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  发布者:admin 发布时间: 2015-10-17

正压通风型防爆变频器的研制


    80年代以前,变频器在生产中的应用极少,自从90年代以后,随着科学技术的发展,国民生产中对电机调速应用增多,变频器被广泛地使用在国民经济建设的许多部门,诸如:石油、天然气、化工、煤炭、纺织、交通、粮油加工等工业场所有爆炸性混合物的环境中。作为拖动电机带动各种机械设备调速的电气设备。

    变频器的调速范围大,可以对电动机进行无级调速,但使用在有爆炸性气体混合物的场所中,必须对变频器进行防爆处理。另外变频器在工作中要产生大量的热量,对于小功率变频器,可以在隔爆壳体上加装散热片的方法直接散热;但对大功率变频器,隔爆型防爆壳体体积过于庞大,而且散热性能也不好,这就要求要用一种防爆型式来达到散热和防爆两种目的。

我们知遣隔爆型电气设备的防爆性能是通过其隔爆外壳阻止内部的爆炸向壳外爆炸性气体混合物传播,而正压型电气设备却是利用其正压外壳来阻止爆炸性气体混合物窜入到壳内,来避免被壳内电气原件产生的电火花和热效应点燃。也就是说前者是利用其外壳将爆炸限制在一个小范围(隔爆外壳)内,不让其传播到设备使用的环境中,而后者是利用外壳将点燃源与爆炸性气体混合物隔离,以避免点燃,爆炸。

    正压通风型是采取保护性气体连续通过正压外壳的方法,使壳体内部保持正压,从而达到阻止环境中爆炸性气体混合物进壳体内与点火源接触。把变频器做成正压通风型防爆电气设备,首先从防爆性能来看,完全可以达到防爆的目的,另外,连续的壳体内通风可以带走变频器产品的热量,达到了为变频品散热的目的。

    正压型通风型电气设备,不仅仅适用于变频器,而且还可以为其它应用于含有爆炸性气体混合物的场所,并且产生大量热量的电气设备所应用,这正是开发其意义所在。

性气体环境用电气设备第二部分:正压外壳“P”进行设计。

满足石油化工行业对防爆型变频器的需求。

3维护变频器在爆炸性混合物环境的安全运行,保证国家财产和人民生命安全。

三、正压通风型变频器使用条件所。

6无显著摇动和冲击振动的地方。

四、电动机功率等级和选用变频器技术数据变频器选择:目前市场上变频器种类繁多,诸如西门子、三菱、三垦、ABB、施耐德及国产的变频器DT2000等等,本设计采用了MICR0MASTER4新一代变频器其技术数据见下表MICROMASTER420/440技术数据正压型电气设备基本原理正压型电气设备的防爆是采用向设备外壳内充入正压保护性气体,以阻止周围环境中的爆炸性气体混合物进入而可能成为点火源的部分接触发生爆炸的原理。对于正压型防爆结构必须具备两个基本条件:一、外壳内压力必须高于外界大气压力,以保证在通电中防止周围爆炸性气体侵人壳内。同时当保护性气体压力低于所规定数值时,保护装置应能可靠动作。二、接触爆炸性气体的外壳表面和送气装置的表面温度不得超过标准规定的、相应的不同温度组别设备的最高表面温度值,以防止热点燃。这两个基本条件主要靠以下过程来实现:(1)换气,即在设备通电前将足量保护气体通人壳体及管道,使设备内可能存在的爆炸性气体混合物下降到爆炸下限。(2)送气,用送气装置送人不影响正常工作的有一定压力的保护性气体,使壳内与壳外成正压。(3)故障报警,电气设备在保护性气体供应和维持出现故障时,应具有安全保护措施,如断电或报警(4)内部元件处理,内部电热器、电容器的电气设备开盖时,需考虑其热效应和电容放电发生点燃的可能性。

变频器的核心器件为单片机,具有很强的功能,可进行过电流保护、过电压保护、短路保护、欠压保护、瞬时断电保护和断相保护,可数字或指针显示频率、转速及负载率和电流,可手动调节频率,其主要原理通过交直流转换达到改变输出频率的目的。

结构设计1)壳体结构和连接件的材质按其使用条件应具有化学的和物理的稳定性,此外能经受住使用环境所规定的最高表面温度而不影响其防爆性能,本设计外壳采用钢板焊接而成,镀锌钝化,表面喷塑防腐处理。

为了保持在运行期间有令人满意的换气量和维护过压和/或连续稀释、除管道的进气孔和出气孔外,防护等级不低于IP4X(IEC出版物529)本设计壳体达到IP54.时所规定的最大过压值的1.5倍或。2KPa(2MBar)取其最大值,如运行时产生过压值能够引起外壳管道连接件发生变形时,应安装适当保护装置。本设计取压力值为150~200Pa,当过压力时,出气口单向阀开泄压,保护维持压力。

所孔的位置、尺寸大小和数量应能充分保证有效的换气,气孔数应根据设备设计和安装而确定,特别要考虑设备可能被分隔成小空腔的必要性,对于连续稀释来说,保护气体吹净电气设备,然后清洗内部可燃气体或蒸汽源。根据标准,本设计采用如下进出气孔排列。

其中进气孔为G1内螺纹,出气孔为G3/4内螺纹。

外壳内的任何元件仍然继续运行,例如停机时,电气设备内部的加热装置应采用IEC79出版物“爆炸性气体环境用电气设备”中认可的一种防爆型式加以保护。本设计中,电气联锁装置中使用的防爆行程开关,防爆时间继电器,防爆指示灯均属于此项标准。

馀文石油石化手册bookmark1 ffiC79-2:1983第4.7中电缆可直接引入壳内,管道也可直接引入外壳或者采用单独接线盒进窜彖研审卿蔌。电话型号订货号功率范围主电路导线截面积s(mm2)对应保护线行保护。本设计采用前者,电缆进线直接引入外壳接线。

2)紧固件根据GB3836.1-2000爆炸性气体环境用电气设备第一部分:通用要求(以下简称标准)中规定对保证防爆型式或用于防止触及裸露带电零件所必须的紧固件,只允许用工具才能松开或拆除,电气设备的孔符合下列要求:(1)电气设备上的螺孔深度应大于等于相应螺母的高度,螺纹公差符合GB9145的6H级,且螺栓头下面的孔应攻丝,螺栓头与被连接件的接触面积应大于或等于细杆螺栓的接触面积。(3)内六角螺栓螺纹公差符合GB9145中6H级,紧固后螺栓不得以螺孔中凸出。另外根据IEC79-2:1983爆炸性气体环境用电气设备第二部分:正压外壳“P”中规定,对于采用一般工具或专用工具就能放松紧固件的n类电气设备不必安装联锁装置。

根据以上标准,选用一般工具或专用工具就能放松的紧固件,既可满足本设计对紧固件的要求。

接地根据GB3836.1-2000第15条规定的,对接地连接件的要求接地连接件应至少保证与一根导线可靠连接,导线截面积见表另外电气设备外接地连接件应能至少与截面积为4mm2的接地线有效相连。而且内外接地应有电气上的连接(不一定是导线连接),连接件应有防腐处理,结构上应能防止导线松动、扭转能持久保持接触压力。根据以上标准中要求选用接地连接件,设置好内外接地。

电缆引人装置根据GB3836.1-2000标准第16条中的规定,正压通风型变频器的电缆引入装置直接设置成与壳体一体,而且所选用引入装置适合电气设备所选用导线且引入装置设有不装电缆的封堵头,封堵头只允许用工具才能拆除。另外引入装置采用钢制,内部设置电缆夹紧装置,耐冲击防护性好。

气路连接件气路连接件应选用连接性好,性能可靠,不易拔脱的连接件,作为进出气口的连接,这样才保证正常工作时不会因突发的意外而影响电气设备正常运行。

保护性气体是指稀释通风加压或换气用的空气或不燃性气体(通常采用新鲜空气和氮气)。本设计采用新鲜空气作为保护性气体,但新鲜空气必须来自非防爆,经空气压缩机加压,经过管道输送到壳体内。而压缩空气中会含有水蒸气、油气杂质,因此在管道中需要加设油水分离器,把水蒸气、油气分离出来,以免影响电气设备的正常运行。

把压力表加入在气路中和壳体上,可以适时监控输入空气的压力和壳体内压力的情况。

通过压力表监控气路压力和壳体内压力,当压力高于或低于要求的压力时,可以通过调压力阀调整压力的大小,使设备保持正常的工作状态。

本设计在进气口和出气口均加设了单向阀,这样可以控制压力的方向和压力的大小。首先说进气端,当压力过低达不到规定压力时,单向阀不打开,当压力达到规定压力时,单向阀动作,保护性气体进入壳体内;然后说出气口,当新鲜空气进入壳体内,形成正压后,当压力小于规定压力时,出气口单向阀不动作,当压力大于规定压力后,出气口单向阀打开排出气体。单向阀的加设有利于控制进出气压力和方向,使壳体内空气压力始终保持在规定范围内。

管道必须具备耐压、不易老化等条件,这样才能保证设备正常工作。

动前或是由于正压降低或连续稀释气体损失而停机以后,则应换气。换气最好用联锁装置系统或人工操作方法进行,时间由冲洗壳体和有关管道所需时间决定。

本设计采用电气联锁来保证换气,即在气路中进气口加装防爆行程开关控制时间继电器,时间继电器被安装于二次线控制回路中。当气源输气产生压力,使单向阀推动行程开关闭合,时间继电器线圈得电,延时时间由最少清洗时间确定,经换气达到所规定时间时,箱面设置的信号灯亮,显示可以通电;当气源压力降低,推不动行程开关,则二次线断电,电路停止运行,同时设置在箱面的报警指示灯亮,报警,需要重新换气。

设备通过起动前的换气时间即是换气过程使箱内原有的爆炸性气体得到的稀释程度达到安全界限以下的时间。根据资料(1)的推荐,换气量达到壳体和管道净容积的5倍时,箱体内爆炸性气体的浓度可降至安全界限以下,故换气时间可按下式计算:tP>W/Q(S)Q-保护性气体最小流量m3/SW-最小换气量m3;VI-外壳净容积m3,V2-管道净容积m3.管道输送系统选择如图:7警告2.相对于一些防爆型式,更容易设计加工制造,在正压型设计的门上应设置警告牌:严禁带电以及使用维修。

打开。3.对于大型变频器,其散热性能好,优于隔爆六、正压型防爆变频器与其他类型防爆变型。

4.运行成本较高。七、气路原理图频器比较具有如下特点1.安全程度高,可用于1区危险场所。

1《工厂防爆电气设备应用技术》-中国科学技术出版社GB3836.1-2000爆炸性气体环境用电气设备第1部分:通用要求第2部分:隔爆型“d”

第2部分:正压外壳“P”

GB3836.2-2000爆炸性气体环境用电气设备IEC79-2:1983爆炸性气体环境用电气设备

 
 
 
 
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