20世紀80年代以來，我國在原油和成品油管道的建設中,國內大型原油管線的泵站及原油儲備庫所使用的泵和防爆電機大多都是采用進口產(chǎn)品，隨著我國輸油管道工業(yè)的全新發(fā)展，將要建設大量長距離原油輸油管道,對于大功率原油泵及其配套的防爆電機的國產(chǎn)化需求越來越迫切。大功率管道輸油泵用電機的國產(chǎn)化要結合用戶使用工況、借鑒引進設備的經(jīng)驗、結合國內電機廠的技術水平等，綜合各方面情況來確定合適的電機產(chǎn)品類型，以適應我國輸油管線的建設。

管道輸油泵電機的基本要求

管道輸送原油泵的泵站環(huán)境偏遠，多數(shù)為無人或少人值守，對電機的結構和運行維護力求最簡單和方便。對于小功率電機軸承采用滾動軸承脂潤滑;大功率兩極電動機需要采用滑動軸承時, 要采用油環(huán)自潤滑，冷卻方式采用空氣冷卻，避免電機配套過多的輔助設施。

電動機使用的基本條件是：

使用環(huán)境:戶內

運行方式:連續(xù)運行；多數(shù)為恒速運行，部分 電機采用變頻變壓調速運行；

防護等級:IP54或IP55；

使用場所危險區(qū)域劃分為:爆炸危險區(qū)域2 區(qū)；

軸承及潤滑形式:滾動軸承脂潤滑或滑動軸承油環(huán)自潤滑；

冷卻方式:空氣冷卻；

絕緣等級:F級絕緣，溫升按B級考核；

噪聲限值：85dB（A）（聲壓級）；

定子溫度檢測:每相兩只溫度檢測元件（一用一備），共6點；

軸承溫度檢測:前后軸承各1點測溫。

功率≥2 000 kW以上的電機設置差動保護。

管道輸油泵電機的防爆型式

關于防爆設備適用于爆炸性危險區(qū)域的選擇一般如下：

對于1區(qū)：可選用隔爆型d,或正壓外殼型p 等；

對于2區(qū):可選用隔爆型d、正壓通風型P、增安型e、無火花型n等。

國內的管道輸油泵電機所使用場所的爆炸性危險區(qū)域劃分一般為2區(qū)，可選用隔爆型、增安型、正壓外殼型、或無火花型電動機。我國引進國外的大功率原油泵配套防爆電機的選型大多以無火花型(Ex nA Ⅱ T3 Gc)為主，如圖1所示。 冷卻方式為空氣一空氣冷卻(IC611)、潤滑方式為滑動軸承油環(huán)自潤滑，電機帶有定子溫度和軸承溫度探測器；電動機振動小、噪聲低、獨立運行性較強、維護量小。

 

圖1輸油泵配套的國外進口無火花型防爆電動機

我國成品油和原油泵配套的電機情況是，功率在2 000 kW以下的高壓電機大量配套隔爆型 (Ex dIIBT4 Gb)三相異步電動機，電動機冷卻方式采用全封閉自扇冷IC411 ,軸承形式可制成滾動軸承脂潤滑或滑動軸承白潤滑。

當電機功率大于2 000 kW,并且冷卻方式需要采用空氣冷卻時，冷卻方式仍然采用IC411就存在著散熱困難、隔爆性能不易實現(xiàn)等技術問題。電機防爆類型、冷卻方式、潤滑方式等的選用就需要綜合防爆區(qū)域劃分、用戶現(xiàn)場使用維護性、電機制造技術難度和生產(chǎn)制造成本等多方面的因素進行合理選擇。

按照國家相關標準的規(guī)定，增安型電動機在啟動之前需要進行一定時間的吹掃換氣，這就需要增安型電機配套提供啟動預吹掃自動控制系統(tǒng)及相應的壓力空氣氣源和管線,配套設施增多, 并且也影響電動機的及時啟動和投用。

正壓外殼(通風、充氣)型電動機需要配置鼓風機、管道和風壓繼電器等,它一般用于大型電動機。正壓外殼型電動機雖然是安全性比較高的防爆類型，但電機需要附加正壓通風和保壓系統(tǒng)、低氣壓報警、連鎖等輔助安全系統(tǒng)，如圖2所示。并且影響電動機的及時啟動或投用,輔助設施也相對多。

由于無火花型防爆電機防爆等級相對要低， 很多設計院設計規(guī)范規(guī)定，當國內輸油項目選用防爆電機時，如選用無花型防爆電機，需要得到最終業(yè)主的同意和認可。

因此，以上三種防爆類型電動機，在輸油站使用時都受到一定程度的限制。

 

圖2電機配套正壓系統(tǒng)示意圖

 

管道輸油泵用高壓隔爆型電機的技術難點

國內防爆電機生產(chǎn)廠家為適應成品油和原油輸油管道泵電機使用環(huán)境的需要,近幾年在電機滑動軸承自潤滑技術攻關方面取得了重大突破， 積累了豐富的理論和實踐經(jīng)驗，已經(jīng)掌握了 2 P 電機滑動軸承自潤滑的關鍵技術,在滑動軸承的

選型、轉軸材料的選取、軸承內部發(fā)熱與散熱的計 算、潤滑油的供應上均有成功的經(jīng)驗，可實現(xiàn) 2 600 kW及以下功率2 P隔爆型電機的滑動軸承油環(huán)自潤滑?？梢耘肯蚴袌鎏峁┐笕萘?、高速、 滑動軸承自滑潤隔爆型電機。

通過多項技術攻關和技術驗證，解決了制造高壓隔爆型電動機相關的技術難點：

(1)大容量隔爆型電機的防爆性能認證:對于采用空氣冷卻的隔爆型三相異步電動機，當電機功率大于2 000kW時，由于電機體積較大，外殼零部件容易變形,需要加強原材料強度和提高加工精度。

(2)高速滑動軸承自潤滑的軸承溫度問題：當電機功率大于2 000 kW時，電機軸徑比較粗，在采用滑動軸承自潤滑時，軸徑線速度大,軸承發(fā)熱量大，但要求軸承運行溫度不得大于80度，通過選用優(yōu)質軸材，減小軸徑來降低摩擦發(fā)熱。

(3)滑動軸承自滑潤的滲漏油問題：由于電機和軸承結構的限制，運行一段時間后，滑動軸承的密封會有一定磨損,導致潤滑油滲漏,通過改進 內部風路和加長滑動軸承的排氣管、改進排氣帽， 實現(xiàn)減少潤滑油溢漏。

(4)大容量高速電機的高效率性能:輸油泵 電機長時間連續(xù)運行，消耗電能大，有必要提高電 動機的運行效率，須符合高壓電機效率標 準⑻。在電動機設計制造時采用以下措施:選用優(yōu)質冷軋硅鋼板降低電機磁損耗、轉子繞組采用優(yōu)質銅條結構降低電損耗、改進電機內外風路，降 低機械損耗等。

(5)大容量高速電機的低溫升性能：當電機 功率較大時比較適合采用空水冷方式，如果仍然 采用空氣冷卻，在電機噪聲受到限制的條件下，其 額定運行時的溫升降低就有一定難度,通過定轉子鐵心選用低損耗冷軋硅鋼板、轉子導條和端環(huán)改用銅質，降低自身損耗和發(fā)熱。

(6)大容量高速電機的低噪聲性能：由于電機的功率大，自身損耗量大，自身發(fā)熱量的散發(fā)需 要較大的通風量，電機的通風噪聲相應較大，通過 增加消音措施可以有效降低通風噪聲。

(7)大容量高速電機的低振動性能：與管道泵配套的電動機大多是2極、或4極電動機，轉速高,電機轉子容易產(chǎn)生振動,通過提高轉子的平衡 精度等級降低電機的振動值。

綜合以上介紹和分析對比，管道輸送原油泵用電機的選型宜確定為兩種防爆類型:無火花型和隔爆型，相對比而言，無火花型高壓防爆電機的功率可以做到更大,技術難度和生產(chǎn)制造難度相對較小。

與無火花型高壓電機相比，隔爆型高壓電動機生產(chǎn)制造難度大,成本高，使用維護量相對也較大，但隔爆型高壓三相異步電動機的安全性相對高，輔助設施少，獨立性強,將是國內輸油泵配套電機的發(fā)展方向，在國內大功率隔爆型電機制造生產(chǎn)技術進一步成熟的同時,生產(chǎn)成本會進一步降低。

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