正压外壳型高压三相异步电动机的密封设计

陈兴卫

(佳木斯电机股份有限公司，黑龙江佳木斯 154002)

0 引言

近年来，随着我国煤炭、石油、化工等领域的不断新建和扩建项目，大功率防爆电机的需求正逐年增多，功率要求也越来越大，我国现有生产的增安型、隔爆型电机已无法满足大容量电机的防爆要求。

正压外壳型高压三相异步电动机是应用正压防爆技术的更高层次防爆产品，适用于爆炸性气体环境危险分类为“1区”或“2区”的危险场所。正压外壳型三相异步电动机的防爆标志:Expx、Expy、Expz，温度组别:T1 ～T4。

随着企业对防爆安全意识的提高和对正压外壳型三相异步电动机的逐步了解，该类电机需求量会逐渐增加，因此正压外壳型三相异步电动机作为大型防爆电机的主导产品已成为必然。

1 正压外壳型高压三相异步电动机核心技术

正压外壳型高压三相异步电动机采用正压外壳型防爆技术。为保证电机内腔压力始终高于外界气压，电机主体上安装有吹扫换气系统，吹扫控制装置由控制单元和泄压阀两部分组成。电机起动前，吹扫气体(新鲜的空气或氮气)通过控制单元进入电机内腔，将腔内的气体由顶部泄压阀排出，泄压阀带有火花过滤器网;吹扫完成后泄压阀自动关闭。通过吹扫装置对电机内腔可燃性气体进行有效的置换，保证电机在起动与运行期间电机内腔始终保持洁净。起车后系统自动进入泄漏补偿状态，并保证电机内腔压力始终高于外界压力至少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时，不能保证正常的泄漏补偿时，系统自动报警或切断系统电源。

2 正压外壳型高压三相异步电动机优点

2.1 使用场所由2区扩展到1区(涵盖2区)，产品防爆级别更高;

2.2 不受无火花试验及TE时间的限制。

2.3 不受电机容量和转速的限制，可做成大容量的防爆产品(最大容量可到5万千瓦以上)。

2.4 温度组别可达到T4组。

2.5 将密封工程引入电机设计领域，电机防护等级更高。

2.6 通过试验测取电机负压点，调整正压保护控制装置，保证电机内部任何部位压力大于外部至少50Pa，有效防止大型高速电机漏油。

2.7 通过清洁气体保压使电机内腔保持清洁干燥，可广泛应用在沿海湿热带环境，防止电机内部受潮绝缘电阻低。

2.8 符合环保要求、高功率、低噪声等特点。

3 密封工程

3.1 吹扫管路布置

正压外壳型电机主体上安装有吹扫换气系统，电机起动前，吹扫气体通过控制单元由吹扫管路进入电机内腔。电机机座上的吹扫管路可以布置在外部(图1)，也可以布置在内部(图2)。

图1 吹扫管路外部布置

图2 吹扫管路内部布置

管路布置在电机外部便于维护，但增加了管路的泄漏点;管路布置在电机内部即使存在泄漏点，也是在电机内部，有效的防止吹扫气体的损失。

3.2 零部件配合改进

(1)机座及冷却器等外部钢板焊接件的所有外部焊缝全部采用连续焊缝;

(2)机座顶板有平面度要求;

(3)冷却器与机座之间采用螺栓连接，改进常规的铰架结构，机座上的螺纹孔与冷却器配钻，确保冷却器上罩与机座之间的密封(图3);

图3 电机冷却器与机座连接结构的改进前后

(4)电机的机座、端盖、接线盒等安装孔尽量使用盲孔;

(5)安装螺栓以及其他螺纹配合处使用生料带均匀缠绕后安装，必要的增加密封垫圈(图4)。

图4 使用生料带及密封垫圈

3.3 轴贯通处理

(1)控制轴的加工精度，减小轴贯通处的配合间隙;

(2)对于滑动轴承电机，将轴承平衡气压孔用丝堵封堵，并取消呼吸器;

(3)轴贯通处密封件严格要求，对于大电机必要的增加几道密封。

3.4 密封垫的改进

(1)密封材质的改进:密封垫全部采用耐油、耐高温、弹性好的单面带胶的氯丁橡胶;

(2)密封垫接缝处采用“鸽尾”型式进行相接，保证联接处的密封性良好(图5)。

图5 密封垫及连接方式

4 密封效果

通过以上结构改进，在大型正压外壳型三相异步电动机上优化试验，电机密封取得了良好的效果(见表1)。

表1 大型正压外壳型高压三相异步电动机试验泄漏量

5 结语

以上是对正压外壳型高压三相异步电动机的密封结构分析。通过对电机吹扫管路的布置，电机零部件的安装配合改进，密封件材质的优化，达到了正压外壳型电机的密封要求，从而使电机具有良好的防爆性能，对正压外壳型电机的设计制造具有一定的参考价值。

［1]IEC 60079—2:2001，Eletrical apparatus for explosive gas atmospheres-Part 2:Pressurized enclosures“p”.

［2]GB 3836.5—2004《爆炸性气体环境用电气设备第5部分:正压外壳型“p”》.

［3]《机械设计手册》.机械工业出版社.