国内牵引电机真空压力浸漆生产使用与维修

国内牵引电机真空压力浸漆生产使用与维修

0真空压力浸漆设备在行业、公司、修理剂、设备的应用中出现设备故障vpi是英语语文件的缩写。它被翻译为真空压力浸泡。上世纪七十年代,国内有几家电机制造厂曾经自制VPI设备,但因为技术不成熟,设备性能差,而没有引起其他电机制造厂家的兴趣。九十年代末,铁路部门为保证牵引电机的质量,在具有一定规模的企业试行VPI工艺;到了上世纪末,铁路行业在线电机生产、修理全部改为VPI工艺,促使VPI设备的制造水平得到了飞速的发展。2000年后,国内的电机行业为了降低电机制造成本、缩短电机制造周期、提高电机制造质量,纷纷推广真空压力浸漆工艺。现在真空压力浸漆工艺不仅广泛应用于电机制造业,同时发展到耐火砖生产、电缆制造业、木材浸油、变压器及互感器的浇注、制药等多个领域。随着真空压力浸漆工艺的普遍应用,而国内真空压力浸漆设备的制造却仍然没有统一的标准,设备设计和制造处于仿制阶段,因此,设备在制造、使用、维修中难免出现问题,而且极有可能出现爆炸事故。本文针对VPI成套设备在制造、使用、维修过程中容易出现的问题进行探讨,期待引起同行的共鸣。1苯乙烯在绝缘剂中的稳定性目前国内主要使用的浸渍漆为无溶剂绝缘漆。该漆虽然称为无溶剂,但在绝缘漆中仍然有约为30%的苯乙烯。而在工件浸漆、吊运时,大量的苯乙烯活性单体充分飘散到空气中,成为一种安全隐患。1.1酸性催化剂和硫酸等带催化剂组合其蒸气与空气可以形成爆炸性混合物,遇明火、高温或与氧化剂接触,有引燃爆炸的危险,遇酸性催化剂(如硫酸、氯化铁、氯化铝等)能猛烈聚合,放出大量的热量,其蒸气比空气重。按照GB3836标准,苯乙烯划分为IIA级爆炸性气体,温度组别为T1。1.2饱和蒸气压kpa熔点:-30.6℃沸点:146℃相对密度:0.91相对蒸气压(空气=1):3.6饱和蒸气压:(kPa):1.33(30.8℃)临界温度:369℃临界压力:3.81MPa闪点:34.4℃引燃温度:450℃爆炸极限:1.1～1.6%(V/V)2正交试验的其他系统组成设备构成:真空压力设备一般由浸漆罐系统、贮漆罐系统、真空系统、循环水系统、加压系统、输回漆系统、制冷系统、液压系统、气动系统、加热系统、测量监控系统、循环系统等十二大系统组成。其中有浸漆罐系统、贮漆罐系统、输回漆系统、测量监控系统、循环系统和绝缘漆直接接触;其他系统均间接和易燃易爆气体接触。真空压力浸漆设备虽然是一种高危险的设备,但因为系统存在的分散性,真空压力浸漆设备仍然不能取得防爆合格证,其正常生产安全完全靠各个分系统的防爆要求去保证。2.1浸漆罐及钢板的接地当浸漆罐打开时,积累在浸漆罐内的苯乙烯气体散布到浸漆罐周围区域,应为I区爆炸性环境。此时浸漆罐产生的不安全因素有以下3种:(1)浸漆罐的静电作用:在雷雨天气,浸漆罐受到雷电的袭击,浸漆罐内部或者浸漆罐四周突出钢板尖端产生放电,放电瞬间火花的温度达到1000℃以上,高温将浸漆罐内或者散布到浸漆罐四周的苯乙烯气体点燃而引发爆炸事故。浸漆罐长期受到附近电气设备、高压线路的影响,当浸漆罐及其四周钢板尖端积累的电荷达到一定的程度,仍然可能放电,将苯乙烯混合气体击穿,产生爆炸。因此,浸漆罐设计时必须考虑严格的接地,钢板尖端采用圆弧过渡,消除隐患。(2)浸漆罐和吊车电位差:厂家在设计真空压力浸漆厂房时,一般都考虑天车、真空压力设备接地;但容易忽略二者必须接同一个接地线。当天车和浸漆罐不接在同一个接地线上时,天车在运行时(和轨道摩擦)产生静电,此种静电长期积累在吊车的尖端上,产生较高的电压。当天车吊运工件进入浸漆罐内、或者吊钩碰到浸漆罐壁时,二者因为电位差的影响而产生火花,将罐内混合气体点爆。此种事件在我国铁道行业曾经出现过,分析造成事故的原因是天车和浸漆罐没有接在同一个接地线,两者电位差不一致,从而产生放电,将罐内混合气体点爆。(3)浸漆罐承压能力:浸漆罐设计形状一般为顶部、底部为椭圆形结构,这种结构有利于浸漆罐内的压力分散,减小罐壁的压力。但浸漆罐仍然存在焊缝、齿部啮合强度等的问题。例:直长为4m的浸漆罐,正常的工作压力为0.3MPa,罐盖承受的压力为:3.14×2002×0.6=75t如果齿部的强度不能承受75t的力量,而造成脱齿爆炸,爆炸力达到上千吨,后果可想而知。浸漆罐设计中齿与齿的啮合强度要达到受压的1.25倍以上,同时还要对焊缝进行焊缝探伤检查。最终浸漆罐进行1.25倍水压试验。2.2浸漆罐的安装位置真空机组负责对浸漆罐抽真空。真空机组一般为3级,个别为4级。因为真空度和浸漆罐泄漏率的要求,真空机组一般安装在距离浸漆罐较近的位置。而浸漆罐四周是苯乙烯气体密度最大的地方,如果真空机组四周苯乙烯气体在空气中的含量在1.1%～6.1%范围内,电机选用Y系列非防爆型,电机工作时产生的火花将引爆周围的可燃性混合气体。一般处理是将真空机组放置在非爆炸性区域,如果确实需要将机组放在爆炸性区域,电气元件均应选用隔爆性元件。2.3变密度冷水机设计方案绝缘漆粘度随着环境温度的降低而增大。粘度增大对于绝缘漆进入高压线圈绝缘构成影响。冬季绝缘漆要进行加热以降低浸漆粘度;夏季绝缘漆要降温储存。加热系统主要由加热元件、开关组成。制冷系统由电机、压缩机、开关、冷却塔等组成,是一个较为复杂的系统设备。例如,某单位加热、制冷系统的设计方案为:冷却塔选用2套,每套制冷量为60t/h,每套使用水量约1t,冷却塔安装在房顶上。冷却电机处于非爆炸区域。制冷系统、加热系统安装在封闭的机器之内,机器间仍为非爆炸区域。避免了苯乙烯气体和加热、制冷系统接触,排除安全隐患。制冷系统、加热系统附近安装一个5号的乙二醇水溶液储水箱(二者公用),如图1所示。当需要加热或者制冷时,启动机组对储水箱的乙二醇水溶液进行加热或制冷。乙二醇水溶液达到一定的温度,机组停机。启动储水箱循环电机,使乙二醇循环;启动绝缘漆循环齿轮泵,使绝缘漆循环,二者在交换器中进行能量交换,达到绝缘漆制冷的目的。上述系统设计特点:1)电气元件、开关、加热元件等避开危险区域,不会产生爆炸;2)电机、电气元件、开关等可以选用非防爆型,降低了制造成本;3)加热和制冷共用一个水箱,节约占地面积和制造成本;4)加热、制冷和VPI设备同时工作的时间可以错开。2.4交换器设计要点绝缘漆循环系统由电机、齿轮泵、交换器、管道、阀门等组成。该套系统长期工作在易燃易爆场所。其中电机携带的高电压是主要的危险源,因此,选用齿轮泵电机必须慎重。一般齿轮泵电机选择为ExdIIBT4的隔爆等级。交换器内通过乙二醇水溶液和绝缘漆,水一般是绝缘漆的促进剂。当交换器密闭不严时,水很容易进入绝缘漆内,促使绝缘漆在储漆罐内固化。交换器如图2所示。齿轮泵出口液体的压力一般为0.4MPa～0.6MPa,乙二醇水循环泵出水口液体的压力一般为0.2～0.3MPa,但乙二醇水循环泵安装在机器之间,交换器的管道比较长,能量损耗大,和齿轮泵比较起来,整体设计应该考虑齿轮泵对交换器的冲击。交换器内部的绝缘漆通道为《14mm不锈钢钢管,钢管和端板采用涨管后再焊接的方式连接,目的是加强钢管和端板接口的固定。为防止交换器在运行时受到绝缘漆的冲击,交换器设计压力不低于0.6MPa。制作完毕后,还要进行不低于1.25倍水压试验。这样才能有效防止交换器在工作时二者不相互渗透。3现场应用存在的问题真空压力浸漆设备到目前为止国内仍然没有统一标准,一些厂家凭经验制造,难免出现问题。出现较多的问题有如下几方面:(1)真空机组和浸漆罐匹配不当,不是功能过剩,就是小马拉大车,造成真空度达不到要求。(2)机组、加热装置等放在现场,容易造成制造成本过高,或者多了一个易燃易爆危险源。(3)各个相互不相关、但属于配套使用的设备,接地线、避雷线不是接在同一个接地