一、 改造目的
普通電機在啟動和運行過程中，由于高壓啟動、機械運轉(zhuǎn)以及危險電流等原因，可能產(chǎn)生火花電弧，若現(xiàn)場環(huán)境屬于爆炸性氣體環(huán)境，電機內(nèi)部可能存在危險性氣體，此時將造成不可估量的損失。國家標準規(guī)定，在爆炸性危險場所必須使用防爆電氣產(chǎn)品，因此普通電機及電氣產(chǎn)品不能在危險場所使用。
根據(jù)用戶現(xiàn)場需要，貫徹國家標準規(guī)定，提高用戶安全生產(chǎn)水平，為用戶解決生產(chǎn)安全隱患。將用戶爆炸性氣體環(huán)境區(qū)域使用的高壓普通電機進行防爆改造，改造后的電機符合國家標準且滿足現(xiàn)場安全使用，并取得由國家授權(quán)機構(gòu)頒發(fā)的防爆認證證書。
二、 產(chǎn)品改造技術(shù)依據(jù)
1. 國家防爆技術(shù)標準規(guī)范
GB3836.1《爆炸性環(huán)境 第1部分：設(shè)備 通用要求》GB3836.2《爆炸性環(huán)境第2部分：由隔爆外殼“d” 保護的設(shè)備》GB3836.3《爆炸性環(huán)境第3部分：由增安型“e”保護的設(shè)備》GB3836.5《爆炸性環(huán)境第5部分：由正壓外殼“p”保護的設(shè)備》GB50058《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》GB3836.15《爆炸性環(huán)境第15部分：電氣裝置的設(shè)計、選型和安裝》
上述標準均應(yīng)為最新有效版本。
2. 防爆等級
采用先進可靠成熟的技術(shù)對電機進行正壓防爆改造，改造后防爆標志為ExdepzⅡCT3 Gc，防護等級IP4X，用戶現(xiàn)場為2區(qū)防爆區(qū)域。
3. 電機性能
改造后的電機設(shè)備，不能降低原設(shè)備的性能，電機溫升不超過原有溫升，各項電氣性能不改變。改造部分必須保證能安全、連續(xù)和有效地運行，不會在上述的工程條件下出現(xiàn)任何影響正常運行的問題。
4. 防爆取證
改造后的電動機通過國家起重冶金及安徽防爆電機質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的防爆檢測，并取得改驗收機構(gòu)頒發(fā)的防爆合格證。
三、 職責(zé)
1. 甲方職責(zé)
四川綿竹川潤化工有限公司（以下簡稱甲方）明確地給出需改造電機所處的爆炸性氣體環(huán)境區(qū)域以及現(xiàn)場所含有的爆炸性氣體種類，并向天津佳電電機成套設(shè)備技術(shù)有限公司（以下簡稱乙方）提供準確的需改造明細表，其中包括型號、性能參數(shù)、車間名稱、設(shè)備名稱及電機數(shù)量等，且對本方案中涉及到現(xiàn)場的描述（如爆炸性氣體環(huán)境區(qū)域、現(xiàn)場的爆炸性氣體種類及電機型號、數(shù)量）負有校對的責(zé)任。
2. 乙方職責(zé)
天津佳電電機成套設(shè)備技術(shù)有限公司負責(zé)電機的改造工作，并將改造后的電動機上報國家授權(quán)的檢驗中心進行防爆檢測，并取得驗收機構(gòu)頒發(fā)的防爆合格證。
四、 防爆原理及工作流程的簡介
1. 正壓通風(fēng)型
1.1 正壓通風(fēng)型防爆原理
在電機起車前，通風(fēng)系統(tǒng)從安全區(qū)域?qū)⒈Ｗo性氣體通過風(fēng)路管道，吹入電機內(nèi)部，將電機內(nèi)部可能存在的爆炸性氣體排出，并設(shè)置壓力報警器、氣體檢測器，保證在電機運行過程中，電機內(nèi)部保持微正壓，通風(fēng)系統(tǒng)持續(xù)通風(fēng)，保證外部爆炸性氣體無法進入電機內(nèi)部，同時保證電機冷卻散熱要求。
1.2工作流程
l 開啟危險氣體檢測器，若氣體檢測期顯示正常時，可以開啟通風(fēng)系統(tǒng)，否則不允許開啟風(fēng)機（本項目要求改造方在防爆控制箱內(nèi)設(shè)置風(fēng)機連鎖）。
l 風(fēng)機開啟后，通過風(fēng)機及管道在安全區(qū)域取保護氣體，送入被改造電機內(nèi)腔。當流量壓力滿足設(shè)計要求后，正壓安全裝置檢測到相關(guān)參數(shù)后啟動。
l 將保護氣體吹入電機置換電機內(nèi)部氣體，通風(fēng)量滿足電機置換要求（流量和時間均達到要求，按照電機體積和通風(fēng)流量，計算起動前內(nèi)腔氣體置換時間），啟動電機。
l 主電機的啟動條件具備時方可啟動，1區(qū)爆炸環(huán)境要求，必須連鎖停機，2區(qū)爆炸環(huán)境，可以采用報警，本項目為2區(qū)爆炸性環(huán)境，現(xiàn)場和控制室報警設(shè)計故障狀態(tài)時紅色聲光報警，正常時綠色指示燈點亮，不需要聲音。
注：國標3836.5中7.9中規(guī)定，對于1區(qū)使用的正壓保護裝置，當正壓外殼的正壓值低于規(guī)定的最小值時，正壓安全裝置能夠切斷電源。因此1區(qū)環(huán)境用戶需要設(shè)置連鎖停機。
2. 正壓泄漏補償型
2.1 防爆原理
在電機安裝后起車前向電機內(nèi)腔通入保護性氣體（干燥潔凈的空氣或惰性氣體），在電機內(nèi)腔可燃性氣體得到有效置換后，進入保壓狀態(tài)(最低壓力點至少大于外界50Pa壓力),電機具備起車條件。在電機使用期間將補償少量保護氣體以補充電機結(jié)合面的泄漏，從而維持電機內(nèi)腔壓力不變，阻止外部爆炸性氣體進入機殼內(nèi)部形成爆炸性氣體環(huán)境。
泄露補償型正壓需要增加正壓吹掃控制裝置。吹掃裝置由兩部分組成，包括控制單元和泄壓單元。
2.2 工作流程
l 吹掃氣體進入電機殼體：打開進氣氣源控制球閥，當氣源壓力達到規(guī)定值時, 保護氣體通過控制單元進入電機內(nèi)腔。
l 增壓預(yù)吹掃：由于保護氣體不斷進入電機殼體，電機內(nèi)腔形成一個初始的內(nèi)部壓力，通過電機殼體上所設(shè)的壓力監(jiān)測點，將采集到的最低壓力和中間壓力信號反饋給系統(tǒng)，裝置做出相應(yīng)的動作，泄壓單元上的泄氣閥進行預(yù)吹掃。
l 啟動定時吹掃：泄壓單元上的泄壓閥的流量將隨腔體壓力的增大而增大，同時泄壓單元上設(shè)有的壓力監(jiān)測點將采集到的信號傳給吹掃流量傳感器，傳感器發(fā)出信號啟動計時器。
l 完成定時吹掃：當達到系統(tǒng)設(shè)定時間后，時間閥門給出信號，吹掃完成閥閉合，泄壓閥關(guān)閉，裝置會發(fā)出電機允許起車信號，用戶根據(jù)信號電機起車。本項目為2區(qū)爆炸性環(huán)境，現(xiàn)場和控制室報警設(shè)計故障狀態(tài)時紅色聲光報警，正常時綠色指示燈點亮，不需要聲音。
l 泄漏補償模式：通過電機殼體上所設(shè)的壓力監(jiān)測點，將采集到的泄漏補償壓力信號反饋給系統(tǒng)，壓力低于系統(tǒng)設(shè)定值時，系統(tǒng)進入泄漏補償狀態(tài)，保證電機內(nèi)腔壓力始終高于外界。
l 聯(lián)鎖報警：當電機腔室內(nèi)壓力低于系統(tǒng)設(shè)定的報警壓力時，保護裝置會控制報警開關(guān)動作，輸出報警信號；當電機腔室內(nèi)壓力低于最低停機壓力時，保護裝置會發(fā)出報警信號，以便操作人員動作。
五、 改造檢查及條件
1. 現(xiàn)場檢查
檢查現(xiàn)場電機安裝空間是否受限，氣源與電機電氣設(shè)備相對位置，布置通風(fēng)管路是否受限，現(xiàn)場是否具備吊裝條件，現(xiàn)場是否有其他危險源。
2. 電機檢查
電機外殼是否完好，定轉(zhuǎn)子固定支撐、線圈是否完好，接線盒是否為防爆接線盒，集電環(huán)部分防護是否符合改造要求，電機進出風(fēng)防護網(wǎng)是否完好，電機的測溫儀表是否為防爆型，電機內(nèi)部是否需要清理，電機是否有其他需要更新零部件。
電機是否存在潛在的故障，是否存在其他需要維修保養(yǎng)問題，提出修理維護方案。
六、 TK系列電機改造方案
由于TK電機為開啟式，需要外來足夠的冷空氣進行冷卻，因此采用正壓通風(fēng)型改造方案，需要增加風(fēng)機作為保護和冷卻風(fēng)使用，并對原電機進行密封處理，改造后防爆等級ExdepzⅡCT3 Gc、防護等級IP4X，使其滿足現(xiàn)場2區(qū)防爆要求。具體方案如下：
1. 改造電機明細
表1需改造電機明細
序號設(shè)備名稱型號功率（kW）電壓 kV數(shù)量14M50壓縮機TK2200-20/2600220010124M50壓縮機TK2200-20/2600220010134M50壓縮機TK2200-20/2600220010146M40壓縮機TK3600-22/2600360010156M40壓縮機TK3600-22/2600360010166M40壓縮機TK3600-22/26003600101
2. 取風(fēng)區(qū)域
根據(jù)現(xiàn)場條件，選擇安全區(qū)域作為取風(fēng)區(qū)域，取風(fēng)區(qū)域要求干燥清潔，取風(fēng)區(qū)域需設(shè)置危險氣體檢測器，根據(jù)GB50058標準規(guī)定，第2.3.7-2.3.8條規(guī)定對于易燃物質(zhì)輕于空氣，通風(fēng)良好的第二級釋放源裝置區(qū)，其危險區(qū)域劃分范圍見圖5。
圖5 危險區(qū)域劃分
根據(jù)現(xiàn)場條件，取風(fēng)區(qū)域需與用戶工藝配合，并參照廠區(qū)爆炸性危險區(qū)域劃分圖進行選取。初步取風(fēng)位置見下圖：
3. 氣體檢測器
取風(fēng)處設(shè)置在安全區(qū)域，標準是不需要危險氣體檢測器的。為了增加一道保障，在取風(fēng)處增加危險氣體檢測器，以保證對電機通風(fēng)換氣氣體的安全性。危險氣體檢測器帶有就地聲光報警裝置。特殊情況氣體檢測器報警時，操作人員應(yīng)立即進行檢查通風(fēng)系統(tǒng)。
4. 防爆風(fēng)機
風(fēng)機安裝在現(xiàn)場選擇防爆風(fēng)機，防爆標志為ExdIICT4 Gb，風(fēng)機與電機采用直聯(lián)式，風(fēng)機蝸殼為分體式，方便拆卸檢修。電機選用YB3系列隔爆型三相異步電動機，防爆標志ExdIICT4。電機采用佳木斯安徽防爆電機，軸承為SKF軸。
根據(jù)現(xiàn)場改造電機的體積以及電機銘牌效率數(shù)據(jù)，計算電機換氣量、冷卻風(fēng)量，進行設(shè)計選擇冷卻風(fēng)機，并考慮電機的散熱余量運行。根據(jù)現(xiàn)場改造電機用氣量進行選取防爆風(fēng)機的大小。
電機風(fēng)量：
4.1風(fēng)機選型
根據(jù)壓縮機使用情況，以及生產(chǎn)工藝要求。防爆風(fēng)機型式采用一對一型式，即一臺風(fēng)機對應(yīng)一臺壓縮機電機，選擇如下：
表2 防爆離心風(fēng)機明細
序號設(shè)備名稱型號風(fēng)量（m3/h）風(fēng)壓（Pa）電壓（V）電機型號數(shù)量1防爆離心風(fēng)機B4-72-8D 18.5kW250001650380YB3 180M-4 18.5kW32防爆離心風(fēng)機B4-72-10D 18.5kW335001257380YB3 200L1-6 18.5kW3
4.2 滑環(huán)風(fēng)機
電機的原滑環(huán)風(fēng)機保留，按照標準更換為防爆風(fēng)機，防爆標志符合現(xiàn)場2區(qū)要求。將滑環(huán)風(fēng)機進風(fēng)與改造系統(tǒng)的取風(fēng)管道連接，保證取風(fēng)為安全區(qū)域取風(fēng)。
5. 通風(fēng)管道
5.1 通風(fēng)管道布置
通風(fēng)管道采用熱鍍鋅鋼板厚度不少于2mm，通風(fēng)管道采用總管式，表面光滑美觀，整體密封良好。管道需要防腐處理。采用竹節(jié)式法蘭連接，方便安裝維護。
管道布置由取風(fēng)區(qū)域布置到電機使用現(xiàn)場，布線按路程規(guī)劃，同時需要用戶工藝配合，使通風(fēng)管路布置符合現(xiàn)場要求，不影響工廠布局。通風(fēng)管道經(jīng)過道路時，借用工廠原過路橋廊。通風(fēng)管道固定采用支架固定方式，或根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定。管路布置示意見下圖所示。具體管路布置需根據(jù)實際現(xiàn)場進行測量，以確定管路的個數(shù)以及支路數(shù)量，管路的尺寸大小。
5.2 通風(fēng)管道規(guī)格
通風(fēng)管道采取主管路取風(fēng)，支路管路送風(fēng)型式，主管路根據(jù)風(fēng)機位置，進行逐級遞減。初步設(shè)計如下：
6. 電機主體改造要求
6.1 檢查電機，對電機進行除塵處理，降低溫升，提高裕度，提高安全性。
6.2 對電機原有的普通接線盒按照增安標準進行密封改造，并對電氣間隙爬電距離進行檢測，是否符合標準。
6.3 對不帶定子測溫盒的電機增加測溫接線盒，接線盒防爆標志為ExeIICT3。
圖10 改造示意圖
6.4 軸承測溫：對電機原有軸承測溫更換為防爆產(chǎn)品，滿足現(xiàn)場使用要求。
6.5 對電機機座上的出風(fēng)口防護網(wǎng)上增加阻火網(wǎng)，防止熾熱顆粒吹入危險場所。
6.6 對電機滑環(huán)電刷部分重新密封處理，并增加支路吹掃管道，原滑環(huán)風(fēng)機取消。
6.7 電機端板處改造要求
將兩端端罩板的軸貫通處增加蓋板，使其防護等級達到IP54以上，如下圖所示。并在蓋板上增加應(yīng)急檢修口，在風(fēng)機出現(xiàn)故障情況下，若電機附近沒有危險氣體時（通過現(xiàn)場危險氣體探測器檢測），可以打開應(yīng)急檢修口的蓋板臨時作為電機的冷卻風(fēng)進口，可以無需停機保證機組穩(wěn)定運行。
圖11 增加蓋板及套筒
6.8 電機吹掃通風(fēng)管路布置
在電機兩端蓋板上預(yù)留吹掃通風(fēng)進氣孔，將通風(fēng)管道與進氣孔連接，風(fēng)機從主管道送風(fēng)到電機內(nèi)部，將電機內(nèi)部可能存在的危險氣體排出。根據(jù)電機吹掃通風(fēng)風(fēng)量、散熱風(fēng)量以及進出氣口位置，布置吹掃通風(fēng)管路，并設(shè)置固定位置、閥門等，以有效的控制吹掃。
7. 正壓控制裝置安裝
增加正壓控制裝置，正壓保護裝置采用英國進口EXPO品牌產(chǎn)品，型號smartpurgeII-CSP。保護裝置設(shè)有壓力傳感器，流量傳感器，報警指示，保障設(shè)備平穩(wěn)、安全的運行。根據(jù)電機結(jié)構(gòu)，選取電機內(nèi)部最小壓力測試點，將壓力報警器安裝在電機上，保證檢測電機內(nèi)部壓力準確。保證在電機運行時內(nèi)部壓力高于外界壓力至少50 Pa。當電機運行過程中出現(xiàn)正壓降到最小設(shè)定值時，或風(fēng)機故障時，正壓保護控制裝置能夠提供現(xiàn)場聲光報警指示，并提供遠傳信號輸出至操作室，當壓力低于設(shè)定值時，以便警示操作人員。
七、 YKK電機改造方案
由于YKK電機為封閉式，自身有內(nèi)外循環(huán)冷卻。改為正壓型只需要維持內(nèi)部壓力，因此可以采用正壓補償型，改造后防爆等級ExepzⅡCT3 Gc，使其滿足現(xiàn)場2區(qū)防爆要求。具體方案如下：
表3需改造電機明細
序號設(shè)備名稱型號功率（kW）電壓 kV數(shù)量11#冰機電機YKK500-2125010122#冰機電機YKK500-290010133#冰機電機YKK500-210001014半貧液泵電機YKK500-2630102
1. 電機改造
1.1 吹掃進出氣孔加工
在電機冷卻器上方加工吹掃出氣孔，出氣孔尺寸根據(jù)吹掃泄壓閥確定，出氣孔位置要求選擇合理，保證氣體置換時順暢性。加工時需將冷卻器拆下，以防止加工鐵屑進入電機。
在電機機座側(cè)板底部上增加進氣口，進氣口要根據(jù)電機結(jié)構(gòu)選擇合理位置，保證滿足將危險氣體全部置換，無死角區(qū)。加工時注意防止鐵屑進入電機。
圖14 吹掃進出氣口
1.2吹掃裝置的安裝
吹掃裝置控制單元安裝在電機本體上，在電機非接線端外殼上按照吹掃裝置控制單的安裝尺寸配焊4個10×60×60鋼板，并在鋼板上配鉆4×M8螺紋孔，將控制單元用螺栓把合在電機外殼上。
吹掃裝置泄壓單元安裝在冷卻器出風(fēng)口上。
1.3吹掃管路的連接
吹掃裝置控制單元與泄壓單元之間的管路采用φ8不銹鋼管進行連接,用于吹掃流量的檢測。鋼管長度根據(jù)現(xiàn)場測量的實際長度進行截取，安裝時采用專用信號管彎頭及活接進行連接。連接后根據(jù)信號管位置在電機殼體上焊接專用管夾墊塊及管夾對信號管進行固定。
吹掃裝置控制單元與電機本體預(yù)留接口之間管路采用無縫鋼管及活接進行連接?？刂茊卧M氣口處除安裝必要鋼管外還需加裝進氣調(diào)節(jié)閥以便控制調(diào)節(jié)氣源的開啟及大小。
圖15 改造后示意圖
1.4 接線盒改造
對測溫接線盒按照標準進行密封處理改造。
對主接線盒增加進出風(fēng)口，增加吹掃管道，吹掃管道從主管道通過正壓吹掃裝置分支引入。吹掃進氣孔在接線盒底部，吹掃出氣孔在接線盒頂部，并用管路連接電機本體，通過電機本體泄壓單元出氣。
1.5 電機吹掃數(shù)據(jù)
要求氣源為清潔干燥的儀表壓縮空氣或惰性氣體；
氣源壓力：0.4 MPa-1.0MPa。
序號電機型號吹掃用氣量m3/臺吹掃流量L/min吹掃時間min泄漏補償量L/min1YKK500-2 1250kW302000153002YKK500-2 900kW302000153003YKK500-2 1000kW302000153003YKK500-2 630kW30200015300
2. 電機本體的密封
為了保證吹掃試驗一次性成功，需對電機進行整體密封。密封材料包括密封墊、密封膠、棉紗、玻璃膠密封材料等進行有效密封。其重點密封部位見圖160。
3. 吹掃裝置
電機吹掃裝置采用進口英國EXPO品牌產(chǎn)品,型號D880-CSP，吹掃裝置由兩部分組成，包括控制單元和泄壓單元?？刂茊卧性O(shè)有流量、壓力、計時等控制模塊，保證電機內(nèi)部氣體置換量符合國家相關(guān)標準。泄壓單元中設(shè)有流量控制器及火花阻塞網(wǎng)，在精確計算換氣流量的同時可以有效防止電機內(nèi)部熾熱顆粒進入電機外部爆炸性危險區(qū)域。
純氣動自動控制，計時器電源為氣動供電，不需更換電池；
信號輸出為無源干接點信號輸出；具有低壓報警、中壓預(yù)報警、電機連鎖啟停信號輸出功能，控制裝置要求精度高，反映靈敏，動作靈活可靠控制單元氣源要求帶壓力監(jiān)控裝置，可遠傳信號進DCS。
注：改造時由于具體現(xiàn)場使用環(huán)境的差異，改造方案會根據(jù)實際情況進行調(diào)整。
八、 試驗項目
按照GB3836.5 《爆炸性環(huán)境第5部分：由正壓外殼“p”保護的設(shè)備》的相關(guān)要求，正壓改造后需進行的試驗項目：
1. 吹掃換氣試驗；
2. 保護裝置動作可靠性試驗；
3. 溫度試驗；
4. 根據(jù)情況需要的其他試驗。
九、 提供相應(yīng)條件
本次改造項目是在用戶現(xiàn)場實施改造，故需用戶提供如下條件：
1.用戶需提供符合設(shè)備要求的清潔干燥的儀表壓縮空氣或惰性氣體。氣源壓力：0.4 MPa-1.0MPa；
2. 用戶需提供空氣壓縮站至電機吹掃裝置之間的管路連接；
3. 提供現(xiàn)場作業(yè)票工作協(xié)助；
4. 風(fēng)機基礎(chǔ)、管道支撐基礎(chǔ)；
5. 工藝現(xiàn)場布置規(guī)劃配合；
6. 現(xiàn)場電機技術(shù)資料配合提供；
7. 現(xiàn)場防爆分區(qū)圖等防爆取證配合資料。
十、 技術(shù)服務(wù)要求
乙方可根據(jù)需求派技術(shù)人員去指導(dǎo)安裝，甲方應(yīng)為乙方提供相應(yīng)的便利條件。乙方作業(yè)人員應(yīng)遵守甲方園區(qū)作業(yè)規(guī)定及各項規(guī)章制度，并能較好的服從業(yè)主的管理制度。
天津佳電電機成套設(shè)備技術(shù)有限公司