（中石化股份天津分公司炼油部设备科 天津市滨海新区大港 300271）
摘要：介绍了正压外壳型无刷励磁同步电机的主要结构、保护控制方式。针对中石化股份天津分公司炼油部200万吨/年柴油加氢装置特点、对正压保护系统的选型和基本工作原理进行了简要介绍。
关键词：正压通风 外壳型 同步电动机
1引言
炼油部200万吨/年柴油加氢装置投运于2014年10月份，随着国家防爆标准不断提高，该装置进料泵、K101系列压缩机等大型防爆电动机选型要求也有了较大提高。根据GB3836和IEC60079防爆规程的规定，增安型电动机的使用场所为II区，在Ｉ区是不能使用的。在Ｉ区可以使用隔爆型和正压外壳型电动机。由于高压大型电动机体积较大，无法做成隔爆型，因此正压外壳型电动机是当今大型防爆电动机发展的必然趋势。
2009年以前，正压外壳型通风装置生产、设计完全依靠国外进口技术及设备，增安型防爆电机的防爆控制依靠于Te时间的控制为主要手段，如我部现有新区、老区同步电动机选型仍采用原有设计模式。该正压通风装置在同步电动机上技术推广、应用为装置电动机防爆性能设计进行进一步完善。为满足炼化企业安全运行有着非常重要的意义。
2特点及应用
正压外壳型电机的防爆标志：EｘPｘ、EｘPZ，温度组别：Ｔｌ-Ｔ４。正压外壳型电机从设计本身提高了防爆的安全性，该系列电机具有高效节能、外形美观、振动小、噪声低、防护等级高、运行安全可靠和使用维护方便等特点，同时在设计时不用考虑ＴＥ时间的限制。
正压外壳型电机采用国际知名的换气及泄漏补偿系统，在电动机起动前，吹扫气体（洁净无油的干燥空气或惰性气体）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DCS控制室会给出起动信号，电机自动进入泄漏补偿状态。
在电机运行期间，补偿系统自动保持内腔合适的压力（内腔压力始终高于外界压力50Pａ），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，不能保证正常的泄漏补偿时，正压换气系统会给出信号，可选择切断系统电源、保护停机或发出警报。
通过以上措施，使电机的可靠性进一步提升，实现了自动控制与综合保护的完美结合。正压外壳型无刷励磁同步电动机可用于危险分类为“Ｉ”区或“ＩＩ”区的爆炸性气体环境中。
正压外壳型无刷励磁同步电动机，无刷励磁部分设计原理与ＴＡＷ系列增安型无刷励磁同步电动机相同。防爆原理：电机起动时保证内腔不含有爆炸性气体，运行时电机内腔保护气体“Ｉ“区保证大于外界气体５０Ｐａ或“II”区保证大于外界气体25Pa压力。使电机内部不会进入爆炸性气体形成爆炸性气体环境。为可靠性设计考虑，要求生产通常采用大于外界气体５０Ｐａ；且电动机整体结构为方箱结构、结构紧凑。主要包括定子、转子、交流励磁机、旋转整流盘、静态励磁装置、正压保护系统、接线盒、轴承、冷却器（含漏水保护器）和底座等。主电机为一独立空腔，交流励磁机和旋转整流盘位于非驱动端座式轴承外侧，与主电机采用一个风路系统，通过电机的底座留有的通风孔与主电机尾端冷却空气交换热量。
如果电机为双轴伸驱动，可将励磁机和旋转整流盘内置。交流励磁机、旋转整流盘和主机转子同轴连接。正压保护系统由控制单元和泄压阀两部分组成，气源分别输入到主机和励磁机内腔，其安装位置见，图1。
正压保护系统在电机上的示意图在电机起动前通过正压保护系统的控制单元向电机内腔通入保护性气体。当电机内腔可燃性气体在得到有效的置换后，泄压阀关闭，电机联锁开关动作。当电机联锁、中间压力和低压警报三个信号同时给出时，电机具备起动条件。
电机运行期间自动保持内腔合适的泄露补偿压力，防止可燃性气体进入壳体内部，同时控制单元上的泄露补偿传感器、中间压力传感器和最低压力传感器对电机内腔压力进行监测。当内腔压力低于泄露补偿传感器系统设定值时，系统进入泄露补偿状态，保证内腔压力始终高于外界；当内腔压力低于中间压力传感器设定值时，中间压力传感器给出报警信号；当内腔压力低于最低压力传感器设定值时，最低压力传感器给出停机信号，系统将自动报警或切断系统电源。
定子绕组与交流励磁机绕组采用Ｆ级绝缘，线圈端部有可靠的固定及绑扎，在制造过程中经过多次匝间脉冲电压试验及对地耐压试验，并采用VP1真空压力浸渍无溶剂工艺处理，具有很高的电气强度、绝缘性能、机械性能、防潮性和稳现代驱动与控制定性，机械强度及良好的耐腐蚀性和耐潮性能。线圈铁心采用了特殊的防电晕处理， 使电机能在海拔较高的地区安全运行。
图1正压通风装置在同步机上应用
3、防爆性能
在电机起动和运行过程中，电机内腔始终保持洁净，无爆炸性气体存在，并且电机内腔相对于外界始终处于正压状态（电机内腔压力高于外界压力），保证环境中的危险气体不能进入电机。
电动机及励磁机导磁材料均采用高导磁低损耗的硅钢片，阻尼条与磁极铁心均采用特殊固定方法，防止起动打火。所有的内部导电体的连接件、紧固件、支撑件和旋转体上的紧固装置均采用防止松动措施，确保牢固可靠，避免产生火花和电弧。电机的轴贯通部分，密封圈采用两道加铅黄铜，中间加浸油毛毡，起到密封和润滑的双重作用。
机座接缝处采用连续焊接，要求接缝处焊接均匀不漏风，减少侧板、底板工艺孔数量，提高了机座的强度及气密性。电机结构与以往增安型电机相比采用底脚外漏结构，有效的减少电机的泄漏点。电机的各结合面采用优质的密封材料与涂胶相结合的密封工艺，以确保减小电机的泄漏量，使电机正常运行时能够达到泄漏补偿状态，保证电机安全可靠的运行。
在冷却器和机座、机座与底架、端板与机座连接处采用等电位线进行连接，提高了电机的运行可靠性。当电机内部检修时，需在电机的明显位设置“通电时禁止打开”的文字警告牌。
4、保护系统选择
如何正确选取保护系统很重要，根据ＩEC60079-2标准规定，起动前需置换的气体总体积计算为：
换气总体积＝（定子容积＋转子体积）×５
换气时间及换气流速的选取计算公式为：
换气流速＝换气总体积÷时间
通过上述计算选择合适的保护系统。
5、结束语
由于正压外壳型无刷励磁同步电机使用环境的特殊性，因此在油化工等炼化行业中所占的地位越来越重要。同时，由于正压外壳型无刷励磁同步电动机作为大型工业设备和各种特种设备的核心驱动部件，电机的相关性能指标直接决定了应用设备的先进性、可靠性和技术水平。
因此，正压型无刷励磁同步电动机作为一项节能、高效的产品，不仅能够带动电机行业的技术进步，还能带动其它相关行业一起更好更快的发展。在高效节能方面，将为我国节能减排、促进经济发展起到积极的作用。
参考文献
[1]许实章《电机学》机械工业出版社，1992.
[2]王义文《爆炸危险场所电气防爆安全技术》学术书刊出版社，1992.
[3]ＧＢ３８３６.５－２００４《爆炸性气体环境用电气设备》第5部分：正压外壳型“Ｐ”.ＩＥＣ６００７９—２：２００１，Ｅ.
论文作者:柳振涛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/13
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