关于高压防爆电动机选型及性能分析

田洪伟

摘 要：随着国家标准GB 3836.3—2010的颁布及正式施行，增安型电机启动前需要进行吹扫有了明确的规定。同时，高压电动机目前采用何种防爆形式，在各个新项目的建设中已成为一个亟待解决的问题，并且各种防爆形式的高压电动机都有其优点和客观局限性。

关键词：隔爆型电机；增安型电机；增安/正压复合型电机；预吹扫系统

中图分类号：TM343 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.117

中华人民共和国国家标准GB 3836.3—2010于2010-08-09颁布，并于2011-08-01正式施行。其中，对增安型电机启动前进行吹扫有明确的规定，需要对电机安全系数进行评定，包括对转子潜在气隙火花危险进行评定，对定子绕组电位放电危险进行评定。如果危险评定系数大于6，则需增加启动预吹扫装置，以提高增安型电机的安全性和可靠性。

对增安型电机而言，在启动过程中容易产生火花。如果启动过程中电机内存在危险性气体，将会造成不可估量的损失。中国南海某钻井平台上就曾出现过因增安型电机启动时打火引燃钻井平台的事故，某石化厂同步电机也曾出现过起车打火造成整个车间爆炸的惨剧。

1 高压防爆电动机的4种形式

目前，可以应用在防爆场所的高压防爆电动机主要有4种形式，即隔爆型、正压型、增安电机带吹扫装置型和增安/正压复合型。下面对这几种形式的电动机的工作原理和优缺点进行具体的阐述。

1.1 隔爆型电机

隔爆电动机原理：在电动机外壳的各结构件接合面之间具有一定长度的接缝，在温度过高或电动机内部产生火花而引起混合物产生火花的条件下，火焰会顺着接合面的缝隙向外排出。这时，火焰的大部分能量都消耗或阻止在缝隙中，在火焰喷到外部时，能量及温度较低，不会使外面爆炸性混合物引燃爆炸。

优点：可适用于多种爆炸环境，不像增安电机那样需要增加TE保护。

缺点：由于其防爆结构受限，功率最大可以达到2 500～3 000 kW。另外，高压隔爆电机不能制造成很多级的电机，比如炼化厂内往复压缩机电机一般为20级左右，不能采用隔爆型电机。由于结构件接合面之间的接缝较小，因此容易出现抱轴等故障；与其他形式的防爆电机相比，隔爆型电机的制造成本较高。

1.2 正压型防爆电机

正压型防爆电机原理：向普通电机密闭的外壳内通入大量洁净的空气或者惰性气体作内部保护气体，使外部可燃气体不能进入电机内部，从而达到防爆的目的。

优点：结构简单，制造成本低。

缺点：在几个检修周期后，外壳密封易出现问题，将无法达到防爆要求，不能再在防爆场所使用。

1.3 增安电机带吹扫装置型电机

增安电机带吹扫装置型电机原理：在正常运行条件下不会产生电弧、火花或危险温度的电机，在其结构上再采取一些机械、电气和热保护措施，使之进一步避免在正常或认可的过载条件下出现电弧、火花或危险温度，从而确保其防爆安全。由于电动机本身的结构防爆形式，高压增安电机在启动时电流很大，很可能引起周围可燃气体爆炸，所以国家标准GB 3836.3—2010要求无法进行型式试验的必须增加吹扫系统。低压电动机可以进行型式试验，所以不必增加吹扫系统。

增安型预启动吹扫系统：电机启动前需进行换吹扫处理，吹扫气体采用新鲜、干燥的空气或惰性气体，换气量为5倍电机体积，气源压力0.4～0.8 MPa，吹扫流量4 000 NL/min，换气时间30 min左右。吹扫装置由两个单元构成，控制单元和泄压单元，控制单元控制压缩气体的供给，确认吹扫流量压力和时间；泄压单元作为设备吹扫气体的安全出口提供一个信号，以确认电机腔体气体的流量参数，泄压单元内置阻火器。

优点：没有像隔爆电机那样的隔爆接合面，维护方便，运行时故障率相对较低；质量轻，制造成本较低。

缺点：电动机启动前需要长时间吹扫，紧急情况无法快速启动备台电机。经过调研，目前在多家炼化企业2011年以后新建或改建装置中，已经采用增安电机带吹扫装置型电机。但是，由于各种原因，使用效果不够理想。虽然吹扫装置均为进口品牌，但开车过程中压力难于建立，多台电机无法满足开车条件。售后服务人员多次处理电机密封等，甚至有的增加吹扫旁路，问题依然无法彻底解决。这些问题一直困扰着电机厂家和用户。

1.4 增安/正压复合型电机

增安正压复合型电机原理：电机本身为增安防爆形式，同时向外壳内通入大量洁净的空气或者惰性气体作为内部保护气体，使外部可燃气体不能进入电机内部，从而达到防爆目的。平时保证电机内部微正压，启动时不受时间限制。

优点：取得两个防爆认证，即增安型和正压型，采用双重保护，从理论上来讲，更安全、可靠。近年来，新上的炼化项目已经逐步采用该种防爆形式的电动机。国内几个知名电机防爆厂家都能生产该种形式的防爆电动机。通过多方考察增安/正压复合型电机，投用后运行效果较好。由于其优点较多，将在炼化行业被大面积使用。

2 总结

通过大量调研以及与国内知名电动机厂技术交流得出以下结论：380 V低压增安型电机可以进行型式试验，基本不存在上述问题，可以放心使用。目前，由于高压增安电机和正压型防爆电机具有上述难以克服的弊端，建议容量较小和级数较少的高压电机采用隔爆型电机。这样可以随时启动备台，保证装置生产的连续运行。另外，从造价角度考虑，一套预启动吹扫系统需要增加12万左右，隔爆电机本体虽比增安电机费用高，但综合计算成本相当。对于2 500 kW以上及多级高压电机而言，如果资金充裕，建议选用增安/正压复合型电机电机。这样，运行会更加可靠。如果资金不足，只得选择增安带吹扫装置防爆电机。具体采用何种防爆形式更合理，还需具体情况具体分析、选择。以上仅是个人观点。

参考文献

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 3836.3—2010 爆炸性环境 第3部分：由增安型“e”保护的设备[S].北京：中国标准出版社，2010.

[2]王文义.爆炸危险场所电气防爆安全技术[M].北京：学术书刊出版社，1991.

[3]赵家礼.电动机修理手册[M].北京：机械工业出版社，2003.

〔编辑：刘晓芳〕