7.1 电动机的选择
1.电动机类型和安装形式
1)三相交流异步电动机二相交流异步电动机是化工、石化和其他工业装置用泵的主要原动机,它具有结构简单、运行可靠、维修方便、价格便宜、体积紧凑、起动操作简单的优点。适用于恒转矩、无调速要求的塊合^
2)三相交流同步电动机同步电动机要有专门的励磁系统、润环或整流器,铜铁材料的消耗量加大、价格高维修量大,所以采用不多。一般用于转速低、功率大的情况下,还用于要求功率因数较高或要求提高电力系统功率因数等场合。
3)直流电动机直流电动机有易产生火花和易磨损的换向片,需要配置直流电源以及与同步电动机类似的若干缺点。一般用在需无级调速或仅有直流电源的场合下。
电动机常见安装形式见表7-1。
2.选用电动机的主要依据
①根据机械的负载性质和生产工艺对电动机的起动、制动、运转、调速等要求,选择电动机类型。
③根据负载转矩、转速变化范围和起动频繁程度等要求,考虑电动机的温升限制、过载能力和起动转矩,合理选择电动机容量,并确定冷却通风方式:
③根据使用场所的环境条件,如温度,湿度、灰尘、雨水、瓦斯和腐蚀及易燃易爆气体等,考虑必要的保护方式和电动机的结构形式,确定电动机的陆爆等级和防护等级3
④根据企业电网电压标准和对功率因数的要求,确定电动机的电压等级。
⑤根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程的性能要求,以及机械减速的复杂程度,选择电动机的额定转速。
除此之外,选择电动机述必须符合节能要求,考虑运行可靠性、供货情况、备品备件的通用性、安装检修的难易、产品价格、建设费用、运行和维修费用等。
3.电动机类型的选择
电动机类塑的选择要从负载特性和节能两个角度来考虑。各类泵的负载特性如下:包括往复泵在内的容积式泵,其“转速一转矩”特性属恒转矩特姓;离心泵等叶片式泵则属平方转矩特性,即其转矩随转速的提高以平方关系增加(见图7-]):
泵的总转矩主要是摩擦阻力转矩与水力转矩的总和。各种泵的总转矩特性示于表7-2和图7-2。泵起动转矩和最大转矩(停动转矩)是以其与泵额定转矩的百分比表示的。为减少起动过程的耝力转矩,离心泵应关出口阀起动,轴流栗应开出口阀起动,往复泵则最
表7-2 | 栗的总转矩恃性 | |||
泵的类型 | 起动转矩 (%) | 最太转矩 (%) | 转矩待性 (见图7-2) | |
卧式珣 | 出U阀闭 | 40 | 150 | B |
心泵 | 出口阀开 | 40 | 150 | A |
立式离 | 出n阀闭 | 50 | 150 | B |
心泵 | 出U阀开 | 50 | 150 | A |
往复泵 | 旁路式 | 40 | 15Q | |
负载起动 | 150 | i50 | D | |
真 | 空泵 | 60 | 200 | C |
轴流泵(幵阀) | 40 | 150 | A |
好采用旁路方式起动。恒转矩特性的泵宜选用笼型、具有硬机械特性的电动机。无调速要求的平方转矩特性的泵则可以选用普通笼型电动机,其中功率较大、转速较低的可选用同步电动机。有调速要求对大型往复泵、离心泵,如起动条件苛刻,可考虑绕线型、双笼或深槽式电动机。根据泵所需功率和转速的范围可参考图7-3初步确定电动机的型式。由图可见,转速低干375r/min或功率(kW)与转速(r/rahi)的比值略大于i时,选择同步电动机比笼型异步电动机为好,因为同步电动机的成+虽高一些,但通常可从其较高的功率因数和效率中得到补偿。
(1)电动机防护形式的选择
按GB 4208—1993标准规定,电动机外壳防护等级代号由特征宇母IP与防护特征数宇组成(见表7-3)。
化工和石化装置用泵多数是露天室外布置,因此不能采用开启式防护。在无防腐蚀或防爆等特殊要求的情况下,应诙根据防护固体(异物或粉尘等)、风雨、冲洗飞溅的要求,考虑到装置中化学介质和油气浓度较高(尚未达到须专门防腐或防爆的危险程度),采用全封闭式防护
(IP44或IP54)。电动机外壳常用防护形式如表74所示。防爆电器设备的防护等级不应低于IP54。
表7-3电动机外壳防护等级 | |||||
防护等级 | 含义 | 防护等级 | 含义 | ||
(第一位数字) | (防止固体物进人内部的等级) | (第二位数字) | c防止水迸人内部的等级) | ||
0 | 尤防护 | D | X防护 | ||
] | 防护大于50mni的固体进人内部 | 1 | 防垂直滴水 | ||
2 | 防护火于l2T5imx的固体进人内部 | 2 | 防15嘴水 | ||
3 | 防护大于2.5mm的罔体进人内部 | 3 | 防淋水 | ||
4 | 防护大于Imre的固体进入内部 | 4 | 防溅水 | ||
5 | 防尘进人内部 | 5 | 防喷水 | ||
6 | 尘密进人内部 | 6 | 防猛烈喷水 | ||
7 | 防短时间浸水 | ||||
8 | 防连续沒木 | ||||
表74常用防护形式 | |||||
防护形式 | 适用场合 | ||||
开启式OP11J | 不防水、汽、油、尘、杂物,用于干燥而淸洁的场合 | ||||
防护式(IP22.IP23) | 防滴、防爾、防埘、防异物进入,诅不防湿气和尘土的侵入,用于F燥、少尘土、无腐蚀性, | ||||
封闭式(1H4、1P54) | 防尘、防风兩,防潮湿及有鑤炸性、黹蚀性气体和粉尘的环埔中使用 |
在高温、高湿度和腐蚀性等特殊环境*F,应使用具有某种特殊的防护能力的电动机,这些电动机是在IP55、IP44或IP54防护等级基础上作了一些改进。选用时需要综合考虑,选取最经济、适用的特殊防护形式。电动机的特殊环境代号如表7-5所示。特殊环境代号加在电动机系列规格的后面,如:YB132S2—2W。
表7-S电动机的特殊环境代号 | |||||||
代号 | C | H | W | F | T | TH | TA |
含义 | 髙原用 | 海上用 | 户外用 | 防腐用 | 热带用 | 湿热带用 | 干热带用 |
(2)爆炸性和火灾危险性场合的电动机选择1)爆炸性和火灾危险环境的分区在生产、使用、贮存易燃、易爆危险品的场合,为了预防发生事故,应对此类场所进行分区,并以此作为选择电动机设备防爆、防燃结构形式和采取其他措施的依据,如表7名所示a
裹7>6爆炸性和火灾坏埦的区域划分 | ||
类 型 | 分区 | 区 域情况 |
爆炸性气 | 0区 | 连续的出现爆炸性气体环境或预计会民期出现爆炸性气体环境的区域 |
1区 | 在正常运转时可能出现爆炸性气体环塊的区域 | |
2区 | 在正常运转时不可能出现嫌炸性气体杯堍,即使出理也仅可能时短时存在的区域 | |
爆炸性粉 | 10区 | 鑤炸性粉尘混合物环境连续出现或长期出现的区域 |
11K | 有时会将积留的粉尘扬起而偶然出现#炸性混合物危险环境的区域 | |
火灾危 险环埔 | 21区 | 具有闪点髙于歼境温度的可燃液体,在其数量和配置上能引起火灾危险的区域。 |
22区 | 具有悬浮状的或堆积状的、燔炸性的或可燃性粉尘,虽不可能形成爆炸混合物,但在数置和配置 | |
23区 | 具有固体可燃物质在数置和配置上能引起火灾的区域 |
2>电气设备的分类防爆电气设备分为I类和n类。I类为煤矿井下用电器设备3.0类为工厂用电气设备D在矿井中除正常情况下有沼气外,还有其他可燃性气体或蒸汽时,电气设备须同时按I类和n类的相应规定制造和试验。工厂用电气设备(n类)按其适用于爆炸性气体混合物最大实验安全间隙或最小点燃电流比分为A、B、C三级;按其允许的最高表面温度分为T1-T6六钽。上述内容为防爆电气设备的通用要求(GB 3836.1—2000)。防爆电气设备除符合通用要求外,还须分别符合各防爆形式的专用标准,如隔爆电动机应符合隔爆型电气设备“d”这一专用标准的规定(表7-7)。
表7-7防爆电气设备的通用要求 | |||||
级别 | 最大试辁安全间暸(MESG〕 | 最小点燃电流比(MICft) | |||
DA | ^0.9 | ^0.8 | |||
DB | 0.5<MESG<0.9 | 0.45 <MICR< 0,8 | |||
nc | ^0.5 | ^0.45 | |||
组别 | 引燃温度/t | 组猙 | 引燃溫度/丈 | ||
T1 | ;>450 | n | 135< ^200 | ||
T2 | 300<^450 | 15 | 100<(^135 | ||
T3 | 200< ^300 | 80< (^100 |
按GB 3836.1—2000《爆炸性气体环境用电气设备第1部分:通用要求》,防爆设备有以下几种:隔爆型,“d”;增安型,“e”;本质安全型,“i”;正压型,“p”;充油型,“〇”;充砂型,“q”;浇封型,“m”;气密型,“h'电动机的防爆结构常用隔爆型、增安型、正压型和无火花型,其特点和基本要求如表7-8所示
表7*8电动机的防*结构及其特点和基本要求 | ||
结构类型 | 标志 | 特点及基本要求 |
隔燔型 | d | 将能够点燃潘炸性气体混合物的部件安装在一个外壳中,该外壳能够承受内部鼉炸性气体混合物 播炸产生的冲*,间且能够阻止爆炸向外壳外部埵炸性气体混合物传播 |
增安塑 | 采取措施以便应用较商的防护等级防止电气设备㈧部和外部的部件产生过髙祖度及电孤、电火花 出现的吋能性、而在正常运行条件下不会出现这些现象 | |
疋压塑 | P | 在电气设备的外壳内.通过供给比环境空气压力髙的保护气体,以防止周围的爆炸性气体混合物 进入外壳内,即保护性气体使外壳内保持镇压。保护性气体可连续或不连续的供给 |
无火花型 | T1 | 无火花型电气设备可以用在正常条件下没有危险或只短时间存在*炸性气体m合物的场合,而且 爆炸性混合物湘点燃源同时出现的可能性低到可以接受的程度。应保证在現定方法的搡作中有足够的可靠性。这种防爆型式主要用于那些要求在正常运行中不产生电孤、电火花或表面不过热的电气设备 |
防护标志举例,如:防爆要求为II类隔爆塑B级T3组,标志为dnBT3;防爆要求为2区丁烷气环境,用隔爆型电动机,标志为dIlAT2。3)防爆、防燃电动机的选择电动机防爆结构的选型如表7-9所示。
表7-9电动机防爆结构的选型 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
危险区域 构 电气设备 | 1区 | 2区 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
塥爆型 d | 正压型 P | 增安型 〇 | 隔爆型 A | 正压型 P | a增安型 0 | 无火花型 T1 | |||||||||||||||||||||||||||||
笼型感府电动机 | 〇 | 〇 | △ | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | ||||||||||||||||||||||||||||
绕线型感应电动机 | 厶 | A | 〇 | 〇 | 0 | X | |||||||||||||||||||||||||||||
同步电动机 | 〇 | 〇 | 〇 | 0 | 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||
直流电动机 | 厶 | A | 〇 | 〇 | 〇 | ||||||||||||||||||||||||||||||
注:1.绕线型感应电动机及間步电动机采用增安形式,其主体是增安防爆结构,会发生火花的部分时隔燻或正压型 防瀑结构; 无火花形电动汎在通风不良及户内具有比空气重的易揪物质区域内槙用= 符号含义:O—适用,A——慎用,x——不适用。 在11 K环境内应采用防尘结构(标志为DP)的粉尘防爆电气设备,在10区环境内应 采用尘密结构(标志为m1)的粉尘防爆电气设备。 按粉尘的不同引燃温度选择不同引燃温度组别的电气设备T如表7-10所示。 表7-10电气设备针对不同引燃置廑最商允许洫度 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
引燃温度组別 | 引燃温度/T | 电气设备最离允许温度 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
无超负荷设备 1 | 超负荷设备 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
T11 | t>27〇 | 215 | 196 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
TL2 | 20〇< ^270 | 100 | 145 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
TL3 | 150< £^200 | 120 | no | ||||||||||||||||||||||||||||||||
火灾危险环境电动机防护结构的选择如表7-11所示。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
表7-11火灾危狯区域电动机防护结构的选择 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
电动机 | 火灾危险E域 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
21区 | 22区 | 21 K | |||||||||||||||||||||||||||||||||
固定安装 | 1IM4 | IP44 | IF21 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
移动式携带式 | 1P54 | IP54 | 1P54 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
注:在火灾危险环境^区内固定安装的正常运行时有滑环等火花部件的电动机+宜采用IP44型结构,应采用IP54 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
型;在火灾危险环境23区内固定安装的1H常运行时有滑环等火花部件的电动机不宜采用1P21型结构, | 应果用】IM4型。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
(3)可燃性气体,蒸汽级别、温度组别举例(CB3S36.1—2000)(表7_⑵。 表7-12可燃气体、蒸汽级别、温度组别举例 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
级 别 | 组别(按爆炸性混合物的U燃温度I/T划分) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
T1 | T2 | T3 | T4 | T5 | T6 | ||||||||||||||||||||||||||||||
A | 甲歧、乙烧、两烧1 苯乙嫌、笨、甲苯、两 酮、醋酸、氣苯、费、一 氧化碳、齡、甲齡,某 己烷、贿酸甲餾 | 甲醇、丁烷、乙苯、 乙酵、丙酵、丁酵、芮 烯、甲酸甲繭、甲酸乙 酣、艏酸乙醣、醏酸丙 酯、酷黢J酯、二瓿乙 烷,辣乙烯、硝基甲 烷、硝基乙烷、甲胺 | 戊烷、己烷、车用汽 油1庚烷、辛烷、癸烷、 松节油、石油1燃料 油、煤油、柴油、戊醇、 氣丁烷、环己烷 | 三甲胺、乙 醛 | 亚硝酸乙酯 | ||||||||||||||||||||||||||||||
B | 丙炔、环丙偏、丙烯 腈、氰化氢、焦炉煤气 | 乙烯,环氧乙烷,丙 烯酸甲酯,丙烯酸乙 酯、呋喃、r二烯一 1, 3、幵氧丙烷一 U2 | 二甲酹,丁谛醛、内 烯醛、四氧呋晡 | 乙基甲基 謎、二乙醚、二 丁醚、四氟乙 烯 | |||||||||||||||||||||||||||||||
C | 氢 | 乙炔 | 二氧化碳 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
中国和美国、臼本对危险区域划分对照如表7-13所示。 表7-13中国、美国、日本龟除区域划分对照表 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
等级划分 | 区域划分 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
第一种场所 | 第二种场所 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
中国标准 (CB) | 第一种场所 | 第二种场所 | 0级区域 级区域 | 2级冈域 | H K | ||||||||||||||||||||||||||||||
美围标准 (NEC) | ClasH I | Class II | Divisionl | Divi$ian[2 | D{yis“]n] | Divi»i(}n2 | |||||||||||||||||||||||||||||
日本标准 (J1S) | 0级场所 | 1级场所 2级场所 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
中国、美国、日本典型爆蛛性气体分组对照如表;M4所示。 表7-14中国、美国、日本典迪爆炸性气体分组对照表 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
典璧气体 | 中国标准CBJ | 美国标准NEC | 日本标准JIS | ||||||||||||||||||||||||||||||||
甲烷 | I | D | V级 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
丙烷 | RA | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
乙烯 | DB | C | |||||||||||||||||||||||||||||||||
氢气 | nc | B | 2级 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
乙炔 | A | 3级 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
中国、美国、日本爆炸性气体温度组别对照表如表7-15所示。 表7-1S中、美、日*炸性气体溫度组別对照表 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
电气设备最商表面温度 | 屮国标准 | 美国标准 | 曰本标准 | 电气设备最髙表面潟度 /X | 中国标准 | 美国标准 | 曰本标准 | ||||||||||||||||||||||||||||
450 | T1 | Tl | G1 | 165 | 13 | T3B | G4 | ||||||||||||||||||||||||||||
m | T2 | T2 | G2 | 160 | T3C | ||||||||||||||||||||||||||||||
280 | T2A | G3 | 135 | .T4 | T4 | G5 | |||||||||||||||||||||||||||||
250 | T2B | 120 | T4A | ||||||||||||||||||||||||||||||||
230 | T2C | 100 | 15 | T5 | |||||||||||||||||||||||||||||||
200 | 13 | T3 | C4 | 85 | T5 | T6 | G6 | ||||||||||||||||||||||||||||
180 | T3A. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
(4)电动机相关参数的确定 在确定电动机功率时,功率必须留有一定的安全余量即须大于轴功率以免电动机超载, 表安全系败K | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
轴功率P/UW) | 安全系数火 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pn^18.5 | 1.25 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
18.5 < | 1.15 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pn>55 | 1.10 |
(5)电源的确定
电源主要包括电压、频率两个参数。电压的选择与电力系统对企业的供电电压有关(我国髙压电压通常为6000V或3000V,低压电源为380^夂当高压电源为6000V时,轴功率大于150现时用_\_高压电源,反之使用低压380V电源。当高压电源为3000V时,轴功率大于lOOkW时用3000V卨压电源,反之使用低压380V电源。频率与电动机的转速有关,我国的供电频率为50Hz (国外有些地区如美国的供电频率为60Hz>c。
4.电动机转速的碥定
驱动恒定转速泵的电动机,其额定转速应与泵的操作转速相对应,需经过固定转速比传动装置的(固定速比齿轮箱),必须考虑变速装置的传动比。
对需要调速的泵,电动机的最髙转速应与泵的最高操作转速相适应。直接驱动离心泵、转子泵的电动机,一般常用间步转速为3000r/min、1500r/min的电动机(国外则还有用3600r/min、180〇r/miri的电动机)。
5.环境条件对电动机的影响
电动机用于海拔超过1000m (如新疆、甘肃、宁夏、云南、贵州等地的部地区)或环境温度超过40弋、相对温度超过95%时,应在订货时注明,并计算功率降低程度,以满足使
用要求。
(1)环境温度的影响
电动机额定功率按下式修正:
- K^PN
式中——校正温度影响后的电动机功率(kW);
电动机额定功率(kW);
XT——温度校正系数(表7-17)。
表7-17溫度校正系数 | |||||
环境温度或冷却空气进口温度rc | 25 | 30 55 | 40 | 45 | 50 |
J J | LOS L.05 | 1.0 | 0,95 | O.V5 |
(2)海拔的影响
海拔在1000m以上时,每升高100m所需要的温度降低补偿值规定安温升极限的1%折算。若最髙环境温度的降低值不足以补偿由于海拔提髙所造成的冷却效果的降低,应该对电动机的额定输出功率进行修正。电动机输出功率不变时,满足: