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用于危险应用的直流防爆电机
2018-09-30 访问次数:409

当直流电机用于危险场所时,必须特别注意选择这类电机,以确保它们不仅可以解决运动控制应用需求,而且还可以安全操作,不会成为危险事件的点火源。

美国国家电气规范(NEC)将危险场所定义为“由于易燃气体或蒸气,易燃液体,可燃粉尘或可燃纤维或漂浮物而可能存在火灾或爆炸危险的区域。”存在火灾或爆炸危险的区域”不仅存在易燃物质,同时也存在氧化剂和点火源。由于电气设备是常见的点火源,因此NEC对危险场所中这些设备的安全使用进行了分类和制定。可接受在危险场所使用的直流电动机是一种特殊类型的电动机,被评为“防爆”电动机,因为它们安装在“电动机外壳中,可以承受其特定类型气体,蒸汽或粉尘的爆炸,并防止内部爆炸,避免扩散进一步点燃周围的气体,蒸汽或粉尘。并且,此类直流电机已通过UL/CSA认证并标记为应用在许可的危险环境组别和工作温度中。 

真空电机 (3).jpg

危险场所火灾和爆炸的原因

最常见的危险地点是农业,航空,采矿,工业,化学加工和石油工业。但这些行业的火灾或爆炸原因各不相同。美国NEC 以三种方式对危险场所进行分类:

(Class I) I类:存在易燃气体或蒸气,如天然气或汽油蒸气。(例如石油炼油厂和汽油储存)。

(Class II) II类:可燃粉尘或细粉碎材料。(例如谷物升降机或面粉和饲料厂)。

(Class III) III类:易于点燃的纤维或漂浮物,聚集在机器周围或照明设备上。(例如纺织厂或棉花)

 

一类像谷物升降机,碾米机,粉尘制粒机,面粉厂,饲料厂等通常具有分层或悬浮在空气中的可燃粉尘。当存在氧气和点火源时,火焰可以通过点火源点燃周围,如果不采用隔火防爆型式,则会在冲击波的作用下全方向地扩散,导致链式反应,从而导致大面积爆炸。

另一类如在空气中存在可燃气体/蒸汽的汽油泵站(例如航空)可以通过静电点燃。煤尘爆炸由于悬浮在空气中的小颗粒煤粉被点燃,染料工程中存在火灾和爆炸危险是由于工艺中使用的易燃溶剂和染料,肥皂制造会导致爆炸性环境是因为香味香水中含有酒精,而食品制造商可能会遇到灰尘,面粉或粉状明胶的爆炸。

 

消除点火源——危险场所的点火源

虽然在危险场所空气中存在易燃气体,可燃粉尘,蒸汽或纤维,它们是火灾或爆炸的燃料和氧化剂,但点火源是引起火灾和爆炸事故的重要条件,它会点燃空气中的物质发生爆炸。引起火灾和爆炸的常见点火源有以下八种:

(1)明火。例如火炉、火柴、烟道喷出火星、气焊和电焊喷火等。

(2)高热物及高温表面。例如加热装置、高温物料的输送管、冶炼厂或铸造厂里熔化的金属等。

(3)电火花。例如高电压的火花放电、开闭电闸时的弧光放电等。

(4)静电火花。例如液体流动引起的带电、人体的带电等静电火花。

(5)摩擦与撞击。例如机器上轴承转动的摩擦;磨床和砂轮的摩擦;铁器工具相撞等。

(6)物质自行发热。例如油纸、油布、煤的堆积,金属钠接触水发生反应等。

(7)绝热压缩。如硝化甘油液滴中含有气泡时,被落锤冲击受到绝热压缩,瞬时升温,可使硝化甘油液滴被加热至着火点而爆炸。

(8)化学反应热及光线和射线等。

 

防爆电机设计要求

关于电火花点火源,使用防爆电动机和相关的电气装置(即,布线,导管,连接器等)来消除其潜在的危险点火源风险。防爆直流电机可采用任何接线配置:有刷或无刷,永磁或电磁场,确保电机能安全用于危险场所,强大的防爆外壳可以承受内部爆炸,防止或隔离爆炸的进一步扩散。

为了满足这些防爆要求,防爆电机设计具有以下要求:

1、限制电机的最高温度,让任何从电机逸出的火焰冷却到不能点燃外部环境的水平,这需要通过创建超长火焰路径和特殊间隙来实现的。

2、设置确定的长度路径、气隙、宽度和与电机部件的紧密间隙,避免摩擦和电弧放电。

3、能够承受内部爆炸而不会受到损害

4、使用前对电机外壳,端铃,接线盒和盖子进行压力测试

5、消除在外表面上使用轻金属,以避免基于摩擦的电弧放电

 

防爆电机的认证标准

防爆电机外壳的设计需要符合全球不同区域机构制定的标准。在北美,防爆外壳的设计需要符合NEC / NFPA,在达到要求标准后,它们将被送到美国保险商试验所(UL)进行测试,通过后获得UL标识。在欧洲,欧洲电工标准化委员会(CENELEC)和国际电工委员会(IEC)根据区域系统制定防爆标准ATEX指令,被欧洲和国际所采用。