论文纲要
盘算了一种高压高效管式隔爆型三相异步电动机。讲解了该机电的团体布局及定子、机座、转子、风扇、轴承、接线盒盘算特征。该机电在机电效率、圆周偏爱布管、高强度隔爆件、轴贯穿曲路、稀油光滑转动轴承、高防备、低振荡、低噪声等盘算方面具备翻新性。经过产物样机测试实验和数据解析阐清晰该机电的先进性。
高压高效管式隔爆型三相异步电动机盘算白照昊(卧龙电气南阳防爆团体股分有限公司，河南南阳)0引言电动机袭用墟市雄伟，耗电量占比大，但暂时墟市上部份电动机效率较低、毁坏较大，因而电动机墟市节能潜力庞大。擢升电动机效率，有益于完结节能减排宗旨。开垦高压高效机电，不光吻合国度策略请求，更能擢升华夏机电行业归纳比赛力。稀奇地，高压高效管式隔爆型三相异步电动机具备雄伟的墟市空间。经过开垦研发，构成系列化、准则化的产物，将有助于墟市快捷推行[1-2]。因而，卧龙电气南阳防爆团体股分有限公司对高压高效管式隔爆型三相异步电动机开展了协商，要点解析影响电动机效率的机电内部铁耗、定子绕组花费、笼型转子花费之间的分派关系，公道调度参数，以最大限度地擢升效率。在此底子上告竣了高压高效管式隔爆型三相异步电动机盘算。在布局盘算方面，首要思虑吻合防爆机电关系准则的参数请求，擢升机电团体布局强度；思虑机座内各部件对风路的影响，经过优化盘算减小机电内部的部分风阻，同时保证定子团体的强度请求；在机座、风扇的布局盘算方面，首要经过对机电表里风路的盘算与解析，从头优化机电的风路布局，包罗冷却管布管、表里风扇等部件，以低沉板滞花费，擢升机电效率。本文讲解了高压高效管式隔爆型三相异步电动机布局盘算的特征，指出了盘算中的首要翻新点。产物样机测试成绩讲明盘算的机电效率到达或高出关系准则中1级能效请求。1盘算宗旨高压高效管式隔爆型三相异步电动机盘算请求包罗：防备等第——IP55、IP56、IP65、IP66[3]；效率——1级能效[4]；防爆级别——ExdIMb、ExdIIAT4Gb、ExdIIBT4Gb、ExdIICT4Gb；安置方法——IMB3(也可做成IMB35、IMV1)；冷却方法——IC。其余参数请求如表1所示。表1高压高效管式隔爆型三相异步电动机部份盘算目标2布局盘算高压高效管式隔爆三相异步电动机系列采取隔爆型圆周布管布局，应用钢板机座和铸铁端盖，具备负荷手腕强、透风散热好等长处。电动机别离盘算自力的外冷却风路和内冷却风路，以最小的花费得到最好冷却成效。电动机定子、转子、绕组端部构成的热量经过内风扇及带径向透风的转子协同效用，流经机座圆周冷却管，与外风路举办热调换，被外部冷却气流带走。电动机整机表面如图1所示。图1高压高效管式隔爆三相异步电动机整机表面上面别离就电动机的风路、定子、机座、转子、轴承和接线盒讲解该机电的盘算特征。2.1风路盘算高压高效管式隔爆三相异步电动机风路盘算如图2所示，分为内风路和外风路。内风扇为对称轴流扇，在转子死心两头各设一个。转子回旋后，经过内风扇将机电内部两头凉风带入转子死心内部，再经过定、转子死心径向透风道将机电热量带出，经机座冷却管冷却后举办轮回。外风扇为单向离心扇，出入风口带消音罩，能够低沉风路噪声[5]。图2风路盘算示用意2.2定子定子采取压入外装压布局。定子绕组采取F级绝缘(最高同意温度℃)。定子线圈采取双玻璃丝包薄膜带绕包铜扁线绕制，经绕包主绝缘并团体真空压力浸漆(VPI)后具备较高的电气强度、板滞强度、绝缘本能、防潮性和热稳固性[6]。2.3机座机座外壳采取高强度钢板卷制焊接而成，内部为强化筋布局盘算。冷却管圆周散布。机座团体刚性强，餍足水压实验和耐爆压力测试请求。2.4转子kW如下电动机采取铝鼠笼转子，用离心铸铝工艺或压铸铝工艺将液态纯铝浇注到转子死心槽中，一次性浇铸成型，将转子导条与端环铸成一个团体。铸铝转子结议和工艺保证了电动机转子的牢固性，同时使电动机具备惬心的转矩性格。大功率(≥kW)电动机采取铜条转子。铜条转子采取牢固的导条紧固和端环焊接工艺以及高速电动机的护环布局，保证牢固运行[6]。2.5轴承遵循电动机功率和转速，轴承采取转动轴承和滑动轴承2种模样。转动轴承设有一直机注、排油装配，在电动机接续运行境况下可按期加注光滑脂举办维持、调养。滑动轴承为端盖式球面滑动轴承，采取压力供油光滑、油环自光滑或复合式光滑方法，同时选用了避让轴电流的办法。2.6接线盒主接线座采取分体式布局，使接线盒在保证空腔满盈大的底子上避让法兰盘的粗壮布局，而且接线盒内部绝缘子安置便利，锻造和加工工艺性好，接线盒安置紧固件不过露，表面简便。接线盒盖遵循盘算采取大圆弧盘算，安置螺栓增进守护办法，采取不平匀壁厚盘算，消除应力聚集点。隔爆面均采取止口隔爆，增设拆卸孔，便于现场安置拆卸。3盘算的技艺翻新特征3.1擢升机电效率的盘算该项目盘算前针对能效擢升举办了专项解析论证，选用针对性办法，以期从起源上开端擢升机电效率。机电效率的核算办法为从式(1)能够看出，高效机电盘算的关键是解析、优化和低沉机电各部份花费。针对各部份花费，提议如下效率改正办法。(1)铁耗。优化电磁计划，并采取Ansoft、ANSYSCFX、Fluent等有限元盘算解析办法，对机电花费举办精确解析，优化对照，公道抉择三圆、槽合营、节距和槽型，以改正磁路散布，低沉定子铁耗。(2)板滞花费。优化机电表里部风路盘算，减小风阻，使内风扇、外风扇、冷却管散布与机电散热本能相般配，进而减小透风花费；减小转子分量，公道地举办轴承选型，进而裁减轴承争持花费。(3)定子绕组花费。经过减小绕组端部长度、减小节距、收缩死心长度等办法低沉定子绕组花费。(4)转子绕组花费。经过增大导条截面积、裁减定子绕组匝数、减小节距、收缩死心长度等办法低沉转子绕组花费。(5)总杂散花费。经过抉择符合的槽合营、加大气隙、转子斜槽、转子表面酸洗、采取紧闭槽等办法低沉总杂散花费。3.2圆周偏爱布管机座盘算关于IC机电冷却布局，冷却管安排在定子死心方圆，能够°直接介入表里风路热调换，散热面积大，热调换手腕强。机电转子死心与定子死心对齐，均为带径向透风道布局。在机电通电转子回旋后，转子死心与内风扇协同效用，高效地将转子死心、定子死心、绕组等发烧件构成的热量随内风路气流充足与冷却管外貌面来往，冷却管内管为外风路冷习尚流，进而带走机电热量。机电内部发烧会致使机电内部气体受热，遵循“热气上浮”旨趣，机电内部气体温度散布并不是圆周均布，而是上端温度较高。因而，该项目机电机座为偏爱机座盘算。采取的IC机电冷却布局如图3所示。从图3能够看出，冷却管圆周散布不平匀，上部管多，下部管少。这类冷却管安排越发公道，能更有用地完结散热。图3IC机电冷却布局3.3高牢固性隔爆技艺防爆机电畛域首要防爆型式为隔爆型、增安型、正压型和无火花型。相对照而言，隔爆型机电具备防爆本能好、维持简便、归纳成本便宜、牢固性高档优异长处。本文盘算的高压管式隔爆型机电的高牢固性防爆技艺首要呈目前高强度隔爆件和轴贯穿曲路。3.3.1高强度隔爆件盘算以机电机座盘算为例。机座首要由壁板、法兰环、空隙环、支持环、外罩、强化筋、冷却管等零部件组成。该项目存身于贯穿、支持旨趣，两头壁板用圆周10根强化筋焊接邻接，空隙环、支持环、外罩、强化筋、壁板也互相焊接。此中，强化筋为30、45mm厚钢板，壁板为45mm厚钢板，外罩、空隙环、支持环均为12mm厚钢板卷制，冷却管为壁厚2mm无缝钢管，机座团体耐压强度高。机电触及隔爆零部件首要包罗机座、端盖、轴承装配和接线盒。上述零部件在临盆流程均需水压实验查验，请求无布局毁坏、无影响隔爆本能的永远变形，水压实验延续10s，不滴水为及格。3.3.2轴贯穿曲路盘算隔爆型机电传爆做废多为轴贯穿部份。为了保证机电在防爆危险地方的牢固运行，在餍足GB.2—[2]防爆规程请求的空隙和长度的底子大将轴贯穿布局恰当加长，同时增进一路曲路，采取双曲路隔爆布局。轴贯穿曲路布局如图4所示。图4轴贯穿曲路布局第一路曲路：关于IIB、IIC防爆机电，GB.2—[2]防爆规程请求长度不小于40mm，该项目机电统一盘算为65mm，IIB机电空隙0.4mm，IIC机电空隙0.3mm，做为第二道关卡阻断尾余火花别传。第二道曲路：防爆规程无明晰请求，不阐扬为隔爆面，依照隔爆面遏制，参照保守尺寸长度不小于25mm，IIC空隙0.5mm，IIB空隙0.8mm，做为首道关卡阻隔绝大部份火花别传。3.4稀油光滑转动轴承盘算稀油光滑时时用于轴承的做事转速高或做事温度高而不合适应用光滑脂的境况。比如外圈领导坚持架的四点来往球轴承,由于坚持架与表里圈的空隙小,光滑脂不易加入滚道,故而合适采取稀油光滑。脂光滑转动轴承常常因加脂量过量或未依时加油等要素构成机电轴承温度高、轴承干磨致转子抱轴等应用题目。为了有用办理此类题目，胜利研发了稀油光滑转动轴承[7]，并已完结墟市袭用。稀油光滑的光滑方法为油环自光滑。轴承外盖内含储油空腔(油池)，稳固在轴上的轴套策动油环回旋，油环下半部份浸在油池内，油环回旋策动光滑油至轴套上部，轴承内侧为锥形布局，光滑油沿回旋的轴套经过定位环与轴套空隙爬至轴承滚子处，光滑滚子后回落至下部，着末漫回到油池内，构成自轮回。轴承外盖采取铸铁布局，散热本能好，油池内的光滑后温度快捷低沉，最后完结轴承散热。转动轴承稀油光滑关键技艺首要为防漏油盘算。本文盘算对轴承外侧采取骨架油封，强度高，耐磨性、密封性好，避让轴贯穿部位向轴承外部漏油。轴承外盖与轴承座采取氟橡胶O型密封圈密封，避让光滑油散失；轴承内侧采取一路挡板阻挠大部份光滑油，另一路为反向密封罗纹(经过回旋将光滑油驳回至轴承室内)，避让光滑油加入机电内部。3.5高防备盘算对机电袭用地方开展调研、解析，针对海洋平台等高盐雾、高湿度、高粉尘处境选用对应办法。经过改观接合方法、增进密封、增进守护器等技艺计划，将机电防备等第擢升至IP66，可餍足用户实践应用须要。该项目机电整机防备等第到达IP66级别，并胜利经过查验机构实验，可普及袭用于海洋平台或高粉尘地方。机电接线盒隔爆面采取止口模样，既可擢升机电隔爆性，又能擢升机电防备等第。在隔爆面止口部位增进环形沟槽，并将氟橡胶密封圈挤压在密封圈槽内，到达防水、防尘的宗旨。在机电轴贯穿安置螺栓根部和轴承外盖止口根部增进环形沟槽，并将氟橡胶密封圈挤压在密封圈槽内，同时在轴承外盖与回旋轴分离部份采取轴承守护器(高强度骨架密封)，改正这些部位的耐争持、耐老化本能。3.6低振荡盘算管式隔爆机电定子团体刚性强。经过ANSYS等有限元软件举办仿真，对定子模态反映举办解析，革新机座布局盘算，擢升强度、擢升整机的布局稳固性。针对转子盘算，经过ANSYS举办转子动力学解析。遵循解析成绩公道遏制转子临界转速及挠度，擢升加工精度，并举办高速动均衡及现场动均衡，以保证餍足低振荡请求。3.7低噪声盘算管式隔爆型机电采取前后两头加消音罩盘算，增大风路旅程，且消音罩上采取消音棉布局，同时采取高气动低噪声机翼型机电离心风扇[8-9]。噪声餍足声压级≤85dB(A)。消音风罩和机翼型风扇如图7所示。图5消音罩和机翼型风扇示用意4样机测试成绩年开端举办产物样机及定货产物试制，前后共告竣40多个产物试制。表2列出了部份榜样规格样机的测试成绩，并与GB—[4]中1级能效请求及海外2家厂商对应型号的机电效率举办对照。表2榜样规格样机测试成绩由表2看来，试制的YBXKK系列高压高效管式隔爆型三相异步电动机效率均到达或高出GB—[4]中的1级能效请求。与海外厂商对应型号的机电比拟，YBXKK系列电动机的效率也遍及更高，解释了该高效机电盘算的先进性。5结语经过量方面的技艺攻关，办理了限制高压高效管式隔爆型机电盘算的技艺瓶颈，告竣了高效机电盘算。在三相异步电动机低中间高、高功率密度、高效率、低振荡、低噪声等方面取患了新的攻破，在平安牢固性方面也获患了进一步擢升，到达了节能降耗的宗旨。样机测试成绩解释了该高效机电盘算的先进性。盘算成绩将构成系列化、准则化的产物，有助于墟市快捷推行，完结巨大的经济和社会效力。参考文件详包涵文。本文发布于《机电与遏制袭用》年第4期。往期精选
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