В нефтегазовой и химической промышленности электродвигатели должны работать в условиях, где искра может стоить жизни. Здесь асинхронные машины с короткозамкнутым ротором часто оказываются компромиссом: они просты, но их пусковые токи и нагрев обмоток создают дополнительные риски. Синхронные двигатели высокого напряжения решают эту проблему иначе — за счёт конструктивных решений, которые мы внедряем в оборудование для нефтепереработки уже 12 лет. В этой статье мы разберём, что делает Синхронные двигатели высокого напряжения предпочтительным выбором для взрывоопасных зон, и почему они надёжнее в условиях запылённости и высоких температур.
Многие ошибочно полагают, что взрывозащита двигателя — это только толстый корпус. На самом деле, критично отсутствие скольжения. У Синхронные двигатели высокого напряжения частота вращения ротора строго совпадает с полем статора, поэтому нет переменного тока в роторе — а значит, нет и микроискрения в контактах щёток (в бесщёточном исполнении). Кроме того, они обладают более высоким КПД при частичных нагрузках, что снижает общий тепловой фон внутри корпуса. А перегрев — это тоже риск воспламенения, особенно в среде с парами лёгких углеводородов.
Мы в Tellhow Shenyang Electric Machine Co., Ltd. разработали для наших Синхронные двигатели высокого напряжения специальную систему охлаждения, которая поддерживает температуру обмоток на уровне не выше 120°C даже в режиме перегрузки 110%. Это соответствует классу изоляции F, но с запасом 25°C до критической точки.
Ниже мы сопоставили асинхронный двигатель общего назначения, асинхронный взрывозащищённый и наш Синхронные двигатели высокого напряжения серии TGHV-Ex. Цифры основаны на испытаниях в аккредитованной лаборатории.
| Параметр | Асинхронный (не Ex) | Асинхронный Exd | Синхронный TGHV-Ex |
| Наличие скольжения | Да (2–5%) | Да (2–5%) | Нет (синхронный) |
| Температура обмотки при 75% нагрузки | 105°C | 115°C (из-за толстого корпуса) | 95°C |
| Пусковой ток (кратность) | 6–8 | 6–8 | 3,5–4,5 (с плавным пуском) |
| Тип возбуждения | — | — | Бесщёточное (нет искрения) |
| Сертификат взрывозащиты | Нет | Ex d IIB T4 | Ex e + Ex d (комбинированный) |
Как видно, Синхронные двигатели высокого напряжения выигрывают по тепловому режиму и кратности пусковых токов, что особенно важно для частых пусков в насосных и компрессорных станциях.
Мы пошли дальше стандартной схемы «взрывонепроницаемая оболочка». В наших Синхронные двигатели высокого напряжения мы применяем принцип «повышенной надёжности» (Ex e) для клеммной коробки и «взрывонепроницаемости» (Ex d) для самого корпуса. Это даёт двойную защиту: даже если искра возникнет в клеммной коробке, она погаснет внутри, а пламя не выйдет наружу. При этом доступ к контактам для обслуживания остаётся безопасным.
На одном из объектов клиент заменил старый асинхронный двигатель на наш Синхронные двигатели высокого напряжения TGHV-Ex. Разница в температуре корпуса составила 18°C в пользу синхронного, что позволило снизить мощность приточной вентиляции в помещении. Также исчезли проблемы с гармониками в сети, которые возникали из-за пусковых токов асинхронника. Tellhow Shenyang Electric Machine Co., Ltd. сопровождает каждый проект расчётом теплового баланса, чтобы убедиться, что двигатель вписывается в температурный класс.
Вопрос: Можно ли использовать синхронный двигатель без частотного преобразователя в зоне с категорией взрывоопасности IIC (водород)?
Ответ: Для водородной среды (IIC) требуются специальные меры — искробезопасные цепи и герметичные вводы. Мы предлагаем модификацию TGHV-Ex-IIC, где все уплотнения выполнены из фторкаучука, а корпус имеет дополнительное покрытие для предотвращения статического электричества. Частотный преобразователь не обязателен, но мы рекомендуем плавный пуск для снижения нагрева пусковыми токами. Без преобразователя допустим прямой пуск, но не чаще 2 раз в час.
Вопрос: Как правильно установить синхронный двигатель в уже существующую систему с асинхронными нагрузками, чтобы не нарушить взрывозащиту?
Ответ: Главное — обеспечить правильное заземление и изоляцию кабельных вводов. Мы рекомендуем использовать сальниковые вводы с двойным уплотнением и проверять сопротивление заземления (не более 4 Ом). Также важно согласовать систему возбуждения с существующей схемой управления — наши инженеры разрабатывают переходные панели, которые интегрируются без перепроектирования щитов. Монтаж выполняется за 3–4 дня, включая пусконаладку.
Вопрос: Как часто нужно обслуживать синхронный двигатель во взрывоопасной зоне, чтобы сохранить сертификат Ex?
Ответ: Согласно требованиям Ростехнадзора, каждые 6 месяцев необходимо проверять целостность уплотнений и затяжку болтовых соединений корпуса. Раз в год — измерение сопротивления изоляции обмоток и проверку системы возбуждения (для бесщёточных машин — диодного моста). При соблюдении этого графика ресурс двигателя составляет не менее 25 лет. Наши сервисные инженеры проводят расширенную диагностику с использованием тепловизора и анализатора вибрации раз в 18 месяцев, что выявляет скрытые дефекты до их аварийного развития.
Мы, команда Tellhow Shenyang Electric Machine Co., Ltd., поставляем Синхронные двигатели высокого напряжения с полным пакетом разрешительной документации: сертификат ТР ТС 012/2011, заключение экспертизы промышленной безопасности, паспорт с указанием температурных классов. Гарантия на корпус и валы — 5 лет, на обмотки — 3 года. При заказе мы передаём заказчику методику контроля состояния изоляции с использованием частичных разрядов — это стандарт для нефтегазовых объектов.
