异步电动机爆炸的原因分析与预防措施

2018-06-08，

防爆电机 2018年3期

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(上海守安投资控股集团有限公司，上海 200070)

0 引言

电气火灾和爆炸事故是指由于电气原因引起的火灾和爆炸事故，它除了能造成人身伤亡和设备损坏外，还可能造成系统大面积或长时间停电，给国民经济造成重大损失。各种电气设备的绝缘材料大多数属于可、易燃物质，运行过程中导体通过电流会发热，开关切断电流时会产生电弧，由于短路、接地或设备损坏等可能产生电弧及电火花，将周围易、可燃物引燃，引发火灾或爆炸事故。因此，电气防火和防爆是安全管理工作的重要防范内容。电动机即是电气的一种，而电动机起火或者爆炸在国内外却发生，电动机由于内部粉尘而爆炸在国内外却极少出现此类情况的报道，本文通过介绍三相异步电动机爆炸的实例，深入探析其原因，进而提出相应预防措施。

1 电机爆炸实例介绍

1.1 事故介绍

2017年11月6日凌晨1点，某木业加工厂一个环刨电动机运行时突发爆炸，该企业生产刨花板，木粉尘严重，电动机在露天下运行，据设备负责人介绍，该起事故无人员伤亡，爆炸现场事故电动机被炸碎，碎片抛出直径范围在5米左右，碎片飞至旁致使主电机的接线盒严重损坏。经现场查看，事故电机是一台带动BX4614环式刨片机刀环的电动机，为了使大家清晰了解现场设备，简要介绍一下BX4614环式刨片机结构和原理，其主要分为进料系统和刨片系统两部分，前者由振动给料器、磁选滚筒、重物分离器组成，与本文关系不大，不再详述，后者由刀环、叶轮、机座、主轴、驱动、液压、制动等组成。

正常工作时，由进料系统分选后的木片进入切削室(由机座、刀环、叶轮组成)，然后通过叶轮的高速旋转，驱使木片紧贴刀环的耐磨垫板的表面形成稳定的切削状态，通过叶片和飞刀的共同作用，获得一定厚度的刨花，然后通过机座下输出。叶轮是由主电机带动以1469转/min顺时针旋转(正对主电机排风罩方向看)，而刀环由事故电机带动(中间经过减速机)以93转/min逆时针旋转(同主电机观察位置)。

1.2 电机主要参数

事故电机电动机型号为Y180-4的三相异步电动机，额定功率为18.5kW，电流为35A，IP44，B级绝缘，接线法为△。主电机型号：YE3-355-4的三相异步电机，额定功率280kW，电流4924A、IP55、接线法为△、转速1490转/min。

2 电机爆炸事故原因探析

经勘查事故现场，事故电机被炸多瓣碎片，转子绕组炸开口呈喇叭口状，如图1所示。

图1 电动机爆炸前与爆炸后对比图

(1)线圈无明显的燃烧痕迹，电机按照出厂时配置，不存在小马拉大车现象。

(2)电动机已运行多日，排除绕组接线错误。

(3)设备已正常运行2年，排除设备自身制造缺陷。

(4)作业场所为正常操作连续性、经常性出现的可燃性粉尘，应划分为20区，事故电动机为IP44等级，显然小于1mm可燃粉尘颗粒极易通过电机排风罩或轴承间隙进入电动机内部，引起其转子和定子绕组内部间隙堆积粉尘，电动机长期在此环境下运行定会引起电机自身发热、轴温升高、散热不良等。

(5)经过前面设备介绍，电机在正常运行状态下，叶轮运转为1490转/min，刀环反向运转93转/min左右，木片通过进料系统不断地送入切削室，当木片送入量不均，必将引起切削室内堆积木片，致使叶轮和刀环内空腔被填堵，此时，带动叶轮的主电机和电动刀环的电机均负荷过载，由于带动叶轮的主电机功率远远大于刀环电机的功率，刀环电机将可能停转或反转，刀环电机电流迅速增加，引起电机轴温和转、定子线圈温度剧增，当温度超过430℃时，加之长期积累电机内部的木粉(木粉浓度始终≥40g/m3)粉尘爆炸三个必须条件具备，即出现闪爆。

(6)另一种可能分析如下：由于刀环被木片堵塞，致使电机电流急剧增加而触发保护电路跳闸断电，在停机的瞬间，主电机仍带动叶轮惯性旋转，同时带动刀环和减速机反方向运转而带动事故电动机旋转，输出端变输入端，减速机内齿轮轴温迅速升高而传递至电机内部，而且电机以16倍速度高速运转，电机振动过大，转子和定子间隙不均，引起电机内部粉尘旋尘，此时电动机轴温剧增，加之电机排风罩被木粉堵塞，电动机散热不良，轴温远远大于木粉尘最小点火能量，瞬间引爆电机内部的粉尘。

综上所述，该起爆炸事故应是一起综合原因引起的粉尘爆炸，电机外部空间是一个露天空间(作业环境粉尘未达到爆炸浓度)，因此未出现粉尘连续爆炸。至于原因是先断电后爆炸还是先爆炸后断电，叶轮是否真的带动事故电机反向旋转，作者仅仅是合理大胆猜测，此观点仅供各专家、学者在以后的工作中参考，有机会仍将继续深入研究。

3 预防电机爆炸的措施与对策

通过以上实例说明异步电动机正常运转的关键是电气装置和机械设备的可靠，电动机爆炸状态受周围环境影响较大，据此事故案例提别提出以下措施。

(1)在粉尘环境场所，采取新工艺降尘、并使电机处于良好通风环境，确保各电气设备接线良好、管线密封。

(2)必须根据粉尘或气体危险爆炸场所分区，选择相应不低于分区类型的防尘防爆电机。而且防尘、防爆电动机必须取得相应防尘、防爆合格证书。

(3)确保电动机三相电压对称、平稳，严禁电动机缺相，专业电工定期检测，当确定有一相断路时，应立即停电并拆开电机绕组的接线端部，找出故障点并重新连接焊牢，包上绝缘再涂上绝缘漆后，方才装好试用。电机中性点和零线间接低压继电器，并将该继电器的常闭触头串入交流接触器线圈回路中，当电源或定子绕组有一相断路时，即能自动切断电动机电源。

(4)严禁电动机“小马拖大车”，选择相匹配的负载电流≤额定电流。加装电动机过载保护，如三相式热继电器、交流接触器和自动开关(断路器)等组合装置。

(5)在粉尘场所内，导线应采用阻燃型导线(或阻燃型电缆)穿管敷设，电气设备的金属外壳应可靠接地(或接零)。在运行管理中要对电气设备维护、监督和管理，防止发生事故。