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分析磁翻柱液位計的防爆技術和特點

日期：2019-11-27 來源：作者：

摘要：本文首先分析了磁翻柱液位計的基本構成原理和特點，然后闡述了電機的邏輯保護措施以及所存在的技術難點，zui后對磁翻柱液位計技術上的改進措施進行了總結。

引言正壓外殼型防爆技術主要應用在大型防爆電機的制造和生產當中，磁翻柱液位計與增安型、粉塵型以及隔爆型外殼相比制造成本較低，因此得到了廣泛的應用。磁翻柱液位計的技術特點大致分為兩種[1]，第一，在磁翻柱液位計的防爆標準中也為經常需要在檢驗或者是設計過程來明確其關鍵的技術內容。第二，弱點檢測保護領域控制著對流量以及氣體壓力檢測和保護。在實際的生產過程中，相關的技術人員要根據其特點解決生產中的難點問題。

1 基本原理和特點

正壓外殼型防爆電機是在普通電機的基礎上安裝了通風充氣裝置，使外殼內部的保護氣體的壓力要高于外界大氣的壓力，這樣就可以有效的阻止外部含有爆炸性的氣體進入到電機的外殼，以此達到防爆的目的。但實際為了保障正壓外殼型防爆電機的使用安全還在內部增加了連鎖裝置和正壓繼電保護。

一般磁翻柱液位計采用的保護氣體為純凈的空氣，但是也可以是其他的氣體或者是惰性氣體。電機的正壓通風的結構主要有兩種：

第一，連續正壓通風結構，就是向電機外殼中充入保護氣體，讓電機的外殼始終保持著正常的正壓值。

第二，正壓補償結構。向電機的外殼充入一定的正壓保護氣體，但是不進行連續的通風，只有電機的外殼壓力出現泄漏時會進行隨時的氣體補償或者是定期進行補償。無論使用以上哪種結構，都要保障電機外殼的任何部位都要比周圍大氣中的正壓值高出 50Pa。

但是這兩種正壓通風結構在電機啟動前都需要一個換氣的過程。而換氣量的多少是根據相關實驗測試來確定的，在換氣的過程中按照 5 倍內腔容量進行計算，取zui高值。但是這個過程只是電機啟動前的大流量換氣工作，等到電氣的內腔達到了安全的狀態就會以上述的兩種正壓通風結構進行正常的運行。因為正壓補償結構的運行費用較低，所以在實際的應用當中使用zui為廣泛。

2 邏輯控制保護

為了保護正壓外殼型防爆電機，設計了一套專門的邏輯保護動作。而正壓補償結構外殼的邏輯保護流程大致為：首先啟動通風吹掃裝置，然后再檢查壓力的狀態，如果外殼內的壓力值低于設定的壓力值就開始進行換氣，等到換氣端口的流量計測器檢測到流量比zui小的流速大的時候換氣結束，zui后進入電機啟動與換氣的互鎖模式，電機啟動。在電機的運行期間，當壓力值低于中間設定的壓力值時就需要補氣，壓力恢復后補氣結束。如果出現斷電或者是斷氣的情況，電機會從初始狀態重新啟動。

3 技術難點

正壓外殼的制造技術比較復雜，因此需要一套相應的保護控制系統。由于正壓外殼對密封性、精準測量以及對保護氣體流量的穩定控制要求都比較高，所以在制造和檢測的過程中有以下幾個難點急需解決。

3.1 外殼內zui低正壓點的正壓值的檢測和傳感器的設置

密封狀況、通風口的位置、外殼的幾何形狀以及接合面密封的位置都會對正壓外殼的壓力值產生影響[2]。內外部有旋轉風扇的電機在風扇運行中會很容易產生負壓的現象，從而導致外部的危險氣體入侵電機內部。所以想要解決這一問題，保障正壓電機運行的安全性就需要找到這個負壓的zui低點。可以采用通過微壓檢測技術對負壓進行監視報警，然后對其進行結構改造，將電機內外部的風扇位置進行合理的改動，并且要對風扇附近結合面的密封性進行著重加強。

3.2 對于可應用于 1 區環境的 px 保護型式

國家規定在危險的運行環境中應用正壓型防爆電機，在換氣的時候一定要對外殼的排氣口的實際換氣流動速度進行監測，在這種情況下是能根據規定的開口和排氣口外殼的壓力情況進行推測的，得到的相應結果一定是實際監測得到的排氣口處的流量，監測使用的工具為流量計，而不可以使用簡單的機械膜片或者是壓力計[3]，根據監測的結果來進一步判斷電機的換氣過程是否符合相關的標準要求。

但是在這一監測過程中遇到zui大的難點就是對正壓控制系統的設計，遇到設計難點的主要原因就是因為監測壓力用的流量計原本就是電氣元件，想要將流量計安裝在電機的排氣口位置就需要對其進行防爆處理。而電機排氣口位置的壓力值不會過高，因此使用的檢測流量計除了使用電磁流量計以外，用其他的流量計檢測到的壓力誤差都比較大，但是如果使用電磁流量計是需要通電作業，而需要保護的氣體又是不可以導電的。

3.3 泄漏試驗

在每一臺電機出廠前都要進行保護氣體的泄漏試驗。在進行泄漏試驗的時候電機設備的生產廠家會給出一定的限制值，以此為標準來檢查生產的每一臺電機設備是否符合密封的標準。但是目前在磁翻柱液位計的生產行業中還沒有明確的判斷依據和防爆的標準。因此在泄漏測試的過程中如果檢測到了泄漏的流速，那么檢測到的實際泄漏值的標準無從參考，只能根據生產廠家的出廠標準進行判定。

4 現有磁翻柱液位計結構特點

現階段我國的磁翻柱液位計既有異步電機又有同步電機，但是這種電機大多都是將購買的正壓通風裝置安裝在電機主體的外殼上，然后再使用管路對工作使用的氣壓源頭進行接入，在電機的主腔位置連接通風裝置的輸出用導管，底腔位置連接一根氣管和多個出氣孔，但是要保障電機旋轉的方向和通氣吹掃的方向一致，在電機冷卻器的上端位置設置排氣口。雖然這種結構的通風裝置不用生產的廠家對其進行設計，但是在使用的過程中還存在著以下幾點限制。

第一，由于通風裝置的管徑尺寸是固定的，就很容易導致換氣的流量不夠充足，從而造成同步機和接線盒這種多腔體的結構出現吹掃死角，以至于現在的磁翻柱液位計依然在采用增安型結構的接線盒。但是增安型的接線盒的空腔屬于內封閉的類型，不確定在電機換氣后是否會出現 2 區類型的危險環境。

第二，由于有些集成的正壓通風裝置還沒有解決排氣口處的流量監測問題，所以不能再 1 區尾箱場所進行應用，也不能得到 px 防爆等級的認證。

第三，集成的正壓通風裝置在采樣監測的時候只能完成對 1 點壓力的檢測，對于結構復雜、多腔體或者是帶有風扇的電機結構就無法進行有效的監測。

5 對磁翻柱液位計技術改進的建議

在設置正壓外殼電機zui大正壓值的時候，需要將進口的壓力完全放在調節出口的位置，在此種故障的模式才可以有效的檢驗泄放裝置控制內部壓力的可靠性以及反映的速度，因此在供應壓縮氣體的時候，壓力值保持在690kPa 為宜。

在對磁翻柱液位計進行技術改進的時候還可以增加電機主腔與接線盒的面積，這樣可以有效的提高換氣的流量。而針對電機內部或者是外部有風扇的旋轉電機，需要增加電機的額定轉速來測試zui低增壓值，以此來找尋到zui低正壓的位置，因此在布置壓力傳感器的時候一定要在電機外殼中多布置幾個。為了保障研發的磁翻柱液位計的高功率密度，改變了電機的原有結構，用稀釋氣流通風散熱代替原有電機的內外風扇。但是這樣的設計結構會增加電機的電損耗。

6 結語

由于正壓型電機的適用范圍較廣，因此得到了快速的發展。對正壓外殼性的電機進行防爆技術上的改進可以促進此類電機行業的發展。文章主要針對電機防爆技術上存在的難點進行解析，從而可以為相關的研究人員提供些一些建議。

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