正压外壳型高压三相异步电动机的密封设计

门通

摘要：随着企业对防爆安全意识的提高和对正压外壳式三相异步电动机的逐步认识，对这种电动机的需求将逐渐增加。因此，正压外壳式三相异步电动机作为大型防爆电机的主导产品已成为必然。基于此，本文阐述了正压外壳式高压三相异步电动机的核心技术、优点和其吹扫装置的应用，通过对电机密封结构的改进，有效解决了大型正压壳式高压三相异步电动机的密封问题。

关键词：正压外壳型；高压三相异步电动机；密封

近年来，随着煤炭、石油、化工等领域的不断建设及扩建工程，对大功率防爆电机的需求逐年增加，对功率的要求也越来越高。我国当前生产的增安型、隔爆型电机已不能满足大容量电机的防爆要求。另外，正压外壳式高压三相异步电动机是采用正压防爆技术的高等级防爆产品，适用于爆炸性气体环境中“1区”或“2区”危险场所。

一、三相异步电动机概述

三相异步电机(Triple-phaseasynchronousmotor)是感应电动机的一种，是靠同时接入380V三相交流电流(相位差120度)供电的一类电动机，由于三相异步电动机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转，存在转差率，所以叫三相异步电动机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，从而实现能量变换。

与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。

三相异步电动机由固定的定子和旋转的转子两个基本部分组成，转子装在定子内腔里，借助轴承被支撑在两个端盖上。为了保证转子能在定子内自由转动，定子和转子间必须有一间隙，称为气隙。电动机的气隙是一个重要的参数，其大小及对称性等对电动机的性能有很大影响。

二、正压外壳型高压三相异步电动机核心技术

正压外壳型高压三相异步电动机采用正压外壳型防爆技术。为了保证电机内腔的压力始终高于外界气压，在电机主体上安装吹扫换气系统，吹扫控制装置由控制单元及泄压阀组成。在启动电机前，吹扫气体(新鲜空气或氮气)通过控制单元进入电机内腔，从顶部泄压阀排出腔内气体，泄压阀带有火花过滤器网；吹扫完后泄压阀自动关闭。在电机内腔中的可燃气体通过吹扫装置有效置换，以确保电机在启动和运行期间始终保持清洁。起车后，系统自动进入泄漏补偿状态，保证电机内腔压力始终高于外部压力至少50pa，防止可燃气体进入壳体内部。当压力低或失压时，不能保证正常泄漏补偿时，系统会自动报警或切断系统电源。

三、正压外壳型高压三相异步电动机优点

1、使用场所由2区扩大到1区(涵盖2区)，产品防爆等级更高。

2、它不受无火花试验和TE时间的限制。

3、不受电机容量与转速的限制，可制成大容量防爆产品(最大容量可达5万千瓦以上)。

4、温度组别可达到T4组。

5、将密封工程引入电机设计领域，电机防护水平更高。

6、通过试验测量电机的负压点，调整正压保护控制装置，保证电机内部任何部位的压力至少大于外部50Pa，有效防止大型高速电机漏油。

7、通过清洁气体保压使电机内腔保持清洁干燥，可广泛应用于沿海潮湿、热带环境中，以防止电机内部受潮而导致绝缘电阻低。

8、满足环保要求、高功率、低噪声等特点。

四、密封工程

1、吹扫管路布置。正压外壳电机主体设有吹扫换气系统，在电机启动前，吹扫气体通过控制单元的吹扫管路进入电机内腔。电机机座上的吹扫管路可在外部或内部布置。管路布置在电机外部易于维护，但增加了管路的泄漏点；若管路布置在内部，即使电机内部有泄漏点，也在电机内部，有效防止了吹扫气体的损失。

2、零部件配合改进

1)机座、冷却器等外部钢板焊件的所有外部焊缝均采用连续焊缝。

2)机座顶部有平整度要求。

3)冷却器与机座间采用螺栓连接，改进传统的铰架结构。机座上的螺纹孔与冷却器配钻，以确保冷却器上罩和机座间的密封。

4)电机座、端盖和接线盒的安装孔应尽量使用盲孔。

5)安装螺栓及其它螺纹配合处均用生料带均匀缠绕后安装，必要时需增加密封垫圈。

3、轴贯通处理

1)控制轴的加工精度，减小轴贯通处的配合间隙。

2)对滑动轴承电机，轴承的平衡气压孔用丝堵封堵，而且取消呼吸器。

3)严格要求轴贯通处的密封件，大型电机需增加几道密封。

4、密封垫的改进

1)密封材质改进：所有密封垫均采用耐油、耐高温、弹性好的单面带胶氯丁橡胶。

2)“鸽尾”型用于连接密封垫接缝处，以确保联接处密封良好。

五、密封效果

通过上述结构改进，电机密封在大型正压外壳型三相异步电动机优化试验中取得了良好的效果(见表1)。

当电机运行时，冷却气流循环会在电机内部产生负压，滑动轴承内的润滑油容易通过轴承内的密封装置渗漏到电机内部，从而造成定子线圈绝缘层损坏。在滑动轴承内盖上加工两道深度为13mm的环槽，迷宫环安装在轴承内盖外侧，且迷宫环齿嵌入槽内，与凹槽径向间隙为1mm，形成一系列的截流间隙和膨胀空腔。迷宫环材质与轴承盖相同，且与轴过盈配合。电机运行时，迷宫环与轴同步转动，迷宫环齿在轴承内盖的凹槽内转动，在内盖与轴配合面形成旋转密封气流，当轴承内外有害物质和润滑油通过曲折迷宫间隙时，会产生节流作用，以达到防渗、防漏的目的。因是空气密封，固体零件间没有摩擦，密封件间没有摩擦生热，密封件不会因密封件间的摩擦而使密封失效，所以防护可靠。改进后的滑动轴承结构如图1所示。改进后的非轴伸端结构如图2所示。

六、结语

综上所述，这种新的轴承安装方法解决了大型电机工作基准面低的问题，扩大了滑动轴承的应用范围，明显减少了滑动轴承的漏油故障。改进后电机运行正常，能满足用户要求。

参考文献：

[1]GB/T13957.《大型三相异步电动机基本系列技术条件》．

[2]陈兴卫.正压外壳型高压三相异步电动机的密封设计[J].防爆电机，2014，49(02):177.