為管道切割提供動力的防爆液壓泵站電機散熱及防護

隨著城市燃氣和天然氣管道的建設(shè)和老舊管道更新改造工程越來越多，使用防爆管道切管機進行管道切割具有較高的安全性和經(jīng)濟性，同時有利于維護人民群眾生命財產(chǎn)安全，有利于維護城市安全運行和促進有效投資和擴大國內(nèi)需求。

1.防爆切管機是使用液壓泵站為驅(qū)動源，使用高壓膠管連接液壓切管機進行管道維搶修作業(yè)時的管道機械冷切割的自動切管設(shè)備。切割作業(yè)時僅高壓膠管及切管機運行于管線之上，全程無電纜跨越管道，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，并且不會產(chǎn)生靜電。

1.1防爆切管機使用專用管道冷切割刀片XJDP3以較低的轉(zhuǎn)速（50-80轉(zhuǎn)/分鐘）進行作業(yè)，以無火花、機械冷切割方式切割同時機身自動沿管道切割方向爬行切割。較慢的爬行速度（30-80mm/min）確保了在管道切割作業(yè)過程中管道局部溫度控制也同時保護了刀片的切削效果，延長使用壽命。

1.2一般來說，城市燃氣、天然氣管道切割作業(yè)中為了防止發(fā)生爆炸，一方面限制它們在空氣中的含量，另一方面要杜絕一切能夠點燃易燃氣體的點火源和危險溫度。防爆液壓設(shè)備正常運行或事故狀態(tài)下仍然可以將可能出現(xiàn)的火花、電弧、熱表面和熱顆粒等封閉在堅固的密封殼體內(nèi)，從而避免危險源的存在。

2.防爆液壓泵站是使用按國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制造的防爆電機，在規(guī)定條件下在危險環(huán)境中運轉(zhuǎn)并帶動液壓泵進行油壓供給，為防爆切管機提供充足的動力。它的運轉(zhuǎn)不會引起設(shè)備周圍爆炸性環(huán)境所影響。在危險易燃易爆工況條件下，要嚴(yán)格執(zhí)行《先鋒管道防爆設(shè)備操作流程》TJXF-FBQG03規(guī)定，為液壓設(shè)備提供穩(wěn)定安全的液壓動力。

2.1而防爆液壓泵站所使用的防爆電機是一種可以在易燃易爆場所使用的一種電機，運行時不產(chǎn)生電火花。防爆液壓泵站的接線盒外部電源接入口，是延長了十幾厘米、可活動聯(lián)接的、兩端帶密閉的阻火管狀螺紋接口，可機動可靠地聯(lián)接防爆穿線鋼管，從而使電機與輸入電源線全部達到封閉防火要求。

防爆電機采用無刷勵磁，設(shè)置旋轉(zhuǎn)整流盤和靜態(tài)勵磁柜，勵磁控制系統(tǒng)要求可靠和安全，并且放電電阻在工作中不發(fā)熱，勵磁電流調(diào)節(jié)范圍寬。

2.2防爆液壓泵站中所使用的防爆電機向著輕型化、小型化、高功率密度方向發(fā)展并且運行環(huán)境要求越來越嚴(yán)格，因此對電機提出了更高的散熱和防護要求。

2.3防爆電機各部位的溫度限度

a.與繞組接觸的鐵心溫升（溫度計或溫度傳感器）應(yīng)不超過所接觸的繞組絕緣的溫升限度（電阻法），即A級為60℃，E級為75℃，B級為80℃，F(xiàn)級為100℃，H級為125℃。

b.滾動軸承溫度應(yīng)不超過95℃，滑動軸承的溫度應(yīng)不超過80℃。因溫度太高會使油質(zhì)發(fā)生變化和破壞油膜。

c.機殼溫度實踐中往往以不燙手為準(zhǔn)。

d.防爆電機選型的電機轉(zhuǎn)子為鼠籠轉(zhuǎn)子時，其表面雜散損耗很大，溫度較高，一般以不危及鄰近絕緣為限?？深A(yù)先刷上不可逆變色漆來估計。

2.4而電機所選用的絕緣材料按耐熱能力分為Y、A、E、B、F、H、C7個等級，其極限工作溫度分別為90、105、120、130、155、180℃、及180℃以上。（詳細數(shù)據(jù)在以后的文章中進行表述）

所謂絕緣材料的極限工作溫度是指防爆電機在設(shè)計預(yù)期壽命內(nèi)，運行時繞組絕緣中最熱點的溫度。根據(jù)一般的使用和生產(chǎn)經(jīng)驗，A級材料在105℃、B級材料在130℃的情況下壽命可達10年，但在實際情況下環(huán)境溫度和溫升均不會長期達設(shè)計值，因此一般壽命在15～20年。如果運行溫度長期超過材料的極限工作溫度，則絕緣的老化加劇，壽命大大縮短。所以電機在運行中，溫度是壽命的主要因素之一。

絕緣的溫度等分別為：A\E\B\F\H時，其最高允許溫度分別為：105/120/130/155/180，防爆電繞組溫升限值K為：60/75/80/100/125

3.防爆電機的散熱方法：

防爆電機的溫升成為電機能否長時間負(fù)載運行的關(guān)鍵影響因素。電機溫升的升高使得電機的運行溫度越來越高，如果產(chǎn)生的熱量無法及時向外傳遞，將加速電機中絕緣材料的老化，對電機的耐久性和可靠性造成較大的影響。因此，電機的輕型化、小型化和高功率密度的發(fā)展程度受制于電機定子的溫升。

3.1使用高導(dǎo)熱膠對電機定子進行整體灌封，既可消除定子槽中的氣隙，又能提高絕緣系統(tǒng)本身的導(dǎo)熱性，同時能實現(xiàn)對線圈端部的防護，避免絕緣材料的直接暴露。

3.2降低電機外部環(huán)境因素如潮氣、粉塵、鹽霧等對電機絕緣材料的影響，對延長電機使用壽命、提高電機的安全性和穩(wěn)定性具有十分重要的環(huán)境保護措施。

3.3黏度、耐熱性和熱導(dǎo)率是選擇導(dǎo)熱膠最重要的指標(biāo)。膠體因黏度太高而不易流動，混入的空氣不易溢出，會導(dǎo)致定子槽內(nèi)填充不充分，而黏度太低又會使填料沉降。耐熱性和導(dǎo)熱性越高越好，但是越高意味著填料含量越高，又會使黏度升高，所以在進行防爆液壓泵站設(shè)計時應(yīng)當(dāng)進行綜合考慮。

黏度較低可填滿繞組與鐵心之間的縫隙，而又不至于發(fā)生填料沉降；較長的凝膠時間可保證充分的操作時間和滲透時間；高熱導(dǎo)率和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可保證較高的導(dǎo)熱性和耐熱性。

總之，防爆液壓泵站的防爆電機的絕緣等級是指其所用絕緣材料的耐熱等級，分A、E、B、F、H級，允許溫升是指電動機的溫度與周圍環(huán)境溫度相比升高的限度。因此，在管道進行防爆切割作業(yè)中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)密重視的是防爆電機的溫升這一指標(biāo)，而不僅僅只是溫度的表象。防爆電機中絕緣材料尤其容易受到高溫的影響而加速老化并損壞時，其溫升變化較大時，則應(yīng)當(dāng)立即停止作業(yè)，并查找故障原因。在管道防爆切割現(xiàn)場如果無法及時排除故障，則應(yīng)當(dāng)立即啟用備用防爆電機泵站作業(yè)。