當(dāng)直流防爆伺服電機(jī)用于危險場所時,必須特別注意選擇這類電機(jī),以確保它們不僅可以解決運(yùn)動控制應(yīng)用需求,而且還可以安全操作,不會成為危險事件的點(diǎn)火源。
美國國家電氣規(guī)范(NEC)將危險場所定義為“由于易燃?xì)怏w或蒸氣,易燃液體,可燃粉塵或可燃纖維或漂浮物而可能存在火災(zāi)或爆炸危險的區(qū)域?!贝嬖诨馂?zāi)或爆炸危險的區(qū)域”不僅存在易燃物質(zhì),同時也存在氧化劑和點(diǎn)火源。由于電氣設(shè)備是常見的點(diǎn)火源,因此NEC對危險場所中這些設(shè)備的安全使用進(jìn)行了分類和制定??山邮茉谖kU場所使用的直流防爆伺服電機(jī)是一種特殊類型的電動機(jī),被評為“防爆”電動機(jī),因?yàn)樗鼈儼惭b在“電動機(jī)外殼中,可以承受其特定類型氣體,蒸汽或粉塵的爆炸,并防止內(nèi)部爆炸,避免擴(kuò)散進(jìn)一步點(diǎn)燃周圍的氣體,蒸汽或粉塵。并且,此類直流電機(jī)已通過UL/CSA認(rèn)證并標(biāo)記為應(yīng)用在許可的危險環(huán)境組別和工作溫度中。
危險場所火災(zāi)和爆炸的原因
最常見的危險地點(diǎn)是農(nóng)業(yè),航空,采礦,工業(yè),化學(xué)加工和石油工業(yè)。但這些行業(yè)的火災(zāi)或爆炸原因各不相同。美國NEC 以三種方式對危險場所進(jìn)行分類:
(Class I) I類:存在易燃?xì)怏w或蒸氣,如天然氣或汽油蒸氣。(例如石油煉油廠和汽油儲存)。
(Class II) II類:可燃粉塵或細(xì)粉碎材料。(例如谷物升降機(jī)或面粉和飼料廠)。
(Class III) III類:易于點(diǎn)燃的纖維或漂浮物,聚集在機(jī)器周圍或照明設(shè)備上。(例如紡織廠或棉花)
一類像谷物升降機(jī),碾米機(jī),粉塵制粒機(jī),面粉廠,飼料廠等通常具有分層或懸浮在空氣中的可燃粉塵。當(dāng)存在氧氣和點(diǎn)火源時,火焰可以通過點(diǎn)火源點(diǎn)燃周圍,如果不采用隔火防爆型式,則會在沖擊波的作用下全方向地擴(kuò)散,導(dǎo)致鏈?zhǔn)椒磻?yīng),從而導(dǎo)致大面積爆炸。
另一類如在空氣中存在可燃?xì)怏w/蒸汽的汽油泵站(例如航空)可以通過靜電點(diǎn)燃。煤塵爆炸由于懸浮在空氣中的小顆粒煤粉被點(diǎn)燃,染料工程中存在火災(zāi)和爆炸危險是由于工藝中使用的易燃溶劑和染料,肥皂制造會導(dǎo)致爆炸性環(huán)境是因?yàn)橄阄断闼泻芯凭?,而食品制造商可能會遇到灰塵,面粉或粉狀明膠的爆炸。
消除點(diǎn)火源——危險場所的點(diǎn)火源
雖然在危險場所空氣中存在易燃?xì)怏w,可燃粉塵,蒸汽或纖維,它們是火災(zāi)或爆炸的燃料和氧化劑,但點(diǎn)火源是引起火災(zāi)和爆炸事故的重要條件,它會點(diǎn)燃空氣中的物質(zhì)發(fā)生爆炸。引起火災(zāi)和爆炸的常見點(diǎn)火源有以下八種:
(1)明火。例如火爐、火柴、煙道噴出火星、氣焊和電焊噴火等。
(2)高熱物及高溫表面。例如加熱裝置、高溫物料的輸送管、冶煉廠或鑄造廠里熔化的金屬等。
(3)電火花。例如高電壓的火花放電、開閉電閘時的弧光放電等。
(4)靜電火花。例如液體流動引起的帶電、人體的帶電等靜電火花。
(5)摩擦與撞擊。例如機(jī)器上軸承轉(zhuǎn)動的摩擦;磨床和砂輪的摩擦;鐵器工具相撞等。
(6)物質(zhì)自行發(fā)熱。例如油紙、油布、煤的堆積,金屬鈉接觸水發(fā)生反應(yīng)等。
(7)絕熱壓縮。如硝化甘油液滴中含有氣泡時,被落錘沖擊受到絕熱壓縮,瞬時升溫,可使硝化甘油液滴被加熱至著火點(diǎn)而爆炸。
(8)化學(xué)反應(yīng)熱及光線和射線等。
防爆伺服電機(jī)設(shè)計要求
關(guān)于電火花點(diǎn)火源,使用防爆電動機(jī)和相關(guān)的電氣裝置(即,布線,導(dǎo)管,連接器等)來消除其潛在的危險點(diǎn)火源風(fēng)險。防爆直流電機(jī)可采用任何接線配置:有刷或無刷,永磁或電磁場,確保電機(jī)能安全用于危險場所,強(qiáng)大的防爆外殼可以承受內(nèi)部爆炸,防止或隔離爆炸的進(jìn)一步擴(kuò)散。
為了滿足這些防爆要求,防爆電機(jī)設(shè)計具有以下要求:
1、限制電機(jī)的最高溫度,讓任何從電機(jī)逸出的火焰冷卻到不能點(diǎn)燃外部環(huán)境的水平,這需要通過創(chuàng)建超長火焰路徑和特殊間隙來實(shí)現(xiàn)的。
2、設(shè)置確定的長度路徑、氣隙、寬度和與電機(jī)部件的緊密間隙,避免摩擦和電弧放電。
3、能夠承受內(nèi)部爆炸而不會受到損害
4、使用前對電機(jī)外殼,端鈴,接線盒和蓋子進(jìn)行壓力測試
5、消除在外表面上使用輕金屬,以避免基于摩擦的電弧放電
防爆伺服電機(jī)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)
防爆伺服電機(jī)外殼的設(shè)計需要符合全球不同區(qū)域機(jī)構(gòu)制定的標(biāo)準(zhǔn)。在北美,防爆外殼的設(shè)計需要符合NEC / NFPA,在達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)后,它們將被送到美國保險商試驗(yàn)所(UL)進(jìn)行測試,通過后獲得UL標(biāo)識。在歐洲,歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(CENELEC)和國際電工委員會(IEC)根據(jù)區(qū)域系統(tǒng)制定防爆標(biāo)準(zhǔn)ATEX指令,被歐洲和國際所采用。