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防爆电机和泵的基础知识

发布时间:2023-12-10 点击数:291

用于危险、潜在爆炸性场所的电机和泵与用于非爆炸性用例的电机和泵有不同的选择标准。这些类型的环境在石油和天然气、化学加工、炼油厂、采矿和铣削环境中很常见。在这些位置,可燃气体、蒸汽或空气中的颗粒可能会包围甚至进入电机外壳。由于许多泵由电动机驱动,因此同样的考虑因素也适用于这些类型环境中的泵。

 

一般来说,电机在这些环境中会因故障(例如绕组绝缘或电源损坏产生的电弧)或在运行过程中产生足够的热量而导致爆炸,从而达到存在的可燃材料的自燃温度。

 

这些类型的应用需要“防爆”电机结构。防爆电机具有特定的设计要求,可防止内部故障或爆炸引发更大的爆炸。

 

(在 GlobalSpec 上了解防爆直流电机和防爆交流电机)

 

设计规格

防爆电机通常采用强化密封外壳。这可以防止大多数可燃颗粒物(例如煤尘或木屑)以及不同量的液体进入。然而,隔离电机的内部组件(绕组和电气连接所在的位置)可能很困难。如果这些电机确实爆炸,外壳包括火焰路径,可以在到达周围大气之前抑制火焰和温度。

 

另一个重要的考虑因素是正常运行周期期间外壳的表面温度。这些表面必须保持远低于环境可燃物的着火温度。在运行过程中,电机绕组是最热的部件,与其他电机部件相比,其温度经常超过 100°C。这种温度升高称为温升。

 

制造商集成了电磁线、接地绝缘体、清漆、引线绝缘体、胶带、线和套管的类型来补偿温升,并指定了 NEMA 温度等级额定值,其中规定了允许的最高工作温度。该标准假定正常工作温度为 40°C,并提供 15°C 的容差以及“热点”容差。总而言之,这可确保所使用的组件满足最小工作周期,从而有助于简化可燃环境的选择。

 

NEMA 温度等级       最高工作温度

A

 

105℃

 

130℃

F

 

155℃

H

 

180℃

(访问GlobalSpec 上的交流电机和直流电机供应商)

 

标准:CE-ATEX

在欧洲,CE-ATEX 规范危险环境中低压交流电机的制造和使用。一旦获得第三方认证实验室的认证,适用的电机将被标记为“CE Ex”以表明电机的合规性。

 

ATEX 按设备组和无数子类别对应用环境进行分类。产品代码将包括电机所属的所有分组。

 

团体

大多数电机将适用于 II 组。

 

· 第一组:严格采矿和地下应用。

 

· 第二组:所有表面应用。

 

类别

· 类别 1:正常运行期间持续存在可燃材料

 

· 第2类:易燃物质,发生可能性较高

 

· 第 3 类:正常运行期间不太可能但可能出现可燃材料

 

区域

· 0区:可燃气体持续存在

 

· 1区:极有可能存在可燃气体

 

· 区域 2:不太可能但可能存在可燃气体

 

· 20区:持续存在可燃粉尘

 

· 21区:极有可能存在可燃粉尘

 

· 22区:不太可能但可能存在可燃粉尘

 

信件

· D:适用于可燃性粉尘颗粒

 

· G:适用于气态可燃物

 

· A:低易燃气体

 

· B:中等可燃气体

 

· C:高易燃气体

 

· d:隔爆型

 

· eb:增加安全性

 

· EC:无火花

 

· t:外壳

 

· eb:增加

 

· Ia:本质安全型

 

· p:加压

 

· q:石英填充

 

· m:封装

 

标准:UL

在美国,防爆电机必须经过 UL(OSHA 批准的独立测试实验室)的审查。UL 674概述了测试标准:危险场所使用的电动机和发电机。其认证和编码结构与 CE-ATEX 类似,通常贴在电机的铭牌上。

 

UL 对电机进行不同类别和部门的认证,适合特定应用和材料暴露。

 

Ⅰ类

I 类场所存在可燃蒸气或气体。电机设计假定蒸汽或气体将进入电机外壳,因此其外壳设计用于防止电机因引发更大的爆炸而爆炸。I 类电机具有最严格的设计要求,包括火焰路径、能够承受内部爆炸的外壳以及低于气体自燃温度的表面温度。

 

这些电机分为 1 类和 2 类应用。前者假设蒸气或气体连续存在;后者适用于仅因单独的设备故障(例如管道泄漏)而出现爆炸性物质的位置。

 

材料本身根据爆炸压力和点燃温度进一步分类。

 

· C组:乙醛、环丙烷、乙醚、乙烯、异戊二烯

 

· D组:丙酮、氨、苯、丁烷、乙烷、乙醇、汽油、甲烷、丙烷、苯乙烯

 

二级

II 级场所含有可燃粉尘,可通过轻气流扩散。与 I 类相比,设计电机以排除灰尘和碎片比排除气体或蒸汽更容易。该电机外壳的目的是防止可燃物到达电机中的点火源,并使表面低于自燃温度。

 

与 I 类一样,该类别进一步分为组别和级别。1 区场所在正常条件下含有可燃粉尘;2 区场所不会含有灰尘,除非错误或故障将灰尘引入环境中。

 

· F组:煤炭

 

· G组:玉米、尼龙、聚乙烯、糖、小麦、小麦粉

 

三级

这些位置存在可燃纤维,例如纺织线或木浆,通常作为制造副产品。III 类位置材料通常比 I 类和 II 类气态和细颗粒材料沉降得更快,但如果积聚在电机表面上,仍然存在安全风险。

 

Division 1 地点的纤维用于制造,或者是减材工艺的结果。Division 2 地点出于制造以外的任何原因在现场保留这些材料。

 

概括

防爆电机和泵可以在存在可燃材料的任何工业过程中保护工人、资产和生产力。电动机的功能无处不在,因此需要进行设计调整以确保它们在这些类型的应用中安全使用。

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