Часть первая
Высоковольтные взрывозащищенные электродвигатели, работающие с напряжениями до 11 кВ, являются наиболее распространенными электродвигателями в нефтегазовой отрасли. Установленные в опасных зонах и способные выдерживать экстремальные температуры, воздействие вызывающих коррозию частиц и влажности, эти электродвигатели приводят в движение различные насосы и компрессорное оборудование.
Основная особенность взрывозащищенных электродвигателей заключается в том, что они рассчитаны выдерживать вызванное внутренним взрывом давление, не причиняя каких-либо повреждений, а также сертифицированы для подгрупп по газу IIB (атмосферы, содержащие этилен или газы и пары аналогичной опасности) и IIC (атмосферы, содержащие ацетилен или водород или газы и пары аналогичной опасности). Эти электродвигатели являются безопасным решением для применения в потенциально взрывоопасных атмосферах и соответствуют всем необходимым международным стандартам, в том числе МЭК, EN, NEMA и ATEX.
Фактически двигатель предназначен не для предотвращения взрыва, а для ограничения любого взрыва, который может произойти внутри его корпуса. Электродвигатель не герметичен, поэтому его внутренняя атмосфера соответствует той опасной среде, в которой он установлен. По этой причине короткое замыкание в электродвигателе может привести к взрыву.
Проектирование взрывозащищенного электродвигателя требует тщательного выбора материалов корпуса. Помимо этого, в случае взрыва конструкция электродвигателя должна обеспечивать выход из корпуса всех образующихся горячих газов. Это достигается путем установки каналов выхода пламени: длинных узких каналов, которые гасят пламя и одновременно с этим охлаждают выходящие газы до достаточно низкой температуры, чтобы они не вызывали дальнейшего взрыва при попадании во внешнюю атмосферу. Каналы выхода пламени могут проходить вдоль вала электродвигателя или через фланцевые и резьбовые соединения на корпусе.
Обмотка — ключевой элемент длительного срока службы
Электродвигатели используются уже более ста лет, но они всегда подлежат усовершенствованию и развитию. В случае взрывозащищенных электродвигателей особое внимание в научно-исследовательских работах уделялось обмоткам электродвигателей и способам их установки. Это связано с тем, что обмотка является ключевым элементом двигателя. Высококачественные обмотки напрямую связаны со сроком службы электродвигателя, который, по ожиданиям многих заказчиков, будет составлять до 25 лет.
Чугунные корпуса обеспечивают улучшенное охлаждение
В последнее время компания ABB уделяет основное внимание повышению эффективности охлаждения электродвигателей AMD450 и AMD500 при работе с таким оборудованием, как буровые насосы или столы ротора, для которых требуются взрывозащищенные (Ex) электродвигатели, подходящие для установки в зоне 1 (область, в которой при нормальном режиме работы, вероятно, будут присутствовать взрывоопасные газы), или взрывозащищенные (Ex) электродвигатели, оснащенные клеммной коробкой повышенной безопасности. В соответствии с программой НИОКР компания ABB достигла улучшений в области охлаждения, обеспечивающих более высокую удельную мощность и КПД. Эти электродвигатели предлагают лучшее, чем когда-либо, соотношение мощности и массы, а также более низкие эксплуатационные расходы вследствие снижения энергопотребления. Преимущество высокой удельной мощности состоит в том, что для заданной мощности заказчик теперь может выбрать электродвигатель на один типоразмер меньше по сравнению с обычными электродвигателями. Это помогает экономить место и создавать более компактные установки с меньшими затратами.
Использование чугунного корпуса позволяет улучшить охлаждение по сравнению с более традиционными сварными стальными корпусами. Совместно с усовершенствованными ребрами охлаждения чугунный корпус обеспечивает лучшее рассеивание тепла.
Усовершенствованное охлаждение, позволяющее поддерживать равномерную температуру всего электродвигателя, также крайне важно для обеспечения длительного срока службы электродвигателя, особенно в отношении обмоток и подшипников. Программы испытаний показали, что разница всего в 10 °C может привести к сокращению срока службы двигателя на 20 %. Электродвигатели AMD450 и AMD500 предназначены для работы с таким оборудованием, как насосы и компрессорное оборудование в широком диапазоне температур от –55 до +60 °C, обеспечивая безопасность в опасных атмосферах, представленных в секторе добычи нефти и газа.
Это первая часть статьи. Вторая часть будет опубликована в скором времени.
Авторы: Патрик Тампик (Patrick Tampik), Марко Нарди (Marco Nardi), ABB
