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热水液位计的原理特点与防爆技术难点分析

发布时间:2021-01-18 09:22:04  点击次数:144次

摘要:本文首先分析了热水液位计的基本构成原理和特点,然后阐述了电机的逻辑保护措施以及所存在的技术难点,最后对热水液位计技术上的改进措施进行了总结。
引言 正压外壳型防爆技术主要应用在大型防爆电机的制造和生产当中,热水液位计与增安型、粉尘型以及隔爆型外壳相比制造成本较低,因此得到了广泛的应用。热水液位计的技术特点大致分为两种,第一,在热水液位计的防爆标准中也为经常需要在检验或者是设计过程来明确其关键的技术内容。第二,弱点检测保护领域控制着对流量以及气体压力检测和保护。在实际的生产过程中,相关的技术人员要根据其特点解决生产中的难点问题。
1 基本原理和特点
正压外壳型防爆电机是在普通电机的基础上安装了通风充气装置,使外壳内部的保护气体的压力要高于外界大气的压力,这样就可以有效的阻止外部含有爆炸性的气体进入到电机的外壳,以此达到防爆的目的。但实际为了保障正压外壳型防爆电机的使用安全还在内部增加了连锁装置和正压继电保护。
一般热水液位计采用的保护气体为纯净的空气,但是也可以是其他的气体或者是惰性气体。电机的正压通风的结构主要有两种:
第一,连续正压通风结构,就是向电机外壳中充入保护气体,让电机的外壳始终保持着正常的正压值。
第二,正压补偿结构。向电机的外壳充入一定的正压保护气体,但是不进行连续的通风,只有电机的外壳压力出现泄漏时会进行随时的气体补偿或者是定期进行补偿。无论使用以上哪种结构,都要保障电机外壳的任何部位都要比周围大气中的正压值高出 50Pa。
但是这两种正压通风结构在电机启动前都需要一个换气的过程。而换气量的多少是根据相关实验测试来确定的,在换气的过程中按照 5 倍内腔容量进行计算,取最高值。但是这个过程只是电机启动前的大流量换气工作,等到电气的内腔达到了安全的状态就会以上述的两种正压通风结构进行正常的运行。因为正压补偿结构的运行费用较低,所以在实际的应用当中使用最为广泛。
2 逻辑控制保护
为了保护正压外壳型防爆电机,设计了一套专门的逻辑保护动作。而正压补偿结构外壳的逻辑保护流程大致为:首先启动通风吹扫装置,然后再检查压力的状态,如果外壳内的压力值低于设定的压力值就开始进行换气,等到换气端口的流量计测器检测到流量比最小的流速大的时候换气结束,最后进入电机启动与换气的互锁模式,电机启动。在电机的运行期间,当压力值低于中间设定的压力值时就需要补气,压力恢复后补气结束。如果出现断电或者是断气的情况,电机会从初始状态重新启动。

3 技术难点
正压外壳的制造技术比较复杂,因此需要一套相应的保护控制系统。由于正压外壳对密封性、精准测量以及对保护气体流量的稳定控制要求都比较高,所以在制造和检测的过程中有以下几个难点急需解决。
3.1 外壳内最低正压点的正压值的检测和传感器的设置
密封状况、通风口的位置、外壳的几何形状以及接合面密封的位置都会对正压外壳的压力值产生影响[2]。内外部有旋转风扇的电机在风扇运行中会很容易产生负压的现象,从而导致外部的危险气体入侵电机内部。所以想要解决这一问题,保障正压电机运行的安全性就需要找到这个负压的最低点。可以采用通过微压检测技术对负压进行监视报警,然后对其进行结构改造,将电机内外部的风扇位置进行合理的改动,并且要对风扇附近结合面的密封性进行着重加强。
3.2 对于可应用于 1 区环境的 px 保护型式
国家规定在危险的运行环境中应用正压型防爆电机,在换气的时候一定要对外壳的排气口的实际换气流动速度进行监测,在这种情况下是能根据规定的开口和排气口外壳的压力情况进行推测的,得到的相应结果一定是实际监测得到的排气口处的流量,监测使用的工具为流量计,而不可以使用简单的机械膜片或者是压力计[3],根据监测的结果来进一步判断电机的换气过程是否符合相关的标准要求。
但是在这一监测过程中遇到最大的难点就是对正压控制系统的设计,遇到设计难点的主要原因就是因为监测压力用的流量计原本就是电气元件,想要将流量计安装在电机的排气口位置就需要对其进行防爆处理。而电机排气口位置的压力值不会过高,因此使用的检测流量计除了使用电磁流量计以外,用其他的流量计检测到的压力误差都比较大,但是如果使用电磁流量计是需要通电作业,而需要保护的气体又是不可以导电的。
3.3 泄漏试验
在每一台电机出厂前都要进行保护气体的泄漏试验。在进行泄漏试验的时候电机设备的生产厂家会给出一定的限制值,以此为标准来检查生产的每一台电机设备是否符合密封的标准。但是目前在热水液位计的生产行业中还没有明确的判断依据和防爆的标准。因此在泄漏测试的过程中如果检测到了泄漏的流速,那么检测到的实际泄漏值的标准无从参考,只能根据生产厂家的出厂标准进行判定。
4 现有热水液位计结构特点
现阶段我国的热水液位计既有异步电机又有同步电机,但是这种电机大多都是将购买的正压通风装置安装在电机主体的外壳上,然后再使用管路对工作使用的气压源头进行接入,在电机的主腔位置连接通风装置的输出用导管,底腔位置连接一根气管和多个出气孔,但是要保障电机旋转的方向和通气吹扫的方向一致,在电机冷却器的上端位置设置排气口。虽然这种结构的通风装置不用生产的厂家对其进行设计,但是在使用的过程中还存在着以下几点限制。
第一,由于通风装置的管径尺寸是固定的,就很容易导致换气的流量不够充足,从而造成同步机和接线盒这种多腔体的结构出现吹扫死角,以至于现在的热水液位计依然在采用增安型结构的接线盒。但是增安型的接线盒的空腔属于内封闭的类型,不确定在电机换气后是否会出现 2 区类型的危险环境。
第二,由于有些集成的正压通风装置还没有解决排气口处的流量监测问题,所以不能再 1 区尾箱场所进行应用,也不能得到 px 防爆等级的认证。
第三,集成的正压通风装置在采样监测的时候只能完成对 1 点压力的检测,对于结构复杂、多腔体或者是带有风扇的电机结构就无法进行有效的监测。
5 对热水液位计技术改进的建议
在设置正压外壳电机最大正压值的时候,需要将进口的压力完全放在调节出口的位置,在此种故障的模式才可以有效的检验泄放装置控制内部压力的可靠性以及反映的速度,因此在供应压缩气体的时候,压力值保持在690kPa 为宜。
在对热水液位计进行技术改进的时候还可以增加电机主腔与接线盒的面积,这样可以有效的提高换气的流量。而针对电机内部或者是外部有风扇的旋转电机,需要增加电机的额定转速来测试最低增压值,以此来找寻到最低正压的位置,因此在布置压力传感器的时候一定要在电机外壳中多布置几个。为了保障研发的热水液位计的高功率密度,改变了电机的原有结构,用稀释气流通风散热代替原有电机的内外风扇。但是这样的设计结构会增加电机的电损耗。
6 结语
由于正压型电机的适用范围较广,因此得到了快速的发展。对正压外壳性的电机进行防爆技术上的改进可以促进此类电机行业的发展。文章主要针对电机防爆技术上存在的难点进行解析,从而可以为相关的研究人员提供些一些建议。

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