电动机运行维护管理.ppt

1 培训内容 1电动机的分类及铭牌数据2电动机结构及工作原理3三相异步电动机的控制4石化行业常用电动机选型及注意事项5电动机的安装与验收6电动机的运行维护及事故处理7电动机的检修与试验8电动机事故案例 2 1电动机的分类及铭牌数据 1 1电动机的分类1 2电动机的铭牌数据 3 交流电动机 电动机 直流电动机 他励 异励 串励 复励 按结构原理分类 控制电机 1 1电动机的分类 步进电机 伺服电机 自整角机 4 电机产品型号由产品代号 规格代号 特殊环境代号和补充代号等四个部分组成 它们的排列顺序为 1 2 1电动机型号 1 2电动机的铭牌数据 产品代号 5 1 产品代号 由电机类型代号 电机特点代号 设计序号和励磁方式代号等四个小节顺序组成 1 2 1电动机型号 1 电机类型代号是表征电机的各种类型而采用的汉语拼音字母 比如 异步电动机y同步电动机t同步发电机tf直流电动机z直流发电机zf 6 1 产品代号 1 2 1电动机型号 2 特点代号是表征电机的性能 结构或用途 也采用汉语拼音字母表示 如 隔爆型用b表示yb轴流通风机上用yt电磁制动式yej变频调速式yvp变极多速式yd起重机用yzd等 3 设计序号是指电机产品设计的顺序 用阿拉伯数字表示 对于第一次设计的产品不标注设计序号 对系列产品所派生的产品按设计的顺序标注 比如 y2 yb2等 4 励磁方式代号分别用字母表示 s表示三次谐波 j表示晶闸管 x表示相复励磁 8 2 规格代号 1 2 1电动机型号 1 中心高指由电机轴心到机座底角面的高度 根据中心高的不同可以将电机分为大型 中型 小型和微型四种 其中中心高h在45mm 71mm的属于微型电动机 在80mm 315mm的属于小型电动机 在355mm 630mm的属于中型电动机 在630mm以上属于大型电动机 主要用中心高 机座长度 铁心长度 极数来表示 9 2 规格代号 1 2 1电动机型号 2 机座长度用国际通用字母表示 s 短机座m 中机座l 长机座动机 3 铁心长度用阿拉伯数字1 2 3 4 由长至短分别表示 4 极数分2极 4极 6极 8极等 10 4 补充代号仅适用于有补充要求的电机 1 2 1电动机型号 高原 用g船 海 用h 户外 用w化工 防腐 用f热带用t湿热带用th干热带用ta 3 特殊环境代号 11 1 2 1电动机型号 产品型号为yb2 132s 4h的电动机各代号含义 举例说明 y 产品类型代号 表示异步电动机 b 产品特点代号 表示隔爆型 2 产品设计序号 表示第二次设计 132 电机中心高 表示轴心到地面的距离为132毫米 s 电机机座长度 表示为短机座 4 极数 表示4极电机 h 特殊环境代号 表示船用电机 12 额定功率 额定频率 额定电压 额定电流 防护等级 绝缘等级 额定转速 联接方式 工作制 声噪等级 冷却方式 质量 出厂时间 产品编号 生产厂家等 1 2 2电动机其它主要名牌数据 1 2电动机的铭牌数据 13 1 额定电压 1 2 2电动机其它主要铭牌数据 定子绕组在指定接法下应加的线电压 线电压 线电压 例 380 220y 是指 线电压为380v时采用y接法 当线电压为220v时采用 接法 14 2 额定电流 1 2 2电动机其它主要铭牌数据 定子绕组在指定接法下的线电流 如 3 额定功率 额定功率指电机在额定运行时轴上输出的机械功率 不等于从电源吸收的功率 两者的关系为 其中 p2 p1 15 y接法 接法 接线盒 4 联接方式 1 2 2电动机其它主要铭牌数据 16 5 冷却方式 电动机的冷却方式分为ic416 全封闭 轴向风机冷却 ic411 全封闭 自带风扇冷却 ic410 全封闭表面自冷 1 2 2电动机其它主要铭牌数据 6 绝缘等级 电动机的绝缘等级 常用有a级 105 e级 120 b级 130 f级 155 h级 180 和c级 180 17 7 工作制 按额定工作制分为 1 2 2电动机其它主要铭牌数据 短时 s2 在铭牌规定的额定值条件下 只能在限定的时间内短时运行 通常有10min 30min 60min 90min四种持续时间标准 连续 s1 在铭牌规定的额定值条件下 保证长期运行 断续 s3 在铭牌规定的额定值条件下 只能断续周期性使用 18 防护等级ipxx第1个数字表示防尘 防止外物侵入的等级 第2个数字表示防湿气 防水侵入的密闭程度 数字越大表示其防护等级越高 1 2 2电动机其它主要铭牌数据 电动机的防护等级常用有ip44 ip54 ip55 可查询国标gb10069 3 2008 旋转电机噪声测定方法及限值 第3部分 噪声限值 9 噪声等级 防尘等级 第一个x表示 0 没有保护1 防止大的固体侵入2 防止中等大小的固体侵入3 防止小固体进入侵入4 防止物体大于1mm的固体进入5 防止有害的粉尘堆积6 完全防止粉尘进入 防水等级 第二个x表示 0没有保护1 水滴滴入到外壳无影响2 当外壳倾斜到15度时 水滴滴入到外壳无影响3 水或雨水从60度角落到外壳上无影响4 液体由任何方向泼到外壳没有伤害影响5 用水冲洗无任何伤害6 可用于船舱内的环境7 可于短时间内耐浸水 1m 8 于一定压力下长时间浸 8 防护等级 19 2电动机结构及工作原理 2 1三相异步电动机结构2 2三相异步电动机工作原理2 3三相同步电机概述2 4三相同步电动机结构原理 20 定子 1 定子铁心 导磁部分 2 定子绕组 导电部分 3 机座 固定定子铁心及端盖 具有较强的机械强度和刚度 转子 1 转子铁心 由硅钢片叠成 也是磁路的一部分 2 转子绕组 异步电动机的气隙是均匀的 大小为机械条件所能允许达到的最小值 2 1三相异步电动机结构 21 三相异步电动机主要部件拆分图 2 1三相异步电动机结构 22 三相异步电动机转子实物图 2 1三相异步电动机结构 23 1 电生磁 三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形旋转磁场 2 磁生电 旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流 3 电磁力 转子载流体在磁场作用下受电磁力作用 形成电磁转矩 驱动电动机旋转 将电能转化为机械能 2 2三相异步电动机工作原理 电磁原理 24 1 旋转方向 取决于三相电流的相序 改变电机的旋转方向 换接其中两相 2 2三相异步电动机工作原理 25 2 旋转磁场的转速大小 一个电流周期 旋转磁场 即定子磁场 在空间转过360 则同步转速 即旋转磁场的速度 为 注意 p为电动机的磁极对数 2 2三相异步电动机工作原理 26 3 转差率 转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差再除以定子旋转磁场转速 即 2 2三相异步电动机工作原理 27 4 三相异步电动机的转矩 异步电动机的转矩与功率的关系 m2 电动机的输出转矩 n m p2 电动机的输出功率 w n 电动机的转速 r min 结论 对于功率相同的电动机 极数多则输出转矩就大 极数少则转速高 输出转矩就小 2 2三相异步电动机工作原理 28 根据电动机所带负载特性不同 其可运行于不同的转速和不同的转差率 从而对应不同的运行状态 根据转差率的正负和大小 异步电机分别对应于电动机 发电机 电磁制动三种不同的运行状态 2 2三相异步电动机工作原理 异步电动机三种运行状态 1 异步电动机运行条件 或特点 电动机转矩的方向与旋转的方向相同 电动机由电网吸取电能 变换为机械能带动负载 29 2 2三相异步电动机工作原理 异步电动机三种运行状态 2 异步发电机运行条件 或特点 电动机转矩的方向与旋转的方向相反 电动机吸收机械功率 并向电网发出电功率 3 电磁制动运行条件 或特点 电动机转矩的方向与旋转的方向相反 电动机吸收电功率及机械功率 转化为转子电阻热损耗 电动机为电磁制动运行 30 三相同步电机 同步电机的分类方式很多 这里主要介绍两种 2 3三相同步电机概述 1 同步电机的分类 1 按能量转换方式分类同步电机按能量转换方式不同 可分为同步发电机 同步电动机和调相机 2 按转子结构分类同步电机按转子结构不同可分为凸极式和隐极式两类 31 1 同步电机的分类 凸极式同步电机转子有明显的磁极 所以气隙不均匀 转子铁芯粗而短 适用于低速的同步电机 如水轮发电机以及转速为1000r min以下的同步电动机 2 3三相同步电机概述 隐极式同步电机转子无明显的磁极 所以气隙均匀 转子铁芯细而长 适用于高速的同步电机 如汽轮发电机 转速n 3000r min 以及转速为1500r min以上的同步电动机 32 2 同步电机的应用 同步发电机 2 3三相同步电机概述 把其他形式的能量转换为电能的同步电机称为同步发电机 三相交流同步发电机应用广泛 目前世界上各发电厂发出的三相正弦交流电 都是用三相同步发电机产生的 33 2 同步电机的应用 同步电动机 2 3三相同步电机概述 把电能转换为机械能的同步电机 称为同步电动机 目前 同步电动机主要应用于大功率 恒转速的生产机械中 如功率达数百乃至数千千瓦的空气压缩机 送风机 球磨机 电动发电机组等 大功率同步电动机和同功率的异步电动机相比 有如下优点 同步电动机的功率因数可通过改变励磁电流来调节 以改善电网的功率因数 对大功率 低转速的电动机 同步电动机的体积要比异步电动机小一些 34 2 同步电机的应用 同步调相机 2 3三相同步电机概述 不带机械负载 只向电力系统送出或吸收无功功率的同步电动机 称为同步调相机 也称同步补偿机 同步调相机内基本上没有能量的转换 它是专门用来产生或吸收电网无功功率的 用以改善电网的功率因数 因此 同步调相机多应用在位于负荷中心的变电站中 35 1 三相同步电动机的结构 三相同步电动机的结构与三相同步发电机结构基本相同 无论是隐极式还是凸极式 其基本结构包括定子 转子 励磁系统三大部分 2 4三相同步电动机结构原理 定子 主要由定子铁芯 定子绕组 机座等组成 与异步电机的定子构成基本相同 同步电机的定子是产生三相交流电能 实现机电能量转换的重要部件 36 1 三相同步电动机的结构 转子 2 4三相同步电动机结构原理 励磁系统 转子主要由转子铁芯和励磁绕组等组成 转子的作用是在励磁绕组上接通直流电源 以建立主磁场 励磁系统主要由励磁发电机 同步变压器 整流部分等组成 励磁系统的作用是为励磁绕组提供直流电源 37 同步电机的结构示意图 2 4三相同步电动机结构原理 38 2 三相同步电动机的基本工作原理 低速同步电动机其转子一般都采用凸极式结构 2 4三相同步电动机结构原理 当定子三相绕组通入三相交流电流时 在气隙中将产生旋转磁场 当转子励磁绕组通入直流电流后 产生一个大小和极性都不变的恒定磁场 而且转子磁场的极数与定子旋转磁场极数相同 39 2 三相同步电动机的基本工作原理 2 4三相同步电动机结构原理 根据异性磁极相互吸引的原理 转子磁极在定子旋转磁场的电磁吸引力作用下 产生电磁转矩 使转子跟着旋转磁场一起转动 将定子侧输入的交流电能转换为转子轴上输出的机械能 由于转子与旋转磁场的转速和转向相同 故称为同步电动机 40 2 三相同步电动机的基本工作原理 2 4三相同步电动机结构原理 同步电动机运行时 定子旋转磁场的磁极与转子磁极之问的电磁吸引力 就好像两磁极之间用一根 弹簧 牵引着 当同步电动机空载运行时 转子轴上仅有空载阻力矩作用 弹簧被拉伸的距离很小 即定 转子磁极轴线间拉开很小的角度d 称为功角 仅产生克服空载阻转矩的电磁力矩 41 2 三相同步电动机的基本工作原理 2 4三相同步电动机结构原理 当同步电动机负载运行时 在一定范围内 转子轴上的负载转矩越大 弹簧被拉仲的距离越大 即定 转子磁极轴线间拉开的角度d加大 产生的电磁转矩也相应增大 从而把定子电源输人的电功率转换为转轴上输出的机械功率 同步电动机的稳定运行有一个极限 若转子轴上的负载转矩太大 超过一定值后 定 转子磁极之间产生的电磁转矩将不能克服负载转矩 转子转速逐渐减慢 甚至停转 不再与旋转磁场保持同步 这种现象称为同步电动机的 失步 42 2 三相同步电动机的基本工作原理 2 4三相同步电动机结构原理 同步电动机不仅可以进行机电能量转换 还可以和电网进行无功功率交换 若保持有功功率不变 调节励磁电流大小即可改变无功功率的大小和性质 励磁电流大小决定着同步电动机不同工作状态 1 正常励磁状态 0 cos 1 发pq 0 2 过励磁状态 0 cos 滞后 发pq感性 3 欠励磁状态 0 cos 超前 发pq容性 43 2 三相同步电动机的基本工作原理 2 4三相同步电动机结构原理 同步电动机处于过励磁状态 向电网送出感性无功功率 从改善功率因数的角度看 同步电动机在过励磁状态运行是有利的 这是它的突出优点 44 3 无刷励磁同步电动机 2 4三相同步电动机结构原理 系统结构 45 3 无刷励磁同步电动机 2 4三相同步电动机结构原理 无刷励磁系统 1 主电动机2 交流励磁发电机3 旋转整流器4 静态整流器5 整流变压器6 pt7 ct 8 交流励磁发电机励磁线圈9 主电动机励磁线圈 46 3 无刷励磁同步电动机 2 4三相同步电动机结构原理 无刷励磁系统工作原理 交流励磁发电机2和主电动机1同轴旋转 交流励磁发电机2的励磁绕组8在定子上 由整流变压器5经静态整流器4整流后供电 pt ct采集主电动机的电压 电流信号送入静态整流器4 静态整流器4可以自动调节励磁发电机2的励磁电流从而调节交流励磁发电机2的交流电压 经过旋转整流器3整流后间接控制主电动机励磁线圈9的励磁电流大小 同时也能自动调整电网的功率因数 由于主电动机的励磁部分不再由电刷送入直流 因此这种结构叫无刷励磁系统 47 3三相异步电动机的控制 3 1三相异步电动机的启动方法 3 2三相异步电动机的调速方法 48 3 1三相异步电动机的启动方法 3 1 1直接启动方法 3 1 2降压启动方法 49 3 1 1直接启动方法 直接起动需要满足的条件 7 5千瓦以下的三相异步电动机 电动机在启动瞬间造成电网电压波动小于10 的电动机 可用经验粗估电动机是否可直接启动 在其额定容量不超过变压器额定容量的20 时 一般可直接频繁启动 3 1 2降压启动方法 1 笼型异步电动机降压启动 2 绕线转子电动机的启动 转子串电阻启动 转子串接频敏变阻器启动 自耦变压器 补偿器 降压启动 星 三角 y 降压启动 延边三角形降压启动 定子串电阻 或电抗器 降压启动软启动器降压启动 以下主要介绍y 降压启动 y 起动 仅适用于正常接法为三角形接法的电机 3 2三相异步电动机的调速方法 异步电动机的转速 1 改变供电电源的频率f 2 改变电动机的极对数p 笼型转子电机 3 改变转差率s 改变外施电压u在转子回路中引入外加电阻在转子回路中引入附加电势 其它 电磁转差离合器 液力偶合器 油膜离合器等调速 54 3 3三相异步电动机的调速方法 3 3 1三相异步电动机的变频调速 3 3 2三相异步电动机的变极调速 3 3 3三相异步电动机的改变转差率调速 3 3 4三相异步电动机滑差调速 3 3 1三相异步电动机的变频调速 改变供电电源的频率 可以改变转子的转速 为无级调速 变频调速 变频调速时 通常希望电动机的主磁通 m保持不变 因为增大 m将引起磁路过分饱和 激磁电流大大增加 功率因素降低 如 m太小 则电机容量得不到充分利用 在改变频率的同时 必须调节电压 可根据不同负载要求 配以不同的u1 f1协调控制方式 3 3 1三相异步电动机的变频调速 变频调速 变频调速特别适用于恒转矩负载 保持u1 f1 定值 可保持磁通不变 同时也能保证电动机的过载能力 不变 变频调速的主要优点是调速范围大 调速平滑 机械特性较硬 效率高 但它需要一套专用变频电源 调速系统较复杂 设备投资较高 变频调速是近代交流调速发展的主要方向之一 三相异步电动机的变频调速在很多领域内已获得广泛应用 3 3 2三相异步电动机的变极调速 定子绕组需有特殊的绕法 使绕组的极对数能随外部接线的改变而改变 属于分级调速 具有两种不同转速的电动机称为双速电动机 转子为鼠笼式 变极调速 变极电机定子绕组的绕制有两种方法 1 双绕组变极 2 单绕组变极 3 3 2三相异步电动机的变极调速 2 单绕组变极 定子上有两套极对数不同相互独立的绕组 每次运行只用其中一套绕组设计较方便 但材料利用率较差 很少使用 一套定子绕组 通过不同接法构成不同极对数 变极电动机为鼠笼式转子 它可以随着定子极对数的改变而自动改变极对数 1 双绕组变极 3 3 2三相异步电动机的变极调速 2y接法变极调速 图2 8 2y接法变极调速 a 电流方向 b 4极时 c 2极时 3 3 2三相异步电动机的变极调速 3 3 2三相异步电动机的变极调速 结论 定子绕组由三角形变成双星形接法 极对数减少一半 电动机转速增加一倍 但输出功率只增加了15 可认为属于恒功率调速 3 3 2三相异步电动机的变极调速 y 2y接法变极调速 单绕组双速电动机y 2y接法变极调速a 2 4极的线圈接法b 2 4极的出线端接法 3 3 2三相异步电动机的变极调速 3 3 2三相异步电动机的变极调速 结论 由单星形改接成双星形时 极对数减半 电动机转速增倍 输出功率也增加一倍 由可知 输出转矩基本不变 故y 2y变极调速方法属于恒转矩调速 适宜于带动起重机 运输机等恒转矩的负载 3 3 3三相异步电动机改变转差率调速 调压调速 调压调速是改变电动机定子绕组上的电压 由于转矩与电压的平方成正比 对于不同的定子电压 可以得到一组不同的机械特性曲线 3 3 3三相异步电动机改变转差率调速 调压调速 调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源 目前常用的调压方式有串联饱和电抗器 自耦变压器以及晶闸管调压等几种 晶闸管调压方式为最佳 3 3 3三相异步电动机改变转差率调速 调压调速 使用范围 改变电压调速适合于通风性质的负载 多用于100kw以下的生产机械 优点 线路简单 易实现自动控制 调速平滑性较好 缺点 调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中 效率较低 当电动机运行在低转速时 转子铜损耗较大 使电动机效率低 发热严重 故这种调速一般不宜于在低速下长时间运转 3 3 3三相异步电动机改变转差率调速 改变转子回路电阻调速 调速方法 通过改变电动机转子电路的外接电阻实现调速性质 属于恒转矩调速优点 设备简单 操作方便 可在一定范围内平滑调速 调速过程中最大转矩不变 电动机过载能力不变 缺点 转子回路串接电阻越大 机械特性越软 转速随负载的变化很大 且调速电阻上要消耗一定的能量 随外接电阻增大 电动机效率下降 在空载和轻载时调速范围很窄 适用场合 主要用于运输 起重机械中的绕线式异步电动机上 3 3 3三相异步电动机改变转差率调速 串级调速 绕线式电动机转子串级调速 当两者的频率相同 相位相反时当两者的频率相同 相位相同时 串级调速的原理是转子回路中串入附加电动势 3 3 3三相异步电动机改变转差率调速 1 当两者的频率相同 相位相反时 结论 当两者的频率相同 相位相反时 越大 下降越多 因此调节附加电动势的大小即可使电动机在同步转速以下调速 3 3 3三相异步电动机改变转差率调速 2 当两者的频率相同 相位相同时 结论 当与两者的频率相同 相位相同时 调节的大小可以调节电动机的转速 并将使电动机的转速超过其同步转速 3 3 3三相异步电动机改变转差率调速 串级调速特点 串级调速系统具有较高的效率调速系统主电路和控制电路较为复杂 调速装置的成本高 在技术上也比较复杂 串级调速实现方法 在绕线式异步电动机的转子回路中串入附加电动势来改变转差功率 调速性质 属于转差功率回馈型调速方法 3 3 4三相异步电动机滑差调速 滑差调速 图2 9电磁调速异步电动机 a 连接原理图 b 电磁滑差离合器工作原理 3 3 4三相异步电动机滑差调速 滑差调速 电磁转差离合器由电枢 磁极和励磁绕组三部分组成 电枢和后者没有机械联系 都能自由转动 电枢与电动机转子同轴联接称主动部分 由电动机带动 磁极用联轴节与负载轴对接称从动部分 当电枢与磁极均为静止时 如励磁绕组通以直流 则沿气隙圆周表面将形成若干对n s极性交替的磁极 其磁通经过电枢 当电枢随拖动电动机旋转时 由于电枢与磁极间相对运动 因而使电枢感应产生涡流 此涡流与磁通相互作用产生转矩 带动有磁极的转子按同一方向旋转 但其转速恒低于电枢的转速n1 这是一种转差调速方式 变动转差离合器的直流励磁电流 便可改变离合器的输出转矩和转速 3 3 4三相异步电动机滑差调速 滑差调速 电磁调速电动机的调速特点 装置结构及控制线路简单 运行可靠 维修方便 调速平滑 无级调速 对电网无谐波影响 速度损失大 效率低 本方法适用于中 小功率 要求平滑动 短时低速运行的生产机械 小结 电动机分类及主要技术数据三相异步电动机 同步机 结构原理三相异步电动机的控制启动方法制动方法调速方法 电动机的基本知识 77 4石化行业常用电动机选型及注意事项 4 1石油化工企业的生产特点4 2防爆电气基本知识4 3防爆电动机的选型及注意事项 78 4 1石油化工企业的生产特点 石油化工装置是存在易燃易爆介质的危险场所 又因其在高温 高压下操作 就更增加了其爆炸危险程度 企业生产安全问题是头等重要的 而防爆炸更是重中之重 依据相关设计规范 易燃易爆生产场所使用的电气设备必须满足防爆要求 因此在石油化工企业中的易燃易爆场所均使用防爆电器 全面 正确理解电气防爆基本知识 相关设计规范要求 防爆电气产品选型应用及相关施工验收规范 对电气管理人员做好安全生产工作至关重要 79 4 2防爆电气基本知识 1 爆炸基本知识 释放源释放源是指可释放出能形成爆炸性混合物的物质所在的地点或位置 例如 泵 压缩机 阀门的密封处 油 水分离器类液体与空间接触面 危险气体放空阀 化验分析取样点等 释放源按易燃物质释放频繁程度和持续时间长短可分为 a 连续级释放源 予计长期释放或短时频繁释放的释放源 b 第一级释放源 予计正常运行时周期或偶尔释放的释放源 正常运行 工厂设备在它们的设计参数内运行 c 第二级释放源 予计在正常运行下不会释放 即使释放也仅是偶尔短时释放的释放源 80 4 2防爆电气基本知识 1 爆炸基本知识 闪点 闪点 标准条件下能使液体释放出足够蒸气而形成发生闪燃的爆炸性气体混合物的液体最低温度 闪点越低的液体 其危害性越大 液体闪点在45 及以下的为易燃液体 当其发生泄露时 可引起爆炸危险 而闪点在45 以上的为可燃液体 当发生泄露时 仅能引起火灾危险 81 4 2防爆电气基本知识 1 爆炸基本知识 自燃 自燃温度 引燃温度 自燃是物质自发地着火燃烧 通常是由缓慢氧化作用而引起 即在外界温度作用下 产生内部氧化而着火 使物质在无外来明火或电火花等火源情况下 引起燃烧 能使可燃物质发生自燃的最低外界温度 即自燃温度 自燃温度即引燃温度 引燃温度定义 按照标准试验方法 引燃爆炸性混合物的最低温度 按照爆炸性危险介质的引燃温度分成六个组 即t1 t6组 82 4 2防爆电气基本知识 1 爆炸基本知识 爆炸极限 易燃气体 蒸气与空气所形成的混合物 其浓度在一定范围内才具备爆炸条件 浓度太稀和浓度太浓都燃烧不起来 即爆炸浓度有一个下限和上限 爆炸下限 易燃气体 蒸气或薄雾在空气中形成爆炸性气体混合物的最低浓度 爆炸上限 易燃气体 蒸气或薄雾在空气中形成爆炸性气体混合物的最高浓度 爆炸下限到爆炸上限之间的范围就叫爆炸极限之内 83 4 2防爆电气基本知识 1 爆炸基本知识 最小点燃能量 最小点燃电流 最小点燃能量 在标准装置中 能将其内的可燃性气体 蒸气与空气混合物点燃 并使火焰传播所需最小电火花能量 最小点燃电流 在规定的试验条件下 用直流24v 95mh的电感电路火花试验装置进行点燃试验时 能点燃在最易点燃浓度下的可燃气体混合物的最小电流 实际上 把最小点燃能量折换成电流 最小点燃电流是划分危险介质级别的重要参数 84 4 2防爆电气基本知识 1 爆炸基本知识 最大试验安全间隙 当我们把一个产生火花的电气设备放在一个密封容器中 该密闭容器 壳 的密封面就必然存在一个间隙 该间隙在机械加工时尽可能做到最小 由于有间隙的存在 壳外的危险介质就可以进入壳内 当壳内的电气设备打火花时 壳内发生爆炸 爆炸所产生的火焰沿着间隙结合面从壳里向壳外传递 由于金属壳温度低 使火焰传递中降温 若间隙 足够长 长到一定尺寸 标准是25mm 火焰熄灭 并且温度降到引燃壳外危险介质的引燃温度以下 就不会因设备内部爆炸点燃壳外的危险介质 85 4 2防爆电气基本知识 1 爆炸基本知识 最大试验安全间隙 由于壳的间隙长度是一定的 对不同介质因其所含的燃烧质不同 只有靠不同间隙宽度才能实现其不传爆 对不同危险介质都有一个保证安全所允许的最大间隙 通过实验把间隙分三个级别 a b c a 0 9mm 0 5mm b 0 9mm c 0 5mm 86 4 2防爆电气基本知识 1 爆炸基本知识 爆炸性气体混合物的分级 分组 不同的爆性气体混合物 经过最大试验安全间隙或最小点燃电流就确定了其分级 经过引燃温度实验就确定了其分组 分级 分组数据是防爆电气设备制造的依据 也是设备选型的依据 87 4 2防爆电气基本知识 1 爆炸基本知识 化学爆炸产生的条件 条件之一 易燃气体或易燃液体泄漏到大气中 在空气中易形成蒸气或薄雾 条件之二 这些泄漏出来的易燃气体或闪点在45 以下的易燃液体遇到充足的空气发生混合 并使混合后的浓度在爆炸下限和上限之间 条件之三 存在点燃爆炸混合物足够能量的火 源 花 电弧或引燃温度 只有当上述的三个条件同时存在时 才能形成爆炸 若缺少其中任一条件 都不可能产生爆炸 88 4 2防爆电气基本知识 1 爆炸基本知识 石化装置的爆炸分类 石油化工装置既存在着物理爆炸的可能 更存在着化学爆炸的危险 高压 超高压设备 容器当其压力失控超过安全允许值 安全泄放装置失灵的情况下 就会发生设备 容器的结构损坏 从而产生物理爆炸 易燃气体 易燃液体的蒸气或薄雾与空气形成爆炸混合物 爆炸性粉尘 可燃导电性粉尘与空气形成的爆炸混合物 遇到明火或引燃温度发生爆炸属于化学爆炸 89 4 2防爆电气基本知识 1 爆炸基本知识 石化装置的爆炸分类 石油化工装置发生物理爆炸一般为一次性的 而发生化学爆炸一般均存在二次爆炸和多次爆炸现象 所以石化装置的化学爆炸远比物理爆炸危害性要大 防化学爆炸应引起我们管理人员更大的关注 90 4 2防爆电气基本知识 1 爆炸基本知识 爆炸和火灾环境危险区域的分区 爆炸性气体环境应根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间分为3个区 o区 存在连续级释放源的区域 即连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境 1区 存在第一级释放源的区域 即在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境 2区 存在第二级释放源的区域 在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境 或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境 91 4 2防爆电气基本知识 1 爆炸基本知识 爆炸和火灾环境危险区域的分区 根据爆炸性粉尘混合物的出现分为3个区 20区 在正常运行时连续出现或长期出现爆炸性粉尘的环境 21区 在正常运行时有时出现但未划入20区的环境 22区 在异常条件下偶尔出现并且短时间存在但未划入21区的环境 92 4 2防爆电气基本知识 2 防爆电气设备 防爆等级 防爆电气设备防爆等级的划分是根据设备使用的类别 爆炸性气体混合物的温度组别 防爆电气设备的防爆型式来划分的 93 4 2防爆电气基本知识 2 防爆电气设备 防爆电气设备分类 分为两类 i类为煤矿井下用电气设备 ii类为除矿井以外的场所使用的电气设备 依照最大试验安全间隙 mesg 或最小点燃电流 micr 来区分 ii类电器设备又分为 iia iib iic三个类别 94 4 2防爆电气基本知识 2 防爆电气设备 爆炸性气体混合物分级 a级 丙烷 戊烷 丙烯 苯乙烯 苯 二甲苯 乙苯 石脑油 石油 燃料油 煤油 柴油 甲 壬醇 甲酸甲酯 醋酸氯乙烯等 b级 乙烯 丙炔 环丙烷 氰化氢 环氧乙烷 焦炉煤气 硫化氢 四氯乙烯 二甲醚等 c级 氢 乙炔 二硫化碳 硝酸乙酯 水煤气 95 4 2防爆电气基本知识 2 防爆电气设备 温度组别 ii类电器设备根据爆炸性气体混合物按引燃温度的差异 组别又分为t1 t2 t3 t4 t5 t6六种 引燃温度用t 表示 各组别的引燃温度为 t1为 450 t t2为 300 t 450 t3为 200 t 300 t4为 135 t 200 t5为 100 t 135 t6为 85 t 100 96 4 2防爆电气基本知识 2 防爆电气设备 防爆型式 隔爆型防爆标志exd增安型防爆标志exe正压通风型防爆标志exp本质安全型防爆标志exi充油型防爆标志exo充砂型防爆标志exq特殊型防爆标志ext 97 4 2防爆电气基本知识 2 防爆电气设备 隔爆型exd 隔爆型是把能够点燃爆炸性气体混合物的电气元件 部件 封闭在一个外壳中 该外壳能够承受在其内部的爆炸性气体混合物爆炸所产生的压力 并且能够阻止爆炸所产生的火焰传到壳体外同时喷出的气体也不能引燃外壳周围的爆炸混合物 隔爆型电器的防爆措施在壳体上 一是壳体强度能承受内部爆炸的压力 二是外壳间隙的大小 缝隙的大小 和间隙长度使内部火焰在间隙中传递时 由于降温而熄灭 98 4 2防爆电气基本知识 2 防爆电气设备 增安型exe 增安型是对在正常运行条件下 不会产生电弧或火花的电气设备进一步采取措施 提高其安全程度 防止电气设备产生不允许的温度 电弧和火花 增安设备的关键 不是所有的电器都能做成增安型 而只是本来就比较安全 因为不产生电弧 火花 的电器 在此基础上采取措施 增加安全程度 可做成增安型电器的有 感应交流电动机 灯具 接线盒 接线箱等 99 4 2防爆电气基本知识 2 防爆电气设备 增安型exe 增加安全措施举例 接线端子类 加大接线端子尺寸 使接触电阻减小 不会发热 加大端子间距 使端子间的相间和相对地短路减少 端子防松动措施等 感应电动机 以90年代 我国exe电机技术条件为例 防止电气结构污染和受潮而用ip65防护型外壳 加大转子与定子间的空气间隙和漏电距离 防止定转子碰擦 100 4 2防爆电气基本知识 2 防爆电气设备 增安型exe 感应电动机运用防止自行松动的接线端子 加大电机容量裕度 降低绕组温度 提高绕组寿命 内部连线采用特殊绝缘 电机绕组采用f级绝缘 但温升限度按b级绝缘计算 使温升裕度大 对热保护要求 带断相保护 1 05in 20分钟 1 3in 2分钟 101 4 2防爆电气基本知识 2 防爆电气设备 增安型exe 感应电动机堵转时间te 5秒 te和ia in制造厂提供 起动时间与堵转时间关系 tq 1 7te堵转时间te是如何测出来的 te定义 交流绕组在最高环境条件下 达到额定运行温度后 从开始通过起动电流ia计时 到温度升至极限温度止 所需要的时间 102 4 2防爆电气基本知识 2 防爆电气设备 增安型exe 感应电动机举例说明 有一个2区爆炸危险场所 爆炸危险介质的温度组别为t3 200 这种场所exe电机的te的含义 该电机在环境温度 40 下满载运行 按照绕组为b级绝缘 其绕组最终温升70 实际满载运行绕组温度 40 70 110 若此时电机失电停转 然后合闸电机热态起动 一经起动电机就堵转 此时绕组通过的大电流ia使绕组温度急剧上升 但电机最终温度t3为200 使温升在110 基础上增加90 的时间即是te 103 4 2防爆电气基本知识 2 防爆电气设备 增安型exe 感应电动机te是exe电机的重要参数 是电机在最不利条件下 保证电机温升不超过允许值的参数 电机设置的保护必须满足它 通过上述介绍 可以看出 exe型电器设备是一个安全程度很高的设备 是2区中的理想设备 104 4 2防爆电气基本知识 2 防爆电气设备 正压通风型exp 做一个能包容电气设备带电部件的外壳 对壳内充以保护气体 不含爆炸危险介质的气体 并使壳内部气体对壳外大气保持正压力 从而阻止壳外爆炸性气体进入壳内部 换言之 在爆炸危险区内 制造一个正常环境小空间 把电气设备放置在该空间内 从而避免了在爆炸危险区内布置非防爆电器 105 4 2防爆电气基本知识 2 防爆电气设备 正压通风型exp 实现正压通风设备有三个要点 保护气体 源的选择及供气系统 外壳的防护等级ip4x 以保证维持正压 联锁系统 应用举例 布置在爆炸危险区内的随机开关盘 仪表的现场分析器小屋 大容量电机等 106 4 2防爆电气基本知识 2 防爆电气设备 本质安全型exia exib 本安电路 在标准规定的条件下 包括正常工作和规定的故障条件 产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电路 本安设备 在其内部的所有电路都是本质安全电路的电气设备 这类电路所输送或控制的能量极小 所产生的电火花或发热量都不能点燃爆炸性气体 所以压根就不存在危险 即本质上就是安全的 电子仪表或微电子仪表作成本安型较多 强电设备不可能做成本安设备 107 4 2防爆电气基本知识 2 防爆电气设备 充油型exo 将电气设备或设备部件整个浸在油中 保护液 使电气设备不能点燃油面上或设备壳体外面的爆炸性气体 现在exo设备用的少了 因油比较麻烦 设备比较笨重 充砂型exq 将电气设备能点燃爆炸气体的导电部件 固定并完全埋入充砂材料中 以阻止点燃外部爆炸性气体 该种型式的防爆设备实际用的也不多 108 4 3防爆电动机的选型及注意事项 防爆电动机的选型 选用要点一 根据机械负载特性 生产工艺 电网要求 建设费用 运行费用等综合指标 合理选择电动机的类型 选用要点二 根据机械负载所要求的过载能力 起动转矩 工作制及工况条件 合理选择电动机的功率 使功率匹配合理 并具有适当的备用功率 力求运行安全 可靠而经济 选用要点三 根据使用场所的环境 选择电动机的防护等级 防爆等级和结构型式 109 4 3防爆电动机的选型及注意事项 防爆电动机的选型 选用要点四 据生产机械的最高机械转速和传动调速系统的要求 选择电动机的转速 选用要点五 根据使用环境温度 维护检修方便 安全可靠等要求 选择电动机的绝缘等级和安装方式 选用要点六 根据电网电压 频率 选择电动机的额定电压 频率 110 4 3防爆电动机的选型及注意事项 应用注意事项 电动机的防爆等级和防护等级是两个完全不同的概念 不能混为一谈 防爆等级高并不等于防护等级高 要充分考虑电动机接线盒的尺寸和电缆进线方式 特别是更新电动机 大容量防爆电动机 2000kw以上 尽量选用带差动自平衡保护电流互感器 尽量选用隔爆型防爆电动机 尽量选用高效节能防爆电动机 小结 石化行业的特点防爆的基本知识防爆电器的种类 特点防爆电机的选型及应用注意事项 112 5电动机的安装与验收 5 1电动机施工验收要求 113 5 1电动机施工验收要求 1 执行标准电动机施工验收执行国标gb50170 2006 电气装置安装工程 旋转电机施工及验收规范 2 施工验收要点1 拆箱检查电动机的附件 备品备件及随机资料是否齐 2 电动机解体 抽转子检查的必要条件3 电动机试运的基本条件4 竣工验收主要技术资料齐全 114 5 2电动机施工验收要求 3 安装验收常见问题1 电机电缆保护管出地面过高 影响电缆拆装 保护管无明显接地点 2 电动机电缆弯曲高度高于接线盒入口 易进水 3 防爆电动机电缆入口防爆胶圈与电源电缆的间隙过大 或缺少防爆钢圈 不能满足防爆要求 4 大型电动机组装时各部件间缺少等电位跨接线 5 大型电动机自平衡差动电流互感器一次接线错误 6 接线盒内电缆芯线弯曲半径过小 搭接接线盒外壳 7 现场电流表指示误差较大 115 6电动机的运行维护及事故处理 6 1电动机的允许运行方式6 2电动机的运行监视与维护6 3电动机的保护配置6 4电动机异常运行及事故处理 116 电动机的允许温度和温升最高允许温度由电动机使用的绝缘材料等级和温度测量方法来决定电动机的允许温升是指在一定环境温度下 电动机温度与环境温度的差值 6 1电动机的允许运行方式 允许温度 环境温度 117 6 1电动机的允许运行方式 注 1 环境冷却温度一般为35 2 为允许温度 为允许温升 即允许温度与额定冷却空气温度之差 118 电动机电源电压允许变化范围电动机电源电压在额定值的 5 10 范围内变化时 额定出力可保持不变 当电源电压提高10 时 电动机电流应减少约10 电动机额定出力运行 三相电源相电压的不平衡度不超过5 或相间电压的不平衡不超过额定值的5 三相电压不平衡引起的三相不平衡电流不超过额定电流的10 且任一相电流不超过额定值 6 1电动机的允许运行方式 119 6 1电动机的允许运行方式 电动机在电压较额定值高时的运行情况 比在电压较额定值低时的运行情况好 120 电动机电源频率允许变化范围当电源电压为额定值时 电源频率与额定频率的偏差不得超过 1 频率降低 电动机定子电流增加 功率因数下降 效率降低 电动机振动与窜动允许值振动与窜动超过允许值时 应停止电动机运行 查明原因予以处理 6 1电动机的允许运行方式 6 1电动机的允许运行方式 gb6075 99将旋转机械分为四类振动评价等级标准a新交付使用的机械的振动必须在该区域内 b可不受限制的长期运行 c不适宜于长期运行 可在有限时间运行 但必须采取补救措施d足以引起机器损坏 122 电动机绝缘电阻允许值检修后的电动机或停电时间达7天以上的电动机 在送电前必须测量电动机的绝缘电阻 处于备用状态的电动机也必须定期测量绝缘电阻 电动机绝缘合格的标准 绝缘电阻 吸收比合格 6 1电动机的允许运行方式 123 电动机绝缘电阻允许值3 kv的电动机用1000 2500v的兆欧表测量380v及以下的电动机用500v的兆欧表测量备用中的电动机也应定期测量绕组的绝缘电阻 经常开停的电动机可以减少测量次数 但每月至少测量两次电动机绝缘电阻的标准 一般高压电动机定子绕组绝缘电阻按每千伏工作电压不低于1m 低压电动机绕组绝缘电阻应不低于0 5m 6 1电动机的允许运行方式 124 1 异步电动机起动注意事项对大 中容量的电动机 起动前应通知值长和值班长 并采取必要的措施 以保证顺利起动应严格执行规定的起动次数和起动间隔时间 避免频繁起动 尽量减少起动次数 6 2电动机的运行监视与维护 125 起动次数和起动间隔时间规定正常情况下 鼠笼式电动机的起动次数应遵照制造厂的规定 无制造厂规定时 电动机冷态下 电动机任何部分与周围空气温度之差不超过3 或停用4h以上 允许起动2次 每次间隔时间不小于5min 热态下 电动机停机后热量未散发完 允许起动1次 大容量的电动机起动间隔时间不得小于0 5 1h 6 2电动机的运行监视与维护 126 起动次数和起动间隔时间规定事故处理及起动时间不超过2 s的鼠笼式电动机 允许比正常情况下多起动1次对绕线式异步电动机 其起动次数不作限制对新装或检修后初次起动的电动机 注意转向与设备上标定的方向一致 否则应停电纠正起动后电动机冒烟 强烈振动或着火 应切断电源 停止运行 并通知检修人员检查处理 6 2电动机的运行监视与维护 127 1 异步电动机起动注意事项起动前的检查新投入运行或检修后的电动机 起动前应收回全部工作票 拆除一切安全措施 测量绝缘电阻 在合闸前应进行外部检查 检查工作应由负责电动机起动和运行的人员进行外部检查项目电动机外壳接地线及各部位螺栓应牢固完整 电缆接线良好 安全罩 端线盒牢固 6 2电动机的运行监视与维护 128 异步电动机起动注意事项外部检查项目电动机上或附近应无杂物和无工作人员工作检查电动机所带机械应已准备好检查轴承中和起动装置中应有油 油色应透明 油盖应坚固 并检查油面 轴承用水冷却时 则应开启冷却水 装有通风机的电动机应将通风机投入运行检查起动装置 6 2电动机的运行监视与维护 129 异步电动机起动注意事项外部检查项目通风道应无杂物 有冷却器的电动机应检查冷却器不漏水 出入口风门开启良好设法转动转子 以证实转子与定子无摩擦 并且被它带到的机械没有故障 6 2电动机的运行监视与维护 130 1 异步电动机起动注意事项如电动机是远方操作合闸时 应由负责电动机运行的人员进行现场外部检查后 证明电动机已准备好 方可起动负责电动机运行的人员 应在电动机旁监视电动机 直到电动机升至额定转速为止起动电动机时 机组运行人员应按电流表指示监视起动过程针对增安电机 起动时间整定不得超过1 7倍te时间 6 2电动机的运行监视与维护 131 2 电动机的运行监视与检查正常运行时 电流 电压不应超过允许值 最大不平衡电流一般不超过10 允许电压波动 5 最大不得超过10 三相电压的不平衡值不得超过5 温度 温升在规定范围内 测温装置完好声音 振动应正常 无异常气味轴承润滑正常冷却系统正常周围应清洁 无杂物 无漏水 无漏油 漏气等各护罩 接线盒 接地线 控制箱完好无异常 6 2电动机的运行监视与维护 132 3 电动机的运行维护保持电动机本体及周围清洁无杂物按规定定时巡视检查电动机 对巡视检查发现的各种异常 缺陷应作记录 并及时处理对危及电动机安全运行的漏水 漏汽应及时处理保持备用电动机的健康水平和真正起到备用作用对绕线式异步电动机应注意电刷与滑环的接触 电刷的磨损及火花情况 火花严重时 必须及时清理滑环表面 校正电刷弹簧压力 6 2电动机的运行监视与维护 133 6 3 1低压电动机保护配置6 3 2高压电动机保护配置 6 3电动机的保护配置 134 1 保护种类 以低压综保实现的功能为例 短路保护堵转保护定时限过负荷保护反时限过负荷保护相电流不平衡保护断相保护欠压保护过压保护 6 3 1低压电动机保护配置 135 1 保护种类接地 漏电保护启动时间过长保护晃电自启动工艺连锁te时间保护 6 3 1低压电动机保护配置 136 2 整定原则短路保护按躲过电动机启动电流的2 2 5倍整定 实现保护功能的元器件 空气开关或熔断器过载保护按电动机额定电流的1 05 1 1倍整定实现保护功能的元器件 热继电器 微机综保 空气开关低电压保护一般按额定电压的80 整定 延时9 20s 自启动功能 普通电机为接触器线圈释放电压的65 6 3 1低压电动机保护配置 137 2 整定原则相电流不平衡保护一般按三相电流平均值的10 整定 延时5s以上实现保护功能的元器件 微机综保堵转保护按电动机堵转电流的75 整定 时间为正常启动时间的1 5倍实现保护功能的元器件 热继电器 微机综保 6 3 1低压电动机保护配置 138 2 整定原则接地保护一般按30ma 900ma 带零序互感器 整定实现保护功能的元器件 微机综保 空气开关 带漏保功能 te时间保护增安型电动机过载保护特殊要求 过载保护必须在电机堵转时间te内可靠动作 如用热继电器做保护 必须选用增安电机专用热继电器 如3ua59e型 6 3 1低压电动机保护配置 电动机保护 电流速断保护 纵联差动保护 过负荷保护 低电压保护 单相接地保护 6 3 2高压