Электрооборудование нефтяной промышленности

Таблица 6,2

П р№ р) кэр и ф ш к ^ п м ш ц щ п ш м е электрооборудования

Ш

оборудование с отдельными видами взрывозащиты (табл. 6.3). До введения в действие стандартов на взрывозащищенное электрооборудование последнее разрабатывается и маркируется по Правилам изготовления взрывозащищенного и рудничного электрооборудования (ПИВРЭ). Рассмотрим различные виды взрывозащищенного электрооборудования, изготовленного и маркированного в соответствии с ПИВРЭ. По мере внедрения новых стандартов взрывозащищенное электрооборудование бу­ дет изготовляться и маркироваться, как было изложено ранее.

6.2. Электрооборудование с взрывонепроницаемой оболочкой

Электрооборудование в этом исполнении снабжено оболоч­ ками, выдерживающими максимальное давление при взрыве внутри оболочки без ее повреждения и обеспечивающими лока­ лизацию пламени внутри оболочки, т. е. внутреннее воспламе­ нение не может распространиться через зазоры и отверстия в окружающую взрывоопасную среду.

Возможность проникновения взрывоопасных смесей внутрь корпуса электрооборудования не исключается, т. е. полная гер­ метичность оболочек не обеспечивается. Но конструкция и раз­ меры зазоров в местах сопряжения отдельных частей оболочки таковы, что продукты взрыва внутри оболочки, проходя эти за­ зоры, охлаждаются настолько, что не могут воспламенить внеш­ нюю взрывоопасную среду, окружающую эту оболочку.

Источниками воспламенения взрывоопасной смеси внутри оболочки электрооборудования могут быть искрение контактов при нормальной работе, искрение и нагрев при перегрузках, коротких замыканиях и других аварийных режимах.

Взрывонепроницаемое исполнение электрооборудования мар­ кируется буквой В в кружке. Обычно на корпусах электрообо­ рудования в таком исполнении указываются также категория и группа взрывоопасной смеси, для которой это оборудование предназначено. Например, обозначение В2Т2 относится к обо­ рудованию с взрывонепроницаемой оболочкой, предназначенно­ му для работы в среде взрывоопасных смесей до 2-й категории и группы Т2 включительно (например, бутана). В СССР изго­ товляется несколько типов трехфазных асинхронных двигателей в таком исполнении.

Асинхронные короткозамкнутые двигатели единой всесоюз­ ной серии ВАО рассчитаны на применение во взрывоопасных помещениях и наружных установках всех классов, где возможно образование взрывоопасных смесей 1-, 2-, 3-, 4-й категорий групп Tl, Т2, ТЗ, Т4, Т5 (исполнение В4Т5). Они изготовляются на синхронную частоту вращения 600—3000 об/мин для мощ­ ностей от 0,27 до 100 кВт и от 132 до 315 кВт при напряжениях 220, 380, 660 В на 750—3000 об/мин, а также для мощностей

171

Для привода вентилей и задвижек взамен выпускавшихся ранее двигателей серии АСВ применяются взрывозащищенные электродвигатели серии ВАО и В и их модификации, рассчи­ танные на работу в повторно-кратковременном режиме. Элек­ тродвигатели рассчитаны на напряжение 380/220 В, синхронную частоту вращения 1500 об/мин, мощность до 10 кВт, при этом до 4 кВт преимущественно применяются двигатели серии В, а от 4 до 10 кВт — серии ВАО.

Пусковая и пускорегулирующая аппаратура обычно устанав­ ливается за пределами взрывоопасных помещений, в которых монтируют лишь аппараты управления и коммутационные ап­ параты, механически связанные с технологическим оборудова­ нием: кнопочные посты управления, колонки управления, конеч­ ные выключатели и др. Эти аппараты во взрывонепроницаемом исполнении содержат корпус и крышку, в соединениях между которыми используется щелевая (при помощи зазора) защита от передачи пламени. К таким аппаратам, в первую очередь, относятся посты управления серии КУ-90-ВЗГ и посты управле­ ния и сигнализации серии ПВ. Посты серии КУ-90 в пластмас­ совом корпусе во взрывонепроницаемой оболочке могут при­ меняться во взрывоопасных зонах всех классов со взрывоопас­ ными средами категорий и групп до ЗТЗ и опасных по пыли. Степень защиты оболочки IP54. В зависимости от типов посты имеют одно-, двух- и трехкнопочные исполнения и обозначаются соответственно КУ-91-ВЗГ, КУ-92-ВЗГ, КУ-93-ВЗГ. Основное исполнение постов предназначено для ввода кабелей. Для вво­ да проводов в трубах поставляется специальный штуцер с на­ ружной трубной резьбой (рис. 6.3).

Для дистанционного управления электроприводами машин и механизмов в стационарных и передвижных установках при­ меняются посты управления и сигнализации серии ПВ во взры­ вонепроницаемой оболочке. Маркировка постов по взрывозащи­ те — В4Т5-В, степень защиты IP54. Посты серии ПВ могут при-

К У - 9 7 - В З Г К У - Э 2 - В З Г К У - Э З - В З Г

Рис. 6.3. Взрывонепроницаемые посты управления серии КУ-90 в пластмассо­ вом корпусе

173

меняться во взрывоопасных зонах всех классов с взрывоопасной средой до 4Т5. В дальнейшем посты управления серии ПВ за­ менят все выпускаемые посты управления для взрывоопас­ ных зон.

6.3. Электрооборудование повышенной надежности против взрыва

В этом исполнении электрооборудование должно быть изго­ товлено с такой степенью надежности, при которой не смогли бы возникать искрение или электрическая дуга, а также нагрев до опасных температур. Если в электрооборудовании есть части, которые искрят при нормальной работе, они должны иметь другое взрывозащищенное исполнение.

Исполнение электрооборудования с повышенной надежно­ стью против взрыва обозначается буквой Н в круглой рамке. В том случае, когда в конструкции электрооборудования такого исполнения имеются и взрывонепроницаемые элементы, за бук­ вой Н ставится цифра, указывающая категорию смеси. Если таких элементов нет, то ставится 0. За цифрой ставится буква, характеризующая группу смесей. Например, обозначение Н2Т2 относится к электрооборудованию повышенной надежности про­ тив взрыва, имеющему взрывонепроницаемый элемент (напри­ мер, к двигателю с контактными кольцами, закрытыми взрыво­ непроницаемым колпаком), рассчитанный на смесь 2-й катего­ рии групп Т1 и Т2. Обозначение Н0Т2 указывает на то, что взрывонепроницаемых элементов в конструкции этого электро­ оборудования не содержится. Повышенная надежность против взрыва достигается следующим образом. В электрооборудова­ нии применяются изоляционные материалы высокого качества, температура нагрева изолированных обмоток при работе сни­ жается относительно допустимой нормами для изоляции данно­ го класса. Поверхности частей электрооборудования нагреты ниже температуры самовоспламенения взрывчатых смесей.

Контактные соединения токоведущих частей выполнены столь тщательно, что обеспечивается сохранение надежного контакта без искрообразований и нагрева выше допустимых значений в течение всего гарантированного срока работы. Исключена воз­ можность поверхностного пробоя изоляции и возникновения искры или дуги между токоведущими частями, имеющими раз­ ные потенциалы.

Применяются прочные материалы для оболочек и опорных конструкций, а электрооборудование снабжается защитными уст­ ройствами, предотвращающими прикосновение к токоведущим частям и проникновение к ним, а также к электрической изо­ ляции воды и пыли.

Оболочки электрооборудования повышенной надежности в

174

ниже IP54. Для изготовления наружных частей электрообору­ дования применяют материалы, не опасные в отношении искре­ ния при ударе и трении. При этом иногда для изготовления оболочек облегченного электрооборудования (оветильники, элек­ троинструмент, приборы) допускается применение легких алю­ миниевых сплавов с пониженной способностью к искрообразованию, не содержащих магния в основных компонентах.

Чтобы предупредить возможность открывания частей обо­ лочки, в 'которой расположены неизолированные токоведущие части, не уполномоченными на то лицами, применяются специ­ альные устройства (блокировки, замки, предупредительные надписи).

Обмотки электрооборудования повышенной надежности про­ тив взрыва выполняются проводом с площадью сечения не ме­ нее 2,5 мм2. Ток динамической стойкости электрооборудова­ ния, указываемый на табличке, принимается равным 75% от предельного тока динамической стойкости электрооборудо­ вания, установленного в соответствии с действующими стан­ дартами.

Впомещениях класса В-I, где возможно образование взры­ воопасных концентраций смесей паров и смесей газов с окис­ лителями при нормальном технологическом режиме, не допус­ кается применение электрооборудования в исполнении повышен­ ной надежности против взрыва. Специальных двигателей такого исполнения наша промышленность в настоящее время не вы­ пускает.

Висполнении повышенной надежности против взрыва изго­ товляют в основном светильники (например, светильники Н4БН-150, Н4Б-300МА и пр.).

Примером коммутационного оборудования в исполнении по­ вышенной надежности против взрыва может быть распредели­ тельный пункт типа РПВ, имеющий исполнение НЗТЗ. У этого пункта в исполнении повышенной надежности изготовлены сбор­ ные шины, помещенные в пылевлагонепроницаемую оболочку и имеющие надежные контактные соединения. Остальное обору­ дование имеет взрывонепроницаемое исполнение ВЗТЗ.

6.4.Электрооборудование, продуваемое

под избыточным давлением

В этом исполнении выпускается крупное электрооборудова­ ние (мощные электродвигатели, иногда щиты управления), предназначенное для стационарной установки во взрывоопас­ ных зонах.

175

Части такого электрооборудования помещаются в плотно закрытые оболочки, продуваемые чистым воздухом (или инерт­ ным газом), поток которого создается специальной системой вентиляции. При этом внутри оболочек создается избыточное давление воздуха, препятствующее проникновению взрывоопас­ ных смесей из окружающего пространства. Допускается приме­ нение разомкнутого и замкнутого циклов вентиляции.

Воздух для продувания электрооборудования должен заби­ раться снаружи из атмосферы или из помещения, не содержа­ щего взрывоопасных смесей. Содержание инертной пыли в воз­ духе должно быть не более 0,2 мг/м3. Не допускается отрабо­ танный воздух выпускать во взрывоопасную зону помещения. В оболочке с замкнутым циклом вентиляции допускается пода­ ча воздуха или инертного газа из баллонов с редуцированием до необходимого давления. Избыточное статическое давление воздуха или инертного газа внутри продуваемого электрообору­ дования и по всей длине воздухопроводов должно быть не менее 100 Па.

Те части электрооборудования, которые не могут быть про­ дуваемы воздухом (например, вводные коробки электродвига­ телей), заключают во взрывонепроницаемую оболочку пли де­ лают в другом взрывозащищенном исполнении.

Продуваемое под избыточным давлением взрывозащищенное электрооборудование маркируется аналогично оборудованию повышенной надежности, но вместо буквы Н ставится буква П. Например, обозначение В4Т4П относится к продуваемому под избыточным давлением оборудованию, пригодному для взрыво­ опасных смесей до группы Т4 во всех четырех категориях.

Эксплуатация электрооборудования такого исполнения до­ пустима при наличии специальных блокировок, обеспечиваю­ щих:

подачу напряжения на электрооборудование только после того как вступила в работу система вентиляции и осуществила продувку оболочек электрооборудования и всех элементов сис­ темы вентиляции чистым воздухом или инертным газом в раз­ мере пятикратного объема оболочек н системы вентиляции;

ниях с зонами класса В-Ia при снижении статического давления иа приборах контроля давления в системе продувки до установ­ ленных значений;

автоматическое включение резервной вентиляционной уста­ новки при снижении статического давления ниже установленно­ го для электрооборудования с элементами, имеющими более высокую температуру, чем допустимая для взрывоопасной среды данного помещения.

m

Рис. 6.4. Схемы вентиляции электродвигателя СДКП по разомкнутому и замк­ нутому циклам:

/ — электродвигатель; 2 — напорный вентилятор; 3 — задвижка; 4, 5 — воздуховоды; 6 — вентилятор поддува; 7 — воздухоотводы подпитки; 8 — воздухоохладитель

Электрические машины в исполнении, продуваемом под из­ быточным давлением, выпускаются в СССР нескольких серий мощностью 320—12 500 кВт марок П0Т5 и П1Т5, допускаемых к эксплуатации в условиях взрывчатых смесей всех категорий. Для привода поршневых компрессоров выпускаются синхронные двигатели серии СДКП, продуваемые чистым воздухом, на 250— 600 об/мин, мощностью 320—6300 кВт при напряжении 6 кВ.

Схемы вентиляции таких двигателей осуществляются по разомкнутому (рис. 6.4, а) и замкнутому (рис. 6.4,6) циклам. В схеме вентиляции двигателя по разомкнутому циклу для случая, когда внутри машины потоки воздуха входят в междуполюсные окна ротора с обеих торцовых сторон электродвига­ теля и выходят через вентиляционные каналы сердечника ста­ тора в камеру корпуса статора (встречная система вентиляции), чистый воздух поступает к днищу электродвигателя через на­ гнетательный патрубок и по выходе из двигателя направляется

вуплотненную яму, откуда уходит через воздуховод.

Всхеме вентиляции двигателя по замкнутому циклу для случая встречной системы охлаждающий чистый воздух цирку­ лирует в замкнутой, тщательно уплотненной системе и охлаж­ дается водой в воздухоохладителях.

Избыточное давление воздуха в системе обеспечивается ра­ ботой вентилятора подпитки. При разомкнутом и замкнутом циклах вентиляции температура воздуха на входе в двигатель не должна выходить за пределы —15--- Ь30°С. Избыточное статическое давление в фундаментной яме должно быть не ме­ нее 3,5-10-4 МПа, а в камере корпуса статора и под щитом двигателя — не менее 2,5* 10~4 МПа.

Для привода центробежных компрессоров и насосов выпус­ каются синхронные'электродвигатели серин СТДП мощностью 630—12500 кВт на 6 и 10 кВ, 3000 об/мин. Циркулирующий внутри двигателя воздух охлаждается водяными воздухоохла­ дителями, которые устанавливают рядом с двигателем.

Для центробежных компрессоров н насосов выпускаются также асинхронные короткозамкнутые двигатели мощностью 500—5000 кВт на 6 кВ с синхронной частотой вращения 3000 об/мин, продуваемые под избыточным давлением и рас­ считанные для работы в условиях взрывоопасных смесей всех категорий и групп. Их воздушное охлаждение может осуществ­ ляться при помощи вентиляции, действующей по разомкнутому

изамкнутому циклам.

6.5.Взрышацящеввое электрооборудование с масляным наполнением

Взрышозащцщенное электрооборудование в этом исполнении изготовляется таким образом, что все его искрящие и неискря­ щие токоведущие части помещены в трансформаторное масло или в другую жидкость, свойства которой соответствуют свой­ ствам этого масла. При этом предотвращаются соприкоснове­ ние между токоведущими частями и контакт их с взрывоопас­ ными средами и исключается воспламенение последних. Если погружение всех частей машины или аппарата в масло невоз­ можно, отдельные часта изготовляют в другом взрывозащищен­ ном исполнении..

Электрооборудование с масляным наполнением снабжается указателем уровня масла, который защищен от механических повреждений и выполняют таким образом, чтобы уровень мас­ ла можно было определить, не вскрывая оболочки.

Повреждение указателя пе должно приводить к понижению уровня масла, при котором становится возможным выбрасыва­ ние искр и пламени из масла. Допускается применять указатель в виде шшуша стержневого тана при условии, что на поверхности стержня будут четко видны следы масла. Электрооборудование с масляным наполнением, предназначенное для эксплуатации на передвижных установках, снабжают устройством, предотвра­ щающим выплескивание масла. Неизолированные токоведущие часта, присоединительные зажимы, детали, где имеется искре­ ние в нормальных условиях, должны быть покрыты маслом на­ столько, чтобы его минимальный уровень находился на 10 мм выше этих элементов, причем температура верхнего слоя масла не должна быть выше 100 ®С. Кроме того, маслонаполненные коммутационные аппараты должны выдерживать в течение ©$5 с допустимый для них ток короткого замыкания без нару­

m

шения взрывозащищенности. Аппараты, установленные в цепях питания короткозамкнутых асинхронных двигателей, должны иметь контактную систему, обеспечивающую нормальный раз­ рыв цепи при токе, превышающем по крайней мере в 6 раз но­ минальную силу тока двигателя наибольшей мощности.

Оболочки маслонаполненного электрооборудования должны иметь защиту не ниже IP54. Доступ к частям, находящимся под напряжением внутри оболочки, должен быть возможен только после снятия крышки, укрепленной надежными запор­ ными устройствами и открываемой специальным ключом. Про­ кладки между сопрягающимися частями оболочек, предназна­ ченные для защиты от попадания пыли и воды, делают невы­ падающими и изготовляют из прочного эластичного нагрево- и маслостойкого материала.

Бак для масла рассчитывают на избыточное давление не менее 0,2 МПа. В баке с объемом масла свыше 5 л предусмат­ ривается отверстие для спуска масла. Резьбовая пробка этого отверстия должна иметь не менее пяти ниток резьбы, головка выполняется под специальный ключ или имеет приспособление для пломбирования. На внутреннюю стенку бака, опускаемого для наполнения маслом, наносят рельефное обозначение высо­ ты требуемого уровня масла. Свободный объем бака над уров­ нем масла должен обеспечивать возможность расширения мас­ ла без его вытекания и быть не менее 1/20 объема масла.

Маслонаполненное электрооборудование может быть при­ менено во взрывоопасных зонах помещений и наружных уста­ новок всех перечисленных выше классов. Оно маркируется бук­ вой М в круглой рамке, далее ставится цифра, указывающая категорию смеси, если в конструкции имеются и взрывонепро­ ницаемые элементы, а за цифрой ставится буква, характеризу­ ющая группу смесей. Например, обозначение В4Т5М относится к маслонаполненному оборудованию, рассчитанному на смесь 4-й категории группы Т5.

Взрывозащищенные электрические машины в маслонапол­ ненном исполнении изготовляются в СССР небольшой мощно­ сти (2—7 кВт) и имеют в нефтяной промышленности ограничен­ ное применение (главным образом для привода перемешиваю­ щих устройств и центрифуг) из-за сложности их устройства и эксплуатации. Обычно такие двигатели характеризуются полной изоляцией обмоток от соприкосновения с окружающей средой, наличием принудительного масляного или водяного охлаждения, отделением полости статора от полости ротора экранирующей гильзой. Обмотка статора и выводная коробка омываются транс­ форматорным маслом. Питание подводится к статору кабелем с маслостойкой изоляцией. Наружный кожух двигателя герме­ тичный и рассчитан на достаточно высокие давления масла. Полость же ротора заполняется инертным газом, находящимся