一、 改造目的
普通电机在启动和运行过程中，由于高压启动、机械运转以及危险电流等原因，可能产生火花电弧，若现场环境属于爆炸性气体环境，电机内部可能存在危险性气体，此时将造成不可估量的损失。国家标准规定，在爆炸性危险场所必须使用防爆电气产品，因此普通电机及电气产品不能在危险场所使用。
根据用户现场需要，贯彻国家标准规定，提高用户安全生产水平，为用户解决生产安全隐患。将用户爆炸性气体环境区域使用的高压普通电机进行天津防爆改造，改造后的电机符合国家标准且满足现场安全使用，并取得由国家授权机构颁发的防爆认证证书。
二、 产品改造技术依据
1. 国家防爆技术标准规范
GB3836.1《爆炸性环境 第1部分：设备 通用要求》GB3836.2《爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d” 保护的设备》GB3836.3《爆炸性环境第3部分：由增安型“e”保护的设备》GB3836.5《爆炸性环境第5部分：由正压外壳“p”保护的设备》GB50058《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB3836.15《爆炸性环境第15部分：电气装置的设计、选型和安装》
上述标准均应为最新有效版本。
2. 防爆等级
采用先进可靠成熟的技术对电机进行正压天津防爆改造，改造后防爆标志为ExdepzⅡCT3 Gc，防护等级IP4X，用户现场为2区防爆区域。
3. 电机性能
改造后的电机设备，不能降低原设备的性能，电机温升不超过原有温升，各项电气性能不改变。改造部分必须保证能安全、连续和有效地运行，不会在上述的工程条件下出现任何影响正常运行的问题。
4. 防爆取证
改造后的电动机通过国家起重冶金及天津防爆电机质量监督检验中心的防爆检测，并取得改验收机构颁发的防爆合格证。
三、 职责
1. 甲方职责
四川绵竹川润化工有限公司（以下简称甲方）明确地给出需改造电机所处的爆炸性气体环境区域以及现场所含有的爆炸性气体种类，并向天津佳电电机成套设备技术有限公司（以下简称乙方）提供准确的需改造明细表，其中包括型号、性能参数、车间名称、设备名称及电机数量等，且对本方案中涉及到现场的描述（如爆炸性气体环境区域、现场的爆炸性气体种类及电机型号、数量）负有校对的责任。
2. 乙方职责
天津佳电电机成套设备技术有限公司负责电机的改造工作，并将改造后的电动机上报国家授权的检验中心进行防爆检测，并取得验收机构颁发的防爆合格证。
四、 防爆原理及工作流程的简介
1. 正压通风型
1.1 正压通风型防爆原理
在电机起车前，通风系统从安全区域将保护性气体通过风路管道，吹入电机内部，将电机内部可能存在的爆炸性气体排出，并设置压力报警器、气体检测器，保证在电机运行过程中，电机内部保持微正压，通风系统持续通风，保证外部爆炸性气体无法进入电机内部，同时保证电机冷却散热要求。
1.2工作流程
l 开启危险气体检测器，若气体检测期显示正常时，可以开启通风系统，否则不允许开启风机（本项目要求改造方在防爆控制箱内设置风机连锁）。
l 风机开启后，通过风机及管道在安全区域取保护气体，送入被改造电机内腔。当流量压力满足设计要求后，正压安全装置检测到相关参数后启动。
l 将保护气体吹入电机置换电机内部气体，通风量满足电机置换要求（流量和时间均达到要求，按照电机体积和通风流量，计算起动前内腔气体置换时间），启动电机。
l 主电机的启动条件具备时方可启动，1区爆炸环境要求，必须连锁停机，2区爆炸环境，可以采用报警，本项目为2区爆炸性环境，现场和控制室报警设计故障状态时红色声光报警，正常时绿色指示灯点亮，不需要声音。
注：国标3836.5中7.9中规定，对于1区使用的正压保护装置，当正压外壳的正压值低于规定的最小值时，正压安全装置能够切断电源。因此1区环境用户需要设置连锁停机。
2. 正压泄漏补偿型
2.1 防爆原理
在电机安装后起车前向电机内腔通入保护性气体（干燥洁净的空气或惰性气体），在电机内腔可燃性气体得到有效置换后，进入保压状态(最低压力点至少大于外界50Pa压力),电机具备起车条件。在电机使用期间将补偿少量保护气体以补充电机结合面的泄漏，从而维持电机内腔压力不变，阻止外部爆炸性气体进入机壳内部形成爆炸性气体环境。
泄露补偿型正压需要增加正压吹扫控制装置。吹扫装置由两部分组成，包括控制单元和泄压单元。
2.2 工作流程
l 吹扫气体进入电机壳体：打开进气气源控制球阀，当气源压力达到规定值时, 保护气体通过控制单元进入电机内腔。
l 增压预吹扫：由于保护气体不断进入电机壳体，电机内腔形成一个初始的内部压力，通过电机壳体上所设的压力监测点，将采集到的最低压力和中间压力信号反馈给系统，装置做出相应的动作，泄压单元上的泄气阀进行预吹扫。
l 启动定时吹扫：泄压单元上的泄压阀的流量将随腔体压力的增大而增大，同时泄压单元上设有的压力监测点将采集到的信号传给吹扫流量传感器，传感器发出信号启动计时器。
l 完成定时吹扫：当达到系统设定时间后，时间阀门给出信号，吹扫完成阀闭合，泄压阀关闭，装置会发出电机允许起车信号，用户根据信号电机起车。本项目为2区爆炸性环境，现场和控制室报警设计故障状态时红色声光报警，正常时绿色指示灯点亮，不需要声音。
l 泄漏补偿模式：通过电机壳体上所设的压力监测点，将采集到的泄漏补偿压力信号反馈给系统，压力低于系统设定值时，系统进入泄漏补偿状态，保证电机内腔压力始终高于外界。
l 联锁报警：当电机腔室内压力低于系统设定的报警压力时，保护装置会控制报警开关动作，输出报警信号；当电机腔室内压力低于最低停机压力时，保护装置会发出报警信号，以便操作人员动作。
五、 改造检查及条件
1. 现场检查
检查现场电机安装空间是否受限，气源与电机电气设备相对位置，布置通风管路是否受限，现场是否具备吊装条件，现场是否有其他危险源。
2. 电机检查
电机外壳是否完好，定转子固定支撑、线圈是否完好，接线盒是否为防爆接线盒，集电环部分防护是否符合改造要求，电机进出风防护网是否完好，电机的测温仪表是否为防爆型，电机内部是否需要清理，电机是否有其他需要更新零部件。
电机是否存在潜在的故障，是否存在其他需要维修保养问题，提出修理维护方案。
六、 TK系列电机改造方案
由于TK电机为开启式，需要外来足够的冷空气进行冷却，因此采用正压通风型改造方案，需要增加风机作为保护和冷却风使用，并对原电机进行密封处理，改造后防爆等级ExdepzⅡCT3 Gc、防护等级IP4X，使其满足现场2区防爆要求。具体方案如下：
1. 改造电机明细
表1需改造电机明细
序号设备名称型号功率（kW）电压 kV数量14M50压缩机TK2200-20/2600220010124M50压缩机TK2200-20/2600220010134M50压缩机TK2200-20/2600220010146M40压缩机TK3600-22/2600360010156M40压缩机TK3600-22/2600360010166M40压缩机TK3600-22/26003600101
2. 取风区域
根据现场条件，选择安全区域作为取风区域，取风区域要求干燥清洁，取风区域需设置危险气体检测器，根据GB50058标准规定，第2.3.7-2.3.8条规定对于易燃物质轻于空气，通风良好的第二级释放源装置区，其危险区域划分范围见图5。
图5 危险区域划分
根据现场条件，取风区域需与用户工艺配合，并参照厂区爆炸性危险区域划分图进行选取。初步取风位置见下图：
3. 气体检测器
取风处设置在安全区域，标准是不需要危险气体检测器的。为了增加一道保障，在取风处增加危险气体检测器，以保证对电机通风换气气体的安全性。危险气体检测器带有就地声光报警装置。特殊情况气体检测器报警时，操作人员应立即进行检查通风系统。
4. 防爆风机
风机安装在现场选择防爆风机，防爆标志为ExdIICT4 Gb，风机与电机采用直联式，风机蜗壳为分体式，方便拆卸检修。电机选用YB3系列隔爆型三相异步电动机，防爆标志ExdIICT4。电机采用佳木斯天津防爆电机，轴承为SKF轴。
根据现场改造电机的体积以及电机铭牌效率数据，计算电机换气量、冷却风量，进行设计选择冷却风机，并考虑电机的散热余量运行。根据现场改造电机用气量进行选取防爆风机的大小。
电机风量：
4.1风机选型
根据压缩机使用情况，以及生产工艺要求。防爆风机型式采用一对一型式，即一台风机对应一台压缩机电机，选择如下：
表2 防爆离心风机明细
序号设备名称型号风量（m3/h）风压（Pa）电压（V）电机型号数量1防爆离心风机B4-72-8D 18.5kW250001650380YB3 180M-4 18.5kW32防爆离心风机B4-72-10D 18.5kW335001257380YB3 200L1-6 18.5kW3
4.2 滑环风机
电机的原滑环风机保留，按照标准更换为防爆风机，防爆标志符合现场2区要求。将滑环风机进风与改造系统的取风管道连接，保证取风为安全区域取风。
5. 通风管道
5.1 通风管道布置
通风管道采用热镀锌钢板厚度不少于2mm，通风管道采用总管式，表面光滑美观，整体密封良好。管道需要防腐处理。采用竹节式法兰连接，方便安装维护。
管道布置由取风区域布置到电机使用现场，布线按路程规划，同时需要用户工艺配合，使通风管路布置符合现场要求，不影响工厂布局。通风管道经过道路时，借用工厂原过路桥廊。通风管道固定采用支架固定方式，或根据现场实际情况确定。管路布置示意见下图所示。具体管路布置需根据实际现场进行测量，以确定管路的个数以及支路数量，管路的尺寸大小。
5.2 通风管道规格
通风管道采取主管路取风，支路管路送风型式，主管路根据风机位置，进行逐级递减。初步设计如下：
6. 电机主体改造要求
6.1 检查电机，对电机进行除尘处理，降低温升，提高裕度，提高安全性。
6.2 对电机原有的普通接线盒按照增安标准进行密封改造，并对电气间隙爬电距离进行检测，是否符合标准。
6.3 对不带定子测温盒的电机增加测温接线盒，接线盒防爆标志为ExeIICT3。
图10 改造示意图
6.4 轴承测温：对电机原有轴承测温更换为防爆产品，满足现场使用要求。
6.5 对电机机座上的出风口防护网上增加阻火网，防止炽热颗粒吹入危险场所。
6.6 对电机滑环电刷部分重新密封处理，并增加支路吹扫管道，原滑环风机取消。
6.7 电机端板处改造要求
将两端端罩板的轴贯通处增加盖板，使其防护等级达到IP54以上，如下图所示。并在盖板上增加应急检修口，在风机出现故障情况下，若电机附近没有危险气体时（通过现场危险气体探测器检测），可以打开应急检修口的盖板临时作为电机的冷却风进口，可以无需停机保证机组稳定运行。
图11 增加盖板及套筒
6.8 电机吹扫通风管路布置
在电机两端盖板上预留吹扫通风进气孔，将通风管道与进气孔连接，风机从主管道送风到电机内部，将电机内部可能存在的危险气体排出。根据电机吹扫通风风量、散热风量以及进出气口位置，布置吹扫通风管路，并设置固定位置、阀门等，以有效的控制吹扫。
7. 正压控制装置安装
增加正压控制装置，正压保护装置采用英国进口EXPO品牌产品，型号smartpurgeII-CSP。保护装置设有压力传感器，流量传感器，报警指示，保障设备平稳、安全的运行。根据电机结构，选取电机内部最小压力测试点，将压力报警器安装在电机上，保证检测电机内部压力准确。保证在电机运行时内部压力高于外界压力至少50 Pa。当电机运行过程中出现正压降到最小设定值时，或风机故障时，正压保护控制装置能够提供现场声光报警指示，并提供远传信号输出至操作室，当压力低于设定值时，以便警示操作人员。
七、 YKK电机改造方案
由于YKK电机为封闭式，自身有内外循环冷却。改为正压型只需要维持内部压力，因此可以采用正压补偿型，改造后防爆等级ExepzⅡCT3 Gc，使其满足现场2区防爆要求。具体方案如下：
表3需改造电机明细
序号设备名称型号功率（kW）电压 kV数量11#冰机电机YKK500-2125010122#冰机电机YKK500-290010133#冰机电机YKK500-210001014半贫液泵电机YKK500-2630102
1. 电机改造
1.1 吹扫进出气孔加工
在电机冷却器上方加工吹扫出气孔，出气孔尺寸根据吹扫泄压阀确定，出气孔位置要求选择合理，保证气体置换时顺畅性。加工时需将冷却器拆下，以防止加工铁屑进入电机。
在电机机座侧板底部上增加进气口，进气口要根据电机结构选择合理位置，保证满足将危险气体全部置换，无死角区。加工时注意防止铁屑进入电机。
图14 吹扫进出气口
1.2吹扫装置的安装
吹扫装置控制单元安装在电机本体上，在电机非接线端外壳上按照吹扫装置控制单的安装尺寸配焊4个10×60×60钢板，并在钢板上配钻4×M8螺纹孔，将控制单元用螺栓把合在电机外壳上。
吹扫装置泄压单元安装在冷却器出风口上。
1.3吹扫管路的连接
吹扫装置控制单元与泄压单元之间的管路采用φ8不锈钢管进行连接,用于吹扫流量的检测。钢管长度根据现场测量的实际长度进行截取，安装时采用专用信号管弯头及活接进行连接。连接后根据信号管位置在电机壳体上焊接专用管夹垫块及管夹对信号管进行固定。
吹扫装置控制单元与电机本体预留接口之间管路采用无缝钢管及活接进行连接。控制单元进气口处除安装必要钢管外还需加装进气调节阀以便控制调节气源的开启及大小。
图15 改造后示意图
1.4 接线盒改造
对测温接线盒按照标准进行密封处理改造。
对主接线盒增加进出风口，增加吹扫管道，吹扫管道从主管道通过正压吹扫装置分支引入。吹扫进气孔在接线盒底部，吹扫出气孔在接线盒顶部，并用管路连接电机本体，通过电机本体泄压单元出气。
1.5 电机吹扫数据
要求气源为清洁干燥的仪表压缩空气或惰性气体；
气源压力：0.4 MPa-1.0MPa。
序号电机型号吹扫用气量m3/台吹扫流量L/min吹扫时间min泄漏补偿量L/min1YKK500-2 1250kW302000153002YKK500-2 900kW302000153003YKK500-2 1000kW302000153003YKK500-2 630kW30200015300
2. 电机本体的密封
为了保证吹扫试验一次性成功，需对电机进行整体密封。密封材料包括密封垫、密封胶、棉纱、玻璃胶密封材料等进行有效密封。其重点密封部位见图160。
3. 吹扫装置
电机吹扫装置采用进口英国EXPO品牌产品,型号D880-CSP，吹扫装置由两部分组成，包括控制单元和泄压单元。控制单元中设有流量、压力、计时等控制模块，保证电机内部气体置换量符合国家相关标准。泄压单元中设有流量控制器及火花阻塞网，在精确计算换气流量的同时可以有效防止电机内部炽热颗粒进入电机外部爆炸性危险区域。
纯气动自动控制，计时器电源为气动供电，不需更换电池；
信号输出为无源干接点信号输出；具有低压报警、中压预报警、电机连锁启停信号输出功能，控制装置要求精度高，反映灵敏，动作灵活可靠控制单元气源要求带压力监控装置，可远传信号进DCS。
注：改造时由于具体现场使用环境的差异，改造方案会根据实际情况进行调整。
八、 试验项目
按照GB3836.5 《爆炸性环境第5部分：由正压外壳“p”保护的设备》的相关要求，正压改造后需进行的试验项目：
1. 吹扫换气试验；
2. 保护装置动作可靠性试验；
3. 温度试验；
4. 根据情况需要的其他试验。
九、 提供相应条件
本次改造项目是在用户现场实施改造，故需用户提供如下条件：
1.用户需提供符合设备要求的清洁干燥的仪表压缩空气或惰性气体。气源压力：0.4 MPa-1.0MPa；
2. 用户需提供空气压缩站至电机吹扫装置之间的管路连接；
3. 提供现场作业票工作协助；
4. 风机基础、管道支撑基础；
5. 工艺现场布置规划配合；
6. 现场电机技术资料配合提供；
7. 现场防爆分区图等防爆取证配合资料。
十、 技术服务要求
乙方可根据需求派技术人员去指导安装，甲方应为乙方提供相应的便利条件。乙方作业人员应遵守甲方园区作业规定及各项规章制度，并能较好的服从业主的管理制度。
天津佳电电机成套设备技术有限公司