屏蔽电动机屏蔽套的设计特点及常见问题的预防措施
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实际的定子屏蔽套损耗
17
防爆电机 ( EXPLOSION -
PROOF
ELECTRIC MACHINE)
2 002200年2 年第
1 3
期 月
(总第 31 日
110 期) 出版
Pcanl = 0. 5 KsB2 gn2 LD3 σt ×10 - 14 (W)
式中 , Bg —气隙磁通密度 ,T; L —铁心长度 ,cm ; n —同步转速 ,r/ min ; D —定子内径 ,cm ; t —屏蔽套厚度 ,cm ; σ—电导率 ,s/ cm ; Ks —损耗系数 ,一般可取 018～019 ,电机越
蔽套变形局部凸起 。引起定子屏蔽套“鼓包”的主 要因素是铁心装压松 ,致使定子内圆局部松的地 方受压时沉陷 ,撤压时回弹 ,造成屏蔽套“鼓包”。 在设计中 ,尽量减小定子槽口尺寸 ,定子铁心装压 要紧 ,同时增加辅槽楔 (压力不太大时 ,也可不 加) ,杜绝了屏蔽套“鼓包”的可能性 。 21613 屏蔽套破裂问题
由于在定 、转子屏蔽套之间的气隙中有循环 介质流动 ,将产生摩擦损耗 ,其大小与转速 、转子 直径 、介质的比重 、粘度有关 。计算公式如下 :
Pf
=
k (1
+
5 l2 D2
)
×(
n 103
)
3
×D25
×10 -
5 (W)
其中 , k —与介质的粘度 、重度有关的系数 ,水取 1115 。 l2 —转子屏蔽套长度 ,cm ;
防爆电机 ( EXPLOSION -
PROOF
ELECTRIC MACHINE)
2 002200年2 年第
1 3
期 月
(总第 31 日
110 期) 出版
屏蔽电动机屏蔽套的设计特点 及常见问题的预防措施
宋艳文 林艳江
哈尔滨电机厂有限责任公司 ,黑龙江哈尔滨 (150040)
摘 要 本文对屏蔽电机的关键部件屏蔽套的设计特点及常见问题的预防措施给予了全面 阐述和分析 。
屏蔽套如果采用薄板 ,除了对材料的化学成 份 、性能指标 、交货尺寸有要求 ,对材料的表面及 断面质量也有要求 。 21315 薄板外观用肉眼或不大于 10 倍放大镜检 查 ,其表面应平整光亮 ,无氧化层 、瓢曲 、过酸洗痕 迹 、结疤 、气孔 、针孔 、划伤 、麻点 、压痕等缺陷 。 21316 薄板表面及断面试样金相观察 ,不得有裂 纹及密集的点状碳化物 。 21317 薄板晶粒度应大于 6 级 。 21318 薄板中的氧化物 、硫化物 、硅酸盐夹杂物 等不得大于 015 级 。
电机运行后有时更换定子屏蔽套时 ,会发现 屏蔽套外圆有电火花烧伤痕迹 ;如果定子铁心内 圆浸绝缘漆 ,支承筒内圆贴绝缘布多层 ,用绝缘漆 粘合 ,烘压加工 ,可以完全杜绝屏蔽套烧伤现象 。
屏蔽套的正确设计 、制造直接影响着电机的 运行安全 。我厂经过多年的生产积累了以上经 验 ,对屏蔽电机的发展做出了很大的贡献 。
D2 —转子外径 ,cm ;
n —同步转速 ,r/ min 。 216 生产中屏蔽套常出现的问题及解决措施 21611 屏蔽套纵焊缝性能问题
接头机械性能和母材原始性能有关 ,同种材 料的交货状态不同 ,接头性能差异很大 ,特别是 δ%数值尤其显著 。
21612 定子屏蔽套“鼓包”问题 定子屏蔽套“鼓包”就是由于某种原因造成屏
50～35
85
40
45
55
20
40
53
22
50
电阻系数 Ω·cm
1219 ×10 - 6 1319 ×10 - 6 712 ×10 - 6 714 ×10 - 6
价格 元/ kg
约 300 约 25
212 屏蔽套的厚度 屏蔽套处于气隙磁场中 ,它的厚度影响着气
隙的大小 ,因而对电机的性能影响很大 。从电机 原理可知 ,屏蔽套应尽可能薄 ,以减小激磁电流 , 提高电机效率及功率因数 。但也要考虑到屏蔽套 要承受一定的系统压力 、介质的腐蚀性 ,制作又不 能太薄 。定子屏蔽套厚度一般为 014 ～110mm。 由于转子铁心其机械强度的要求比定子低 ,转子 屏蔽套厚度可薄些 ,这样可减小间隙 ,有利于提高 电机性能 ,转子屏蔽套厚度为 013～015mm。 213 屏蔽套材料的验收
欢迎广告征订
18
Key words Canned motor ,Can ,Design ,Measurement .
1 引言
屏蔽电动机与泵组成一体称为屏蔽电泵 ,用 来输送易燃 、有毒 、贵重 、有腐蚀性及带放射性的 各种介质 。屏蔽电动机最显著的特点是在气隙中 定 、转子各有一层屏蔽套 。定子屏蔽套用来防止 输送介质泄入定子铁心及绕组 ,转子屏蔽套用来 保护转子免受输送介质的腐蚀 。一旦定子屏蔽套 泄漏 ,电机将被烧毁 。屏蔽套的正确设计与制造 在屏蔽电动机中至关重要 。
Байду номын сангаасPROOF
ELECTRIC MACHINE)
防爆电机
材料名称
INCONEL (因科镍) HASTELLOY- C(哈斯特罗合金) 1Cr18Ni9Ti (sus304) sus316 - L
表 1 几种屏蔽套材料的主要性能
主要性能
δb
δs
δ
kg/ cm2
kg/ cm2
%
56～70
21～28
屏蔽套常用 1Cr18Ni9Ti ,也可用 sus316L 、IN2 CONEL、HASTELLOY - C 等不锈钢材料 。它们的 导磁率等于或接近于 1 ,且有高电阻系数及优良 的耐蚀性 。因科镍较普通的不锈钢有更好的机械 性能 。哈斯特罗合金又较因科镍有更好的机械性 能 。要求较高的大型屏蔽泵一般都选用 HASTEL2 LOY - C 做定子屏蔽套材料 。
21319 薄板中气体含量不得超过下列规定 : 氢 :不 大 于 315ml/ 100g ; 氮 : 不 大 于 0105 % ;
氧 :不大于 01009 %。 213110 薄板需经热处理软化状态交货 。 213111 屏蔽套焊缝质量要求
定子屏蔽套纵焊缝做 X 光探伤 ;定子屏蔽套 环焊缝 、转子屏蔽套不做 X 光探伤 ,但做金相检 查。 214 屏蔽套结构
屏蔽套的验收和质量要求随系统要求程度不 同而不同 。屏蔽套如果采用无缝筒 ,除了对材料 的化学成份 、性能指标 、交货尺寸有要求 ,对材料 的表面及断面质量都有要求 。 21311 表面粗糙度不低于 。 21312 外观检查在有效长度内不得有任何肉眼 可见的麻眼 、渣孔 、划伤等缺陷 ;局部缺陷允许用 细砂布消除 。 21313 外圆表面着色探伤在有效长度内不允许 有裂纹 、渣孔 、重皮等缺陷 ,发现缺陷需一律消除 。 21314 表面及断面金相试样观察不允许有裂纹
各种材料性能见表 1 。
收稿日期 :2001 - 11 - 091 宋艳文 女 1967 年生 ;毕业于哈尔滨理工大学工业电器自动化专业 ,现在哈尔滨电机厂特种电机事业部主要从事特种电机设计工作 1
16
2002 年第 1 期 (总第 110 期) 2002 年 3 月 31 日 出 版
( EXPLOSION -
定 、转子屏蔽套纵焊缝在运行中可能会发生 破裂 ,其原因是焊缝与母材不等强度 ,且国产化钢 带塑性低 (半软化状态) ,故其焊缝塑性更低 ,受力 时变形几乎全部集中在焊缝上所造成 。如果采用 软化状态供货塑性高的薄板焊成屏蔽套 ,焊缝塑 性也高 ,且焊缝与母材接近等强度 ,就可以解决破 裂问题 。采用强度足够 ,塑性较高 ,无纵焊缝的无 缝筒 ,也可以解决破裂问题 。 21614 定子屏蔽套烧伤问题
参考文献 〔1〕 于令新 . 屏蔽电动机的计算特点 . 大电机技术 . 1979 (4) . 〔2〕 李再宏. 制冷机用屏蔽电动机的设计特点. 电机技 术. 1998 (3) . 〔3〕 马德鑫 ,上官继明. 浅论屏蔽电动机的设计特点. 电 机技术. 2001 (1) .
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转子屏蔽套通常只有一种结构型式 ,即将加 工好的转子屏蔽套焊于护环上 。定子屏蔽套结构 型式分拆卸式和焊接式两种 。拆卸式是将屏蔽套 一端焊接在轴承座上 ,另一端焊在定子屏板上 ,形 成一个屏蔽装置 ,装配时将其作为一个部件 ,装入 定子内圆 ,装上密封圈 ,与机壳一起形成一个封闭 的定子腔 。这种型式拆卸方便 ,便于维修 ,但焊接 工艺复杂 ,同心度差 ,制造成本高 ,只适用于小型 电机 。焊接式是将加工好的定子与机座两端的定 子体焊牢 ,形成一个封闭的定子腔 。这种型式同 心度高 ,加工容易 ,但拆卸困难 、维修不便 ,在大型 电机中多采用这种结构型式 。 215 屏蔽套损耗的计算 21511 屏蔽电动机的定子屏蔽套安置于定子铁 心内圆 ,转子屏蔽套包于转子外圆 ,定子屏蔽套在 空间上是固定的 ,因此受到气隙旋转磁通的切割 而产生损耗 ,由于屏蔽套采用了非磁性材料 ,因此 这些损耗中仅包含涡流损耗而没有磁滞损耗 。转 子屏蔽套与转子一同转动 ,旋转磁通对其切割的 频率很低 ,由基波磁通切割所引起的涡流损耗是 可以忽略不计的 ,但是定子齿槽在空载磁通中引 起脉振 ,此脉振在转子屏蔽套内感生涡流引起损 耗 ,所以 ,转子屏蔽套中主要是脉振损耗 。
细长 , Ks 值越大 。 根据试验统计 ,在定 、转子屏蔽套材料及厚度
相同的情况下 ,转子屏蔽套损耗约为定子屏蔽套 的 10 %(根据于令新 屏蔽电动机的计算特点) 即转子屏蔽套 Pcan2≈011 Pcan1 。
其它情况 ,转子屏蔽套损耗一般忽略不计 (根 据李再宏 制冷机用屏蔽电动机的设计特点) 。 21512 屏蔽套摩擦损耗
2 屏蔽套的设计特点
211 屏蔽套材料的选择 屏蔽套材料选择首先应该不导磁 ,否则气隙
磁场被短路 ;因与介质接触 ,应有较强的抗腐蚀性
能 ;因铜耗 、铁耗产生的热量要由屏蔽套传给输送 介质带走 ,应有好的导热性 ;因要承受一定的系统 压力 ,强度要好 ;为减小屏蔽套的涡流损耗 ,电阻 率要高 ,考虑到屏蔽套的制作工艺性 ,应有良好延 伸性及焊接性能 。所以屏蔽套常用强度高 、耐腐 蚀 、电阻率高 、导热性能好 、焊接性能优的非磁性 材料制成 。
关键词 屏蔽电机 屏蔽套 设计 措施
Design Characteristics of Can of Canned Motor
as well as Protective Measure for Common Problems Song Yanwen Lin Yanjiang
Abstract In this paper ,the design characteristics of a key part2can ,of canned motor , and the protective measure for common problems are fully described and analyzed.
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防爆电机 ( EXPLOSION -
PROOF
ELECTRIC MACHINE)
2 002200年2 年第
1 3
期 月
(总第 31 日
110 期) 出版
Pcanl = 0. 5 KsB2 gn2 LD3 σt ×10 - 14 (W)
式中 , Bg —气隙磁通密度 ,T; L —铁心长度 ,cm ; n —同步转速 ,r/ min ; D —定子内径 ,cm ; t —屏蔽套厚度 ,cm ; σ—电导率 ,s/ cm ; Ks —损耗系数 ,一般可取 018～019 ,电机越
蔽套变形局部凸起 。引起定子屏蔽套“鼓包”的主 要因素是铁心装压松 ,致使定子内圆局部松的地 方受压时沉陷 ,撤压时回弹 ,造成屏蔽套“鼓包”。 在设计中 ,尽量减小定子槽口尺寸 ,定子铁心装压 要紧 ,同时增加辅槽楔 (压力不太大时 ,也可不 加) ,杜绝了屏蔽套“鼓包”的可能性 。 21613 屏蔽套破裂问题
由于在定 、转子屏蔽套之间的气隙中有循环 介质流动 ,将产生摩擦损耗 ,其大小与转速 、转子 直径 、介质的比重 、粘度有关 。计算公式如下 :
Pf
=
k (1
+
5 l2 D2
)
×(
n 103
)
3
×D25
×10 -
5 (W)
其中 , k —与介质的粘度 、重度有关的系数 ,水取 1115 。 l2 —转子屏蔽套长度 ,cm ;
防爆电机 ( EXPLOSION -
PROOF
ELECTRIC MACHINE)
2 002200年2 年第
1 3
期 月
(总第 31 日
110 期) 出版
屏蔽电动机屏蔽套的设计特点 及常见问题的预防措施
宋艳文 林艳江
哈尔滨电机厂有限责任公司 ,黑龙江哈尔滨 (150040)
摘 要 本文对屏蔽电机的关键部件屏蔽套的设计特点及常见问题的预防措施给予了全面 阐述和分析 。
屏蔽套如果采用薄板 ,除了对材料的化学成 份 、性能指标 、交货尺寸有要求 ,对材料的表面及 断面质量也有要求 。 21315 薄板外观用肉眼或不大于 10 倍放大镜检 查 ,其表面应平整光亮 ,无氧化层 、瓢曲 、过酸洗痕 迹 、结疤 、气孔 、针孔 、划伤 、麻点 、压痕等缺陷 。 21316 薄板表面及断面试样金相观察 ,不得有裂 纹及密集的点状碳化物 。 21317 薄板晶粒度应大于 6 级 。 21318 薄板中的氧化物 、硫化物 、硅酸盐夹杂物 等不得大于 015 级 。
电机运行后有时更换定子屏蔽套时 ,会发现 屏蔽套外圆有电火花烧伤痕迹 ;如果定子铁心内 圆浸绝缘漆 ,支承筒内圆贴绝缘布多层 ,用绝缘漆 粘合 ,烘压加工 ,可以完全杜绝屏蔽套烧伤现象 。
屏蔽套的正确设计 、制造直接影响着电机的 运行安全 。我厂经过多年的生产积累了以上经 验 ,对屏蔽电机的发展做出了很大的贡献 。
D2 —转子外径 ,cm ;
n —同步转速 ,r/ min 。 216 生产中屏蔽套常出现的问题及解决措施 21611 屏蔽套纵焊缝性能问题
接头机械性能和母材原始性能有关 ,同种材 料的交货状态不同 ,接头性能差异很大 ,特别是 δ%数值尤其显著 。
21612 定子屏蔽套“鼓包”问题 定子屏蔽套“鼓包”就是由于某种原因造成屏
50～35
85
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45
55
20
40
53
22
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电阻系数 Ω·cm
1219 ×10 - 6 1319 ×10 - 6 712 ×10 - 6 714 ×10 - 6
价格 元/ kg
约 300 约 25
212 屏蔽套的厚度 屏蔽套处于气隙磁场中 ,它的厚度影响着气
隙的大小 ,因而对电机的性能影响很大 。从电机 原理可知 ,屏蔽套应尽可能薄 ,以减小激磁电流 , 提高电机效率及功率因数 。但也要考虑到屏蔽套 要承受一定的系统压力 、介质的腐蚀性 ,制作又不 能太薄 。定子屏蔽套厚度一般为 014 ～110mm。 由于转子铁心其机械强度的要求比定子低 ,转子 屏蔽套厚度可薄些 ,这样可减小间隙 ,有利于提高 电机性能 ,转子屏蔽套厚度为 013～015mm。 213 屏蔽套材料的验收
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Key words Canned motor ,Can ,Design ,Measurement .
1 引言
屏蔽电动机与泵组成一体称为屏蔽电泵 ,用 来输送易燃 、有毒 、贵重 、有腐蚀性及带放射性的 各种介质 。屏蔽电动机最显著的特点是在气隙中 定 、转子各有一层屏蔽套 。定子屏蔽套用来防止 输送介质泄入定子铁心及绕组 ,转子屏蔽套用来 保护转子免受输送介质的腐蚀 。一旦定子屏蔽套 泄漏 ,电机将被烧毁 。屏蔽套的正确设计与制造 在屏蔽电动机中至关重要 。
Байду номын сангаасPROOF
ELECTRIC MACHINE)
防爆电机
材料名称
INCONEL (因科镍) HASTELLOY- C(哈斯特罗合金) 1Cr18Ni9Ti (sus304) sus316 - L
表 1 几种屏蔽套材料的主要性能
主要性能
δb
δs
δ
kg/ cm2
kg/ cm2
%
56～70
21～28
屏蔽套常用 1Cr18Ni9Ti ,也可用 sus316L 、IN2 CONEL、HASTELLOY - C 等不锈钢材料 。它们的 导磁率等于或接近于 1 ,且有高电阻系数及优良 的耐蚀性 。因科镍较普通的不锈钢有更好的机械 性能 。哈斯特罗合金又较因科镍有更好的机械性 能 。要求较高的大型屏蔽泵一般都选用 HASTEL2 LOY - C 做定子屏蔽套材料 。
21319 薄板中气体含量不得超过下列规定 : 氢 :不 大 于 315ml/ 100g ; 氮 : 不 大 于 0105 % ;
氧 :不大于 01009 %。 213110 薄板需经热处理软化状态交货 。 213111 屏蔽套焊缝质量要求
定子屏蔽套纵焊缝做 X 光探伤 ;定子屏蔽套 环焊缝 、转子屏蔽套不做 X 光探伤 ,但做金相检 查。 214 屏蔽套结构
屏蔽套的验收和质量要求随系统要求程度不 同而不同 。屏蔽套如果采用无缝筒 ,除了对材料 的化学成份 、性能指标 、交货尺寸有要求 ,对材料 的表面及断面质量都有要求 。 21311 表面粗糙度不低于 。 21312 外观检查在有效长度内不得有任何肉眼 可见的麻眼 、渣孔 、划伤等缺陷 ;局部缺陷允许用 细砂布消除 。 21313 外圆表面着色探伤在有效长度内不允许 有裂纹 、渣孔 、重皮等缺陷 ,发现缺陷需一律消除 。 21314 表面及断面金相试样观察不允许有裂纹
各种材料性能见表 1 。
收稿日期 :2001 - 11 - 091 宋艳文 女 1967 年生 ;毕业于哈尔滨理工大学工业电器自动化专业 ,现在哈尔滨电机厂特种电机事业部主要从事特种电机设计工作 1
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2002 年第 1 期 (总第 110 期) 2002 年 3 月 31 日 出 版
( EXPLOSION -
定 、转子屏蔽套纵焊缝在运行中可能会发生 破裂 ,其原因是焊缝与母材不等强度 ,且国产化钢 带塑性低 (半软化状态) ,故其焊缝塑性更低 ,受力 时变形几乎全部集中在焊缝上所造成 。如果采用 软化状态供货塑性高的薄板焊成屏蔽套 ,焊缝塑 性也高 ,且焊缝与母材接近等强度 ,就可以解决破 裂问题 。采用强度足够 ,塑性较高 ,无纵焊缝的无 缝筒 ,也可以解决破裂问题 。 21614 定子屏蔽套烧伤问题
参考文献 〔1〕 于令新 . 屏蔽电动机的计算特点 . 大电机技术 . 1979 (4) . 〔2〕 李再宏. 制冷机用屏蔽电动机的设计特点. 电机技 术. 1998 (3) . 〔3〕 马德鑫 ,上官继明. 浅论屏蔽电动机的设计特点. 电 机技术. 2001 (1) .
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转子屏蔽套通常只有一种结构型式 ,即将加 工好的转子屏蔽套焊于护环上 。定子屏蔽套结构 型式分拆卸式和焊接式两种 。拆卸式是将屏蔽套 一端焊接在轴承座上 ,另一端焊在定子屏板上 ,形 成一个屏蔽装置 ,装配时将其作为一个部件 ,装入 定子内圆 ,装上密封圈 ,与机壳一起形成一个封闭 的定子腔 。这种型式拆卸方便 ,便于维修 ,但焊接 工艺复杂 ,同心度差 ,制造成本高 ,只适用于小型 电机 。焊接式是将加工好的定子与机座两端的定 子体焊牢 ,形成一个封闭的定子腔 。这种型式同 心度高 ,加工容易 ,但拆卸困难 、维修不便 ,在大型 电机中多采用这种结构型式 。 215 屏蔽套损耗的计算 21511 屏蔽电动机的定子屏蔽套安置于定子铁 心内圆 ,转子屏蔽套包于转子外圆 ,定子屏蔽套在 空间上是固定的 ,因此受到气隙旋转磁通的切割 而产生损耗 ,由于屏蔽套采用了非磁性材料 ,因此 这些损耗中仅包含涡流损耗而没有磁滞损耗 。转 子屏蔽套与转子一同转动 ,旋转磁通对其切割的 频率很低 ,由基波磁通切割所引起的涡流损耗是 可以忽略不计的 ,但是定子齿槽在空载磁通中引 起脉振 ,此脉振在转子屏蔽套内感生涡流引起损 耗 ,所以 ,转子屏蔽套中主要是脉振损耗 。
细长 , Ks 值越大 。 根据试验统计 ,在定 、转子屏蔽套材料及厚度
相同的情况下 ,转子屏蔽套损耗约为定子屏蔽套 的 10 %(根据于令新 屏蔽电动机的计算特点) 即转子屏蔽套 Pcan2≈011 Pcan1 。
其它情况 ,转子屏蔽套损耗一般忽略不计 (根 据李再宏 制冷机用屏蔽电动机的设计特点) 。 21512 屏蔽套摩擦损耗
2 屏蔽套的设计特点
211 屏蔽套材料的选择 屏蔽套材料选择首先应该不导磁 ,否则气隙
磁场被短路 ;因与介质接触 ,应有较强的抗腐蚀性
能 ;因铜耗 、铁耗产生的热量要由屏蔽套传给输送 介质带走 ,应有好的导热性 ;因要承受一定的系统 压力 ,强度要好 ;为减小屏蔽套的涡流损耗 ,电阻 率要高 ,考虑到屏蔽套的制作工艺性 ,应有良好延 伸性及焊接性能 。所以屏蔽套常用强度高 、耐腐 蚀 、电阻率高 、导热性能好 、焊接性能优的非磁性 材料制成 。
关键词 屏蔽电机 屏蔽套 设计 措施
Design Characteristics of Can of Canned Motor
as well as Protective Measure for Common Problems Song Yanwen Lin Yanjiang
Abstract In this paper ,the design characteristics of a key part2can ,of canned motor , and the protective measure for common problems are fully described and analyzed.