管道輸油泵用防爆電機(jī)怎么選型

20世紀(jì)80年代以來，我國在原油和成品油管道的建設(shè)中,國內(nèi)大型原油管線的泵站及原油儲(chǔ)備庫所使用的泵和防爆電機(jī)大多都是采用進(jìn)口產(chǎn)品，隨著我國輸油管道工業(yè)的全新發(fā)展，將要建設(shè)大量長距離原油輸油管道,對(duì)于大功率原油泵及其配套的防爆電機(jī)的國產(chǎn)化需求越來越迫切。大功率管道輸油泵用電機(jī)的國產(chǎn)化要結(jié)合用戶使用工況、借鑒引進(jìn)設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)、結(jié)合國內(nèi)電機(jī)廠的技術(shù)水平等，綜合各方面情況來確定合適的電機(jī)產(chǎn)品類型，以適應(yīng)我國輸油管線的建設(shè)。

管道輸油泵電機(jī)的基本要求

管道輸送原油泵的泵站環(huán)境偏遠(yuǎn)，多數(shù)為無人或少人值守，對(duì)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行維護(hù)力求最簡單和方便。對(duì)于小功率電機(jī)軸承采用滾動(dòng)軸承脂潤滑;大功率兩極電動(dòng)機(jī)需要采用滑動(dòng)軸承時(shí), 要采用油環(huán)自潤滑，冷卻方式采用空氣冷卻，避免電機(jī)配套過多的輔助設(shè)施。

電動(dòng)機(jī)使用的基本條件是：

使用環(huán)境:戶內(nèi)

運(yùn)行方式:連續(xù)運(yùn)行；多數(shù)為恒速運(yùn)行，部分 電機(jī)采用變頻變壓調(diào)速運(yùn)行；

防護(hù)等級(jí):IP54或IP55；

使用場(chǎng)所危險(xiǎn)區(qū)域劃分為:爆炸危險(xiǎn)區(qū)域2 區(qū)；

軸承及潤滑形式:滾動(dòng)軸承脂潤滑或滑動(dòng)軸承油環(huán)自潤滑；

冷卻方式:空氣冷卻；

絕緣等級(jí):F級(jí)絕緣，溫升按B級(jí)考核；

噪聲限值：85dB（A）（聲壓級(jí)）；

定子溫度檢測(cè):每相兩只溫度檢測(cè)元件（一用一備），共6點(diǎn)；

軸承溫度檢測(cè):前后軸承各1點(diǎn)測(cè)溫。

功率≥2 000 kW以上的電機(jī)設(shè)置差動(dòng)保護(hù)。

管道輸油泵電機(jī)的防爆型式

關(guān)于防爆設(shè)備適用于爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域的選擇一般如下：

對(duì)于1區(qū)：可選用隔爆型d,或正壓外殼型p 等；

對(duì)于2區(qū):可選用隔爆型d、正壓通風(fēng)型P、增安型e、無火花型n等。

國內(nèi)的管道輸油泵電機(jī)所使用場(chǎng)所的爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域劃分一般為2區(qū)，可選用隔爆型、增安型、正壓外殼型、或無火花型電動(dòng)機(jī)。我國引進(jìn)國外的大功率原油泵配套防爆電機(jī)的選型大多以無火花型(Ex nA Ⅱ T3 Gc)為主，如圖1所示。 冷卻方式為空氣一空氣冷卻(IC611)、潤滑方式為滑動(dòng)軸承油環(huán)自潤滑，電機(jī)帶有定子溫度和軸承溫度探測(cè)器；電動(dòng)機(jī)振動(dòng)小、噪聲低、獨(dú)立運(yùn)行性較強(qiáng)、維護(hù)量小。

 

圖1輸油泵配套的國外進(jìn)口無火花型防爆電動(dòng)機(jī)

我國成品油和原油泵配套的電機(jī)情況是，功率在2 000 kW以下的高壓電機(jī)大量配套隔爆型 (Ex dIIBT4 Gb)三相異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)冷卻方式采用全封閉自扇冷IC411 ,軸承形式可制成滾動(dòng)軸承脂潤滑或滑動(dòng)軸承白潤滑。

當(dāng)電機(jī)功率大于2 000 kW,并且冷卻方式需要采用空氣冷卻時(shí)，冷卻方式仍然采用IC411就存在著散熱困難、隔爆性能不易實(shí)現(xiàn)等技術(shù)問題。電機(jī)防爆類型、冷卻方式、潤滑方式等的選用就需要綜合防爆區(qū)域劃分、用戶現(xiàn)場(chǎng)使用維護(hù)性、電機(jī)制造技術(shù)難度和生產(chǎn)制造成本等多方面的因素進(jìn)行合理選擇。

按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，增安型電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)之前需要進(jìn)行一定時(shí)間的吹掃換氣，這就需要增安型電機(jī)配套提供啟動(dòng)預(yù)吹掃自動(dòng)控制系統(tǒng)及相應(yīng)的壓力空氣氣源和管線,配套設(shè)施增多, 并且也影響電動(dòng)機(jī)的及時(shí)啟動(dòng)和投用。

正壓外殼(通風(fēng)、充氣)型電動(dòng)機(jī)需要配置鼓風(fēng)機(jī)、管道和風(fēng)壓繼電器等,它一般用于大型電動(dòng)機(jī)。正壓外殼型電動(dòng)機(jī)雖然是安全性比較高的防爆類型，但電機(jī)需要附加正壓通風(fēng)和保壓系統(tǒng)、低氣壓報(bào)警、連鎖等輔助安全系統(tǒng)，如圖2所示。并且影響電動(dòng)機(jī)的及時(shí)啟動(dòng)或投用,輔助設(shè)施也相對(duì)多。

由于無火花型防爆電機(jī)防爆等級(jí)相對(duì)要低， 很多設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，當(dāng)國內(nèi)輸油項(xiàng)目選用防爆電機(jī)時(shí)，如選用無花型防爆電機(jī)，需要得到最終業(yè)主的同意和認(rèn)可。

因此，以上三種防爆類型電動(dòng)機(jī)，在輸油站使用時(shí)都受到一定程度的限制。

 

圖2電機(jī)配套正壓系統(tǒng)示意圖

 

管道輸油泵用高壓隔爆型電機(jī)的技術(shù)難點(diǎn)

國內(nèi)防爆電機(jī)生產(chǎn)廠家為適應(yīng)成品油和原油輸油管道泵電機(jī)使用環(huán)境的需要,近幾年在電機(jī)滑動(dòng)軸承自潤滑技術(shù)攻關(guān)方面取得了重大突破， 積累了豐富的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)掌握了 2 P 電機(jī)滑動(dòng)軸承自潤滑的關(guān)鍵技術(shù),在滑動(dòng)軸承的

選型、轉(zhuǎn)軸材料的選取、軸承內(nèi)部發(fā)熱與散熱的計(jì) 算、潤滑油的供應(yīng)上均有成功的經(jīng)驗(yàn)，可實(shí)現(xiàn) 2 600 kW及以下功率2 P隔爆型電機(jī)的滑動(dòng)軸承油環(huán)自潤滑?？梢耘肯蚴袌?chǎng)提供大容量、高速、 滑動(dòng)軸承自滑潤隔爆型電機(jī)。

通過多項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)和技術(shù)驗(yàn)證，解決了制造高壓隔爆型電動(dòng)機(jī)相關(guān)的技術(shù)難點(diǎn)：

(1)大容量隔爆型電機(jī)的防爆性能認(rèn)證:對(duì)于采用空氣冷卻的隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電機(jī)功率大于2 000kW時(shí)，由于電機(jī)體積較大，外殼零部件容易變形,需要加強(qiáng)原材料強(qiáng)度和提高加工精度。

(2)高速滑動(dòng)軸承自潤滑的軸承溫度問題：當(dāng)電機(jī)功率大于2 000 kW時(shí)，電機(jī)軸徑比較粗，在采用滑動(dòng)軸承自潤滑時(shí)，軸徑線速度大,軸承發(fā)熱量大，但要求軸承運(yùn)行溫度不得大于80度，通過選用優(yōu)質(zhì)軸材，減小軸徑來降低摩擦發(fā)熱。

(3)滑動(dòng)軸承自滑潤的滲漏油問題：由于電機(jī)和軸承結(jié)構(gòu)的限制，運(yùn)行一段時(shí)間后，滑動(dòng)軸承的密封會(huì)有一定磨損,導(dǎo)致潤滑油滲漏,通過改進(jìn) 內(nèi)部風(fēng)路和加長滑動(dòng)軸承的排氣管、改進(jìn)排氣帽， 實(shí)現(xiàn)減少潤滑油溢漏。

(4)大容量高速電機(jī)的高效率性能:輸油泵 電機(jī)長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，消耗電能大，有必要提高電 動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率，須符合高壓電機(jī)效率標(biāo) 準(zhǔn)⑻。在電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)制造時(shí)采用以下措施:選用優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼板降低電機(jī)磁損耗、轉(zhuǎn)子繞組采用優(yōu)質(zhì)銅條結(jié)構(gòu)降低電損耗、改進(jìn)電機(jī)內(nèi)外風(fēng)路，降 低機(jī)械損耗等。

(5)大容量高速電機(jī)的低溫升性能：當(dāng)電機(jī) 功率較大時(shí)比較適合采用空水冷方式，如果仍然 采用空氣冷卻，在電機(jī)噪聲受到限制的條件下，其 額定運(yùn)行時(shí)的溫升降低就有一定難度,通過定轉(zhuǎn)子鐵心選用低損耗冷軋硅鋼板、轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和端環(huán)改用銅質(zhì)，降低自身損耗和發(fā)熱。

(6)大容量高速電機(jī)的低噪聲性能：由于電機(jī)的功率大，自身損耗量大，自身發(fā)熱量的散發(fā)需 要較大的通風(fēng)量，電機(jī)的通風(fēng)噪聲相應(yīng)較大，通過 增加消音措施可以有效降低通風(fēng)噪聲。

(7)大容量高速電機(jī)的低振動(dòng)性能：與管道泵配套的電動(dòng)機(jī)大多是2極、或4極電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速高,電機(jī)轉(zhuǎn)子容易產(chǎn)生振動(dòng),通過提高轉(zhuǎn)子的平衡 精度等級(jí)降低電機(jī)的振動(dòng)值。

綜合以上介紹和分析對(duì)比，管道輸送原油泵用電機(jī)的選型宜確定為兩種防爆類型:無火花型和隔爆型，相對(duì)比而言，無火花型高壓防爆電機(jī)的功率可以做到更大,技術(shù)難度和生產(chǎn)制造難度相對(duì)較小。

與無火花型高壓電機(jī)相比，隔爆型高壓電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)制造難度大,成本高，使用維護(hù)量相對(duì)也較大，但隔爆型高壓三相異步電動(dòng)機(jī)的安全性相對(duì)高，輔助設(shè)施少，獨(dú)立性強(qiáng),將是國內(nèi)輸油泵配套電機(jī)的發(fā)展方向，在國內(nèi)大功率隔爆型電機(jī)制造生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)一步成熟的同時(shí),生產(chǎn)成本會(huì)進(jìn)一步降低。

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