防爆電機主要用于煤礦、石油天然氣、石油化工和化學(xué)工業(yè)。此外，在紡織、冶金、城市煤氣、交通、糧油加工、造紙、醫藥等部門(mén)也被廣泛應用。防爆電機作為主要的動(dòng)力設備，通常用于驅動(dòng)泵、風(fēng)機、壓縮機和其他傳動(dòng)機械。
隨著(zhù)科技、生產(chǎn)的發(fā)展，存在爆炸危險的場(chǎng)所也在不斷增加。例如，食用油生產(chǎn)過(guò)去是用傳統的壓榨法工藝，20世紀70年代以后，我國開(kāi)始引進(jìn)國外先進(jìn)的浸出油工藝，但此工藝中要使用含有己烷的化學(xué)溶劑，己烷是易燃易爆物質(zhì)；因此浸出油車(chē)間就成了爆炸危險場(chǎng)所，需要使用防爆電機和其他防爆電氣產(chǎn)品。又如，近年來(lái)我國公路發(fā)展迅速，一大批燃油加油站出現，也給防爆電機提供了新的市場(chǎng)。
產(chǎn)品分類(lèi).按電機原理分可分為防爆異步電機、防爆同步電機及防爆直流電機等。2.按使用場(chǎng)所分可分為煤礦井下用防爆電機及工廠(chǎng)用防爆電機。3.按防爆原理分可分為隔爆型電機、增安型電機、正壓型電機、無(wú)火花型電機及粉塵防爆電機等。4.按配套的主機分可分為煤礦運輸機用防爆電機、煤礦絞車(chē)用防爆電機、裝巖機用防爆電機、煤礦局部扇風(fēng)機用防爆電機、閥門(mén)用防爆電機、風(fēng)機用防爆電機、船用防爆電機、起重冶金用防爆電機及加氫裝置配套用增安型無(wú)刷勵磁同步電機等。此外，還可以按額定電壓、效率等技術(shù)指標來(lái)分，如高壓防爆電機、防爆電機、高轉差率防爆電機及高起動(dòng)轉矩防爆電機等。本文按防爆原理分類(lèi)介紹。
產(chǎn)品系列及其特點(diǎn)
.隔熄型電機它采用隔爆外殼把可能產(chǎn)生火花、電弧和危險溫度的電氣部分與周?chē)谋ㄐ詺怏w混合物隔開(kāi)。但是，這種外殼并非是密封的，周?chē)谋ㄐ詺怏w混合物可以通過(guò)外殼的各部分接合面間隙進(jìn)入電機內部。當與外殼內的火花、電弧、危險高溫等引燃源接觸時(shí)就可能發(fā)生爆炸，這時(shí)電機的隔爆外殼不僅不會(huì )損壞或變形，而且爆炸火焰或熾熱氣體通過(guò)接合面間隙傳出時(shí)，也不能引燃周?chē)谋ㄐ詺怏w混合物。
我國當前廣泛應用的低壓隔爆型電機產(chǎn)品的基本系列是YB系列隔爆型三相異步電機，它是Y系列(IP44)三相異步電機的派生產(chǎn)品。防爆性能符合GB3836.—83《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設備通用要求》和GB3836.2—83《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設備隔爆型電氣設備“d”，》的規定；電機功率范圍為O.55—200kW，相對應的機座號范圍是機座中心高為80—35nun；防爆標志為dI、dIIAT4、dIIBT4，分別適用于煤礦井下固定式設備或工廠(chǎng)IIA、IIB級，溫度組別為T(mén)—T4組的可燃性氣體或蒸氣與空氣形成的爆炸性混合物的場(chǎng)所；主體外殼防護等級為IP44，也可制成IP%4，接線(xiàn)盒防護等級為IP54；額定頻率為50Hz，額定電壓為380、660、40、380／660、660／40V；電機絕緣等級為F級，但按B級考核定子繞組的溫升，具有較大的溫升裕度。
低壓隔爆型三相異步電機派生系列的主要型號有：YB系列(dIIcT4)(機座中心高為80—35mm)，YBSO系列(小功率，機座中心高為63—90mm)，YBF系列(風(fēng)機用，機座中心高為63—60mm)，YB—H系列(船用，機座中心高為80~280mm)，YB系列(中型，機座中心高為355—450mm)，YBK系列(煤礦用，機座中心高為00—35mm)，YB—W、B—TH、YB—WTH系列(機座中心高為80—35mm)，YBDF—WF系列(戶(hù)外防腐隔爆型電動(dòng)閥門(mén)用，機座中心高為80—35mm)及YBDC系列(隔爆型電容起動(dòng)單相異步電機，機座中心高為7—00mm)和YBZS系列起重用隔爆型雙速三相異步電機。另外，還有YB系列高壓隔爆型三相異步電機(機座中心高為355~450mm，560—70mm)。
行業(yè)聯(lián)合設計的YB2系列已于四年底通過(guò)了全國鑒定，將逐步取代YB系列，成為我國隔爆型三相異步電機的基本系列。YB2系列共5個(gè)機座號(機座中心高為63、355nmm)，功率范圍為O.2—35kW。其主要特點(diǎn)是：()功率等級、安裝尺寸及轉速的對應關(guān)系與DIN42673一致，同時(shí)考慮到與YB系列的繼承性和Y2系列的互換性，作了必要調整，更加有效和適用。(2)全系列采用F級絕緣，溫升按B級考核。(3)噪聲限值比YB系列低，接近YB系列的I級噪聲，振動(dòng)限值與YB系列相當。(4)外殼防護等級提高到IP55。(5)全系列選用低噪聲深溝球軸承，機座中心高在80mm以上電機設注排油裝置。(6)電機散熱片有平行水平分布和輻射分布兩種，以平行水平分布為主。(7)主要性能指標達到20世紀90年代初先進(jìn)水平。
2.增安型電機它是在正常運行條件下不會(huì )產(chǎn)生電弧、火花或危險高溫的電機結構上，再采取一些機械、電氣和熱的保護措施，使之進(jìn)一步避免在正常或認可的過(guò)載條件下出現電弧、火花或高溫的危險，從而確保其防爆安全性。
我國當前應用的低壓增安型的基本系列是YA系列增安型三相異步電動(dòng)機，它是Y系列(IP44)三相異步電機的派生產(chǎn)品。防爆性能符合GB3836.—83《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設備通用要求》和GB3836.3—83《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設備增安型電氣設備“e”》的規定；功率范圍為O.55~90kW，相對應的機座中心高為80—280mm；防爆標志為eIITl、eIIT2、eIIT3，分別適用于工廠(chǎng)中具有溫度組別為T(mén)l—T3組爆炸性混合物并具有輕微腐蝕介質(zhì)的場(chǎng)所；主體外殼的防護等級為IP54，接線(xiàn)盒防護等級為IP55；額定頻率為50Hz，額定電壓為380V；電機采用F級絕緣。
低壓增安型電機派生系列的主要型號有：YASO系列小功率增安型三相異步電機(機座中心高為56—90mm)，YA—W、YA—WFl系列戶(hù)外、戶(hù)內防腐增安型三相異步電機(機座中心高為80—280mm)。
目前，已完成YA2、系列的行業(yè)聯(lián)合設計工作，并正在組織試制，以取代YA系列。YA2全系列共5個(gè)機座號(機座中心高為63—355mm)，功率范圍為0.2—400kW，將使我國增安型電機達到上同類(lèi)產(chǎn)品20世紀80年代先進(jìn)水平。
高壓(6kV)增安型三相異步電機系列有：YA355—450，功率60—450kW；YA560—900，功率500—800kW；YAm355—630水冷，功率220—2500kw；YAKK355~630空—空冷，功率85—2000kW。999年試制生產(chǎn)的TAKW4000—20／2600、4000kW增安型無(wú)刷勵磁同步電機，是適應煉油廠(chǎng)石油深加工加氫裝置需要而發(fā)展的新型防爆電機。
其特點(diǎn)是：()滿(mǎn)足增安型防爆電機的要求，采取一系列可靠的防止火花、電弧和危險高溫的措施，可以安全運行于2區爆炸危險場(chǎng)所。(2)采用無(wú)刷勵磁，設置旋轉整流盤(pán)和靜態(tài)勵磁柜，勵磁控制系統可靠；順極性轉差投勵準確，無(wú)沖擊；勵磁系統失步保護可靠，再整步能力強；線(xiàn)路設計合理，放電電阻在工作中不發(fā)熱；勵磁電流調節范圍寬。(3)同步機、交流勵磁機及旋轉整流盤(pán)同軸。整流盤(pán)位于主電機和勵磁機之間，或置于軸承座之外。(4)外殼防護等級為IP54。(5)采用F級絕緣，溫升按B級考核。(6)改變傳統的下水冷為上水冷，即水冷卻器置于電機上部。(7)設增安型防潮加熱器，固定在電機底部的罩內，用于停機時(shí)加熱防潮用。(8)選優(yōu)質(zhì)原材料，電氣及機械計算留有較大裕度，能滿(mǎn)足運行可靠性和增安型電機的溫度要求。(9)設置有完善的監控措施；主接線(xiàn)盒內設置用于差動(dòng)保護的增安型自平衡電流互感器；定子繞組埋設工作和備用的鉑熱電阻，分度號為Pt00；設漏水監控儀，監控水冷卻器的泄漏；兩端座式滑動(dòng)軸承分別設現場(chǎng)溫度顯示儀表和遠傳信號端子。
3.正壓型電機是正壓型電氣設備的一種。其結構特點(diǎn)是：()配置有一套完整的通風(fēng)系統，電機內部不存在可能影響通風(fēng)的結構死角。(2)外殼和管道由不燃材料制成，并具有足夠的機械強度。(3)外殼及主管道內相對于外界大氣保持足夠大的正壓。(4)電機須有安全保護裝置(如時(shí)間繼電器和流量監測器)，以保證足夠的換氣量，還必須有殼內氣壓欠壓的自動(dòng)保護或報警裝置。(5)外殼上的快開(kāi)門(mén)或蓋須有與電源聯(lián)鎖的裝置。
我國目前尚無(wú)統一的正壓型電機系列產(chǎn)品。
4.無(wú)火花型電機
是指在正常運行條件下，不會(huì )點(diǎn)燃周?chē)ㄐ曰旌衔铮乙话阌植粫?huì )發(fā)生點(diǎn)燃故障的電機。與增安型電機相比，除對絕緣介電強度試驗電壓、繞組溫升、te(在高環(huán)境溫度下達到額定運行終溫度后的交流繞組，從開(kāi)始通過(guò)起動(dòng)電流時(shí)計起至上升到溫度的時(shí)間)以及起動(dòng)電流比不像增安型那樣有特殊規定外，其他方面與增安型電機的設計要求一樣。無(wú)火花型電機符合GB3836.—83和GB3836.8—87《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設備無(wú)火花型電氣設備“n”》的規定。設計上注重電機的密封措施，主體外殼防護等級為IP54、IP55，接線(xiàn)盒為IP55。額定電壓在660V以上的電機，其空間加熱器或其他輔助裝置的連接件應置于單獨的接線(xiàn)盒內。目前，國內已研制、生產(chǎn)了YW系列無(wú)火花型電機產(chǎn)品(機座中心高度為80~35mm)。防爆標志為nIIT3，適用于工廠(chǎng)含有溫度組別為T(mén)—T3組的可燃性氣體或蒸氣與空氣形成的爆炸性混合物的2區場(chǎng)所。額定頻率為50Hz，額定電壓為380、660、380／660V，電機采用F絕緣，但按B級考核定子繞組的溫升限值，具有較大的溫升裕度及較高的安全可靠性，功率為0.55~200kW。5.粉塵防爆電機指其外殼按規定條件設計制造，能阻止粉塵進(jìn)入電機外殼內或雖不能完全阻止粉塵進(jìn)入，但其進(jìn)入量不妨礙電機安全運行，且內部粉塵的堆積不易產(chǎn)生點(diǎn)燃危險，使用時(shí)也不會(huì )引起周?chē)ㄐ苑蹓m混合物爆炸的電機。其特點(diǎn)是：()外殼具有較高的密封性，以減少或阻止粉塵進(jìn)入外殼內，即使進(jìn)入，其進(jìn)入量也不致于形成點(diǎn)燃危險。(2)控制外殼高表面允許溫度不超過(guò)規定的溫度組別。目前，已用于糧食儲備庫的機械化設備上。粉塵防爆電氣設備的標準為GBl2476.—90《爆炸性粉塵環(huán)境用防爆電氣設備》。
發(fā)展趨勢
.礦用防爆電機
()發(fā)展大功率電機：目前世界上采煤機的大裝機容量已超過(guò)200kw，其驅動(dòng)電機功率達600kW；相適應的采區工作面刮板輸送機的大裝機容量已超過(guò)500kW，其驅動(dòng)電機功率已達725kW。國內目前的采煤機驅動(dòng)電機大功率是400kW，刮板輸送機驅動(dòng)電機大功率是35kW。(2)發(fā)展3.3kV、6kV和IOkV級電壓的礦用電機：這是因為普及綜合機械化采煤機組后采區走向加長(cháng)，導致電壓降增大，同時(shí)大功率電機的使用也要求提高電壓等級。(3)發(fā)展礦用雙速電機：為了適應煤礦輸送機低速起動(dòng)和高速運行的工作需要，國外礦用刮板輸送機都是采用雙速電機驅動(dòng)的。但目前國產(chǎn)礦用雙速電機的功率范圍、性能指標及配套控制開(kāi)關(guān)的性能等與國外先進(jìn)水平相比均有一定差距。(4)提高礦用電機的可靠性：礦用防爆電機的工況條件較差，電機頻繁大負荷起動(dòng)、負荷變化大、電壓波動(dòng)大、環(huán)境溫度高且有一定的腐蝕性等，這些都影響電機的使用可靠性和壽命。(5)加快礦用防爆電機的更新?lián)Q代。(6)統一礦用防爆電機的標準。
2.石化系統用防爆電機
()增安型和無(wú)火花型電機的需求將呈上升趨勢。石化系統的用戶(hù)在使用實(shí)踐中；已認識到發(fā)展我國增安型和無(wú)火花型電機的必要性。此外，大量20世紀70年代弓[進(jìn)裝置中配套的增安型、無(wú)火花型電機目前已到了采用合適的國產(chǎn)品替代的時(shí)候。(2)防爆電機的可靠性已越來(lái)越被石化系統用戶(hù)關(guān)注。石化企業(yè)發(fā)展日趨裝置大型化、運行連續化，要求系統運行實(shí)現長(cháng)周期、免維修或少維修。因此，防爆電機就成為保證上述要求的關(guān)鍵設備。(3)防爆和變頻調速電機已成為石化用戶(hù)迫切要求開(kāi)發(fā)的節能產(chǎn)品。近年已系列生產(chǎn)了YBx、YAX防爆電機，投入市場(chǎng)后很受用戶(hù)歡迎。防爆電機節能有兩方面工作：一是研制率防爆電機產(chǎn)品，二是大量開(kāi)發(fā)各種防爆調速電機的專(zhuān)用產(chǎn)品，尤其是將具有巨大節能潛力的風(fēng)機、泵和壓縮機配套的電機設計為調速電機。(4)沿海石化企業(yè)的發(fā)展帶來(lái)的新要求。我國沿海一帶將建一批煉油廠(chǎng)，原油均需進(jìn)口，而進(jìn)口原油含硫量高、腐蝕性嚴重，因而要求防爆電機提高防腐性能；另外進(jìn)口原油均需海運，其儲油罐就需要配套高揚程大流量油泵的防爆電機。(5)我國西部石油工業(yè)的大發(fā)展，要求開(kāi)發(fā)適于沙漠干熱環(huán)境的防爆電機產(chǎn)品。(6)加氫裝置配套用的中大容量的增安型無(wú)刷勵磁同步電機的市場(chǎng)需要將逐年增長(cháng)。