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管道输油泵用防爆电机怎么选型
发布时间:2020-02-26
浏览次数:24 次

20世纪80年代以来,我国在原油和成品油管道的建设中,国内大型原油管线的泵站及原油储备库所使用的泵和防爆电机大多都是采用进口产品,随着我国输油管道工业的全新发展,将要建设大量长距离原油输油管道,对于大功率原油泵及其配套的防爆电机的国产化需求越来越迫切。大功率管道输油泵用电机的国产化要结合用户使用工况、借鉴引进设备的经验、结合国内电机厂的技术水平等,综合各方面情况来确定合适的电机产品类型,以适应我国输油管线的建设。

管道输油泵电机的基本要求

管道输送原油泵的泵站环境偏远,多数为无人或少人值守,对电机的结构和运行维护力求最简单和方便。对于小功率电机轴承采用滚动轴承脂润滑;大功率两极电动机需要采用滑动轴承时, 要采用油环自润滑,冷却方式采用空气冷却,避免电机配套过多的辅助设施。

电动机使用的基本条件是:

使用环境:户内

运行方式:连续运行;多数为恒速运行,部分 电机采用变频变压调速运行;

防护等级:IP54或IP55;

使用场所危险区域划分为:爆炸危险区域2 区;

轴承及润滑形式:滚动轴承脂润滑或滑动轴承油环自润滑;

冷却方式:空气冷却;

绝缘等级:F级绝缘,温升按B级考核;

噪声限值:85dB(A)(声压级);

定子温度检测:每相两只温度检测元件(一用一备),共6点;

轴承温度检测:前后轴承各1点测温。

功率≥2 000 kW以上的电机设置差动保护。

管道输油泵电机的防爆型式

关于防爆设备适用于爆炸性危险区域的选择一般如下:

对于1区:可选用隔爆型d,或正压外壳型p 等;

对于2区:可选用隔爆型d、正压通风型P、增安型e、无火花型n等。

国内的管道输油泵电机所使用场所的爆炸性危险区域划分一般为2区,可选用隔爆型、增安型、正压外壳型、或无火花型电动机。我国引进国外的大功率原油泵配套防爆电机的选型大多以无火花型(Ex nA Ⅱ T3 Gc)为主,如图1所示。 冷却方式为空气一空气冷却(IC611)、润滑方式为滑动轴承油环自润滑,电机带有定子温度和轴承温度探测器;电动机振动小、噪声低、独立运行性较强、维护量小。


图1输油泵配套的国外进口无火花型防爆电动机

我国成品油和原油泵配套的电机情况是,功率在2 000 kW以下的高压电机大量配套隔爆型 (Ex dIIBT4 Gb)三相异步电动机,电动机冷却方式采用全封闭自扇冷IC411 ,轴承形式可制成滚动轴承脂润滑或滑动轴承白润滑。

当电机功率大于2 000 kW,并且冷却方式需要采用空气冷却时,冷却方式仍然采用IC411就存在着散热困难、隔爆性能不易实现等技术问题。电机防爆类型、冷却方式、润滑方式等的选用就需要综合防爆区域划分、用户现场使用维护性、电机制造技术难度和生产制造成本等多方面的因素进行合理选择。

按照国家相关标准的规定,增安型电动机在启动之前需要进行一定时间的吹扫换气,这就需要增安型电机配套提供启动预吹扫自动控制系统及相应的压力空气气源和管线,配套设施增多, 并且也影响电动机的及时启动和投用。

正压外壳(通风、充气)型电动机需要配置鼓风机、管道和风压继电器等,它一般用于大型电动机。正压外壳型电动机虽然是安全性比较高的防爆类型,但电机需要附加正压通风和保压系统、低气压报警、连锁等辅助安全系统,如图2所示。并且影响电动机的及时启动或投用,辅助设施也相对多。

由于无火花型防爆电机防爆等级相对要低, 很多设计院设计规范规定,当国内输油项目选用防爆电机时,如选用无花型防爆电机,需要得到最终业主的同意和认可。

因此,以上三种防爆类型电动机,在输油站使用时都受到一定程度的限制。


图2电机配套正压系统示意图

管道输油泵用高压隔爆型电机的技术难点

国内防爆电机生产厂家为适应成品油和原油输油管道泵电机使用环境的需要,近几年在电机滑动轴承自润滑技术攻关方面取得了重大突破, 积累了丰富的理论和实践经验,已经掌握了 2 P 电机滑动轴承自润滑的关键技术,在滑动轴承的

选型、转轴材料的选取、轴承内部发热与散热的计 算、润滑油的供应上均有成功的经验,可实现 2 600 kW及以下功率2 P隔爆型电机的滑动轴承油环自润滑。可以批量向市场提供大容量、高速、 滑动轴承自滑润隔爆型电机。

通过多项技术攻关和技术验证,解决了制造高压隔爆型电动机相关的技术难点:

(1)大容量隔爆型电机的防爆性能认证:对于采用空气冷却的隔爆型三相异步电动机,当电机功率大于2 000kW时,由于电机体积较大,外壳零部件容易变形,需要加强原材料强度和提高加工精度。

(2)高速滑动轴承自润滑的轴承温度问题:当电机功率大于2 000 kW时,电机轴径比较粗,在采用滑动轴承自润滑时,轴径线速度大,轴承发热量大,但要求轴承运行温度不得大于80度,通过选用优质轴材,减小轴径来降低摩擦发热。

(3)滑动轴承自滑润的渗漏油问题:由于电机和轴承结构的限制,运行一段时间后,滑动轴承的密封会有一定磨损,导致润滑油渗漏,通过改进 内部风路和加长滑动轴承的排气管、改进排气帽, 实现减少润滑油溢漏。

(4)大容量高速电机的高效率性能:输油泵 电机长时间连续运行,消耗电能大,有必要提高电 动机的运行效率,须符合高压高效率电机效率标 准⑻。在电动机设计制造时采用以下措施:选用优质冷轧硅钢板降低电机磁损耗、转子绕组采用优质铜条结构降低电损耗、改进电机内外风路,降 低机械损耗等。

(5)大容量高速电机的低温升性能:当电机 功率较大时比较适合采用空水冷方式,如果仍然 采用空气冷却,在电机噪声受到限制的条件下,其 额定运行时的温升降低就有一定难度,通过定转子铁心选用低损耗冷轧硅钢板、转子导条和端环改用铜质,降低自身损耗和发热。

(6)大容量高速电机的低噪声性能:由于电机的功率大,自身损耗量大,自身发热量的散发需 要较大的通风量,电机的通风噪声相应较大,通过 增加消音措施可以有效降低通风噪声。

(7)大容量高速电机的低振动性能:与管道泵配套的电动机大多是2极、或4极电动机,转速高,电机转子容易产生振动,通过提高转子的平衡 精度等级降低电机的振动值。


综合以上介绍和分析对比,管道输送原油泵用电机的选型宜确定为两种防爆类型:无火花型和隔爆型,相对比而言,无火花型高压防爆电机的功率可以做到更大,技术难度和生产制造难度相对较小。

与无火花型高压电机相比,隔爆型高压电动机生产制造难度大,成本高,使用维护量相对也较大,但隔爆型高压三相异步电动机的安全性相对高,辅助设施少,独立性强,将是国内输油泵配套电机的发展方向,在国内大功率隔爆型电机制造生产技术进一步成熟的同时,生产成本会进一步降低。


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