碰到的气源质量问题！
吹扫装置要求气源达到仪表风标准。

吹扫装置有时在现场出问题了，比如拔开主气路中的气管，会往下淌清澈的润滑油。

做为吹扫装置厂家，也不能总说客户气源不达标。

这有一个度。

可以在设计上加强吹扫装置的气源适应性，提升气动装置的可靠性，这是一个很大的话题。

从小处着手，比如气动控制中常用的气容定时器，很经典！没有活动元件，皮实抗振。

本来定时十几S~几分钟是很可靠的，但要定几十分钟，对气源质量要求就很高，用到吹扫装置上，相应地降低了吹扫装置的气源适应性！换用非节流型的气动定时器就能消除这个隐患！。