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。
沿着这个思路更进一步，可以在微正压气路上，增加气压监测功能。
比如增安电机预启动吹扫完成后，转入微正压3mbar, 当壳体压扰动下降到1mbar 时，气路自动打开大流量充气（工作于开关模式），这样更加有利于微正压的保持。
这是在现场调试吹扫装置时，结合现场具体条件，产生的一个想法，提出来供相关行业人员参考。
防爆行业有其行业特殊性，之所以有防爆规范、标准，都是久经靠验总结出来的，由规范、标准来保
证防爆效果！高压防爆电机用吹扫装置，经过近十年的发展，自有成熟、规范的体系，规范有时近乎保守，比如会影响用户使用的经济性，但安全第一。
象上面的想法，是在增安电机用预吹扫装置上，做的改进，本身不违背增安电机预吹扫装置规范，填补了其与电机正压防爆规范之间的一小段空白地带。
在关键场合，防爆措施，一般是多管齐下，这样同时失效的概率就小很多。
油田防爆电气应用现状及存在问题
油田防爆电气应用现状及存在问题发布时间：2021-11-27T04:07:56.482Z 来源：《房地产世界》2021年13期作者：姜海平[导读] 防爆电气使用环境的特殊危险性、复杂性以及检修维护和使用时间等因素，都将影响到防爆电气的综合安全性能。
大港油田公司物资装备处天津市300280摘要：防爆电气使用环境的特殊危险性、复杂性以及检修维护和使用时间等因素，都将影响到防爆电气的综合安全性能。
因此，从更好地保障油气生产场所防爆电气的使用安全考虑，有必要对油田生产中电气防爆技术的应用现状进行分析，探讨存在的问题和应采取的措施，为防爆电气的安全管理提供科学、合理的指导意见。
关键词：防爆电气、爆炸环境、危险区域、防爆型式在社会经济发展中，人们的生产生活都离不开石油能源的支持，当前我国对石油资源需求量进一步加大，使得石油和化工行业蓬勃发展，与此同时油田生产中的安全问题也一直受到重大关注。
石油开采中常常释放出与原油共生、在开采时与原油同时被开采出的以烷烃类气体为主的油田气，其与空气混合后极易形成易燃易爆环境，因此需要加强防爆电气管理，杜绝电气失爆，确保油气生产安全平稳运行。
防爆电气原理及种类1 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，最为广泛的就是石石油化工行业的应用，石油开采现场有 60%以上场所属于爆炸危险场所。
由于爆炸性气体经常会在石油化工行业的日常生产中出现，如有疏忽操作很容易引发爆炸，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。
防爆电气设备通过外壳或介质隔离点燃源或限制点燃源的能量，来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，从而使防爆电气设备的最高表面温度符合要求。
对于运行中不会产生火花和电弧的电气设备需要选取合理的防爆形式，保证设备的安全稳定运行。
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Ｅｌｅｃｔｒｉｃ㊀Ｍａｃｈｉｎｅｓ㊀ａｎｄ㊀Ｃｏｎｔｒｏｌ㊀Ｖｏｌ ２３Ｎｏ ４Ａｐｒ.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. ｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄｅｘｐｌｏｓｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｂｌｏｗｉｎｇ ｗｅｒｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｃｏｍｐｌｅｔｅｄꎬａｎｄｔｈｅｎｅｐｈｏｇｒａｍｏｆｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｃｈａｎｇｅｏｆｅｘｐｌｏｓｉｖｅｇａｓａｎｄｃｌｅａｎａｉｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎｔｈｅｂｌｏｗｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ.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/ｍ ｓꎮ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/ｍ ｓꎮ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. 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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
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。
防爆电机调研报告
防爆电机调研报告1. 引言防爆电机是一种针对易燃易爆场所设计的特殊电动机，具有防爆性能和安全可靠性。
在石油化工、粉尘环境、煤矿等行业中广泛应用。
本报告将对防爆电机的市场需求、技术发展和未来趋势进行调研分析，并对防爆电机的关键技术进行研究和评估。
2. 市场需求分析在石油化工、粉尘环境、煤矿等易燃易爆场所，对电机的安全性和可靠性要求较高。
防爆电机作为一种特殊电机，在这些领域中得到了广泛应用。
随着行业的发展，对防爆电机的需求不断增加。
特别是近年来，环保意识的增强，对于安全生产的要求更加严格，进一步推动了防爆电机市场的发展。
3. 技术发展分析3.1 防爆电机分类根据防爆标准，防爆电机可以分为防爆型和增安型两类。
防爆型电机使用一种特殊结构，能够承受爆炸环境中的高温、高压等恶劣条件，确保安全运行。
而增安型电机则通过设计电路和外围设备来降低电机的电能和热能密度，提高了电机的安全性。
3.2 关键技术评估3.2.1 爆炸防护技术防爆电机的核心技术是爆炸防护技术。
通过使用特殊材料、设计防尘、防水结构等，使电机在爆炸环境中不产生火花或引燃周围可燃气体。
针对不同的爆炸等级，需要采用不同的防护措施。
3.2.2 电机安全性评估防爆电机的安全性评估包括电机的温升、电气绝缘、电机材料和外围设备等方面。
通过对电机的相关参数进行测试和分析，以确保电机在工作过程中不会产生高温、电弧等安全隐患。
3.2.3 节能技术随着节能环保的要求逐渐提高，防爆电机也需要具备节能性能。
采用高效电机、优化传动装置等节能技术，不仅可以减少能源消耗，还能降低电机的温升，提高电机的可靠性。
4. 未来趋势展望未来，随着工业自动化的发展和对安全生产要求的不断提高，防爆电机市场将呈现出以下趋势：4.1 技术升级防爆电机的技术将不断升级，利用先进的材料、设计和制造工艺，提高电机的安全性和可靠性。
同时，为了满足节能环保的要求，电机将更加注重能效优化和减少能源消耗。
4.2 智能化发展随着工业物联网和人工智能的兴起，防爆电机将越来越智能化。
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。