ЗАЩИТНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ
PROTECTIVE SYSTEM FOR ELECTRIC MACHINES

Изобретение относится к защитной системе для электрической машины, при этом электрическая машина имеет корпус, который ограничивает внутреннее пространство электрической машины от окружающего электрическую машину наружного пространства. Кроме того, изобретение относится к электрической машине, которая имеет корпус, который ограничивает внутреннее пространство электрической машины от окружающего электрическую машину наружного пространства, и такую защитную систему.
Такая защитная система, соответственно такая электрическая машина используются, например, в окружении пыльных, соответственно взрывоопасных сред. Если электрические машины и, в частности электрические машины высокого напряжения, работают в зоне взрывоопасных сред, то необходимо предотвращать проникновение способных воспламеняться веществ во внутреннюю зону машины.
Если машина после своей работы выключается, то она имеет еще остаточное тепло, так что при охлаждении машины во внутренней зоне машины возникает разрежение. Однако в машинах с состоящими из нескольких частей корпусами недостижима стопроцентная герметизация с приемлемыми техническими затратами. Соответственно, в машину всасывается наружный воздух. Вместе с этим наружным воздухом в машину может проникать способная воспламеняться пыль. Однако в защищенных от пыли и взрывоопасности машинах пыль недопустима, поскольку иначе существует опасность взрыва. Поэтому до настоящего времени перед новым включением в работу машины должны быть очищены с большими затратами.
В основу изобретения положена задача создания защитной системы, соответственно, электрической машины с улучшенной защитой электрической машины, в частности, с улучшенной взрывозащитой.
Эта задача решена с помощью защитной системы указанного вначале вида тем, что защитная система имеет первый соединительный трубопровод, который предназначен для соединения внутреннего пространства с наружным пространством, клапан и фильтр, который непроницаем для пыли, при этом клапан и первый соединительный трубопровод выполнены так, что первый соединительный трубопровод при закрытом клапане является непроходным, при этом клапан и первый соединительный трубопровод выполнены так, что первая газообразная среда может проникать из наружного пространства при открытом клапане во внутреннее пространство, при этом фильтр расположен так, что обеспечивается возможность фильтрации проникающей через первый соединительный трубопровод во внутреннее пространство первой газообразной среды.
Кроме того, эта задача решена с помощью электрической машины указанного вначале вида тем, что она имеет такую защитную систему.
Во время правильной работы внутреннее пространство электрической машины имеет, как правило, то же давление, что и давление в наружном пространстве. Если электрическая машина выключается или возникает неисправность, которая приводит к выключению электрической машины, то, в частности, во время охлаждения электрической машины во внутреннем пространстве возникает разрежение. Особенно, когда электрическая машина работает в пыльном окружении, в частности, в окружении, в котором имеется способная воспламеняться пыль, то существует опасность, что пыль всасывается во внутреннее пространство.
Это нежелательное состояние надежно предотвращается с помощью предлагаемой защитной системы тем, что с помощью первого соединительного трубопровода, клапана и фильтра обеспечивается возможность контролируемого выравнивания давления, при этом благодаря фильтру предотвращается проникновение пыли во внутреннее пространство электрической машины. Выравнивание давления между разрежением во внутреннем пространстве и сравнительно более высоким давлением в наружном пространстве достигается, в частности, за счет того, что первая газообразная среда может проходить через фильтр и через открытый клапан через первый соединительный трубопровод во внутреннее пространство. При этом фильтр фильтрует первую газообразную среду от пыли, соответственно, твердых частиц пыли, так что лишь первая газообразная среда без твердых частиц пыли может проходить во внутреннее пространство. За счет такой подачи фильтрованной первой газообразной среды надежно предотвращается возможность проникновения не фильтрованной газообразной среды во внутреннее пространство.
Фильтр выполнен, в частности, так, что твердые частицы пыли с определенной величиной зерен могут задерживаться. В зависимости от окружения, в котором работает электрическая машина, величина зерен и тем самым соответствующий фильтр могут быть выбраны различными. При этом фильтр предпочтительно следует выбирать так, что обеспечивается длительная работа электрической машины в выбранном окружении, несмотря на запыленность.
Таким образом, предлагаемая защитная система обеспечивает выравнивание давления, которое не сопровождается проникновением твердых частиц пыли во внутреннее пространство электрической машины, так что электрическая машина затем снова может быть включена в работу, без необходимости трудоемкого удаления пыли из внутреннего пространства. За счет этого можно выполнять защиту и, в частности взрывозащиту, менее сложной и тем самым лучше.
Предпочтительно, защитная система имеет датчик внешнего давления и датчик внутреннего давления, с помощью которых обеспечивается возможность измерения фактически имеющегося давления в наружном пространстве, соответственно, внутреннего давления, и учета этих измерительных значений для приведения в действие, соответственно, управления клапаном. В соответствии с этим, клапан выполнен с возможностью управления, при этом для управления используется вычислительный блок, который для передачи управляющих команд соединен без проводов или по проводам с клапаном. Если защитная система имеет указанный выше вычислительный блок, то датчик внешнего давления соединен по проводам или без проводов с вычислительным блоком для передачи данных датчика.
При этом в одном предпочтительном варианте выполнения изобретения система имеет напорный резервуар для хранения второй газообразной среды, при этом напорный резервуар предназначен для соединения с внутренним пространством с помощью второго соединительного трубопровода, и при этом во внутреннем пространстве с помощью напорного резервуара может создаваться чрезмерное давление по сравнению с имеющимся в наружном пространстве внешним давлением.
Во время регулярной работы во внутреннем пространстве электрической машины всегда с помощью напорного резервуара создается чрезмерное давление относительно наружного пространства. Однако если возникает неисправность в работе, которая приводит к падению давления во внутреннем пространстве, то, в частности, во время охлаждения электрической машины, во внутреннем пространстве может возникать разрежение. Особенно, когда электрическая машина работает в пыльном окружении, в частности в окружении, в котором имеется способная воспламеняться пыль, имеется опасность втягивания пыли во внутреннее пространство.
С помощью напорного резервуара можно дополнительно улучшать взрывозащиту тем, что состояния с пониженным давлением во внутреннем пространстве возникают менее часто. Однако если, несмотря на это, возникает такое состояние, то с помощью поясненного выше фильтра, первого соединительного трубопровода и клапана достигается выравнивание давления, при котором обеспечивается взрывозащита электрической машины.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения напорный резервуар выполнен в виде управляющего ящика, при этом защитная система имеет датчик внутреннего давления для измерения внутреннего давления во внутреннем пространстве, при этом защитная система имеет переключательный блок для регулирования внутреннего давления во внутреннем пространстве, при этом датчик внутреннего давления соединен с переключательным блоком.
Таким образом, переключательный блок имеет по меньшей мере один соединительный вывод для датчика внутреннего давления, который без проводов или по проводам соединен с переключательным блоком. При этом переключательный блок выполнен так, что можно регулировать внутреннее давление за счет того, что выполненный в виде управляющего ящика напорный резервуар имеет выход во внутреннее пространство. Например, может быть предусмотрен другой клапан, который открывается, когда внутреннее давление падает ниже задаваемого предельного значения, так что внутреннее пространство может снабжаться из управляющего ящика дополнительной второй газообразной средой. Предпочтительно, с помощью управляющего ящика обеспечивается также возможность управления клапаном, через который первая газообразная среда может проникать из наружного пространства во внутреннее пространство.
В частности, дополнительно предусмотрен датчик внешнего давления, с помощью которого обеспечивается возможность измерения внешнего давления в наружном пространстве, и который также соединен с переключательным блоком. Предпочтительно, предусмотрен подающий трубопровод для подачи сжатого воздуха в управляющий ящик, при этом, в частности, может использоваться поясняемое ниже снабжение сжатым воздухом.
Например, управляющий ящик выполнен в виде пневматического или электропневматического управляющего ящика.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения защитная система имеет при этом снабжение сжатым воздухом для напорного резервуара.
С помощью снабжения сжатым воздухом в напорный резервуар можно подавать вторую газообразную среду, которая всегда не содержит пыли, в частности, воспламеняемого материала. Например, снабжение сжатым воздухом может быть выполнено в виде компрессора, который снабжен соответствующим фильтром, или в виде соединительного вывода к системе сжатого воздуха. В частности, за счет поясненного выше первого соединительного трубопровода, обеспечивается клапану и фильтру надежная взрывозащита даже тогда, когда выходит из строя снабжение сжатым воздухом. Это происходит, например, когда неисправен компрессор, или система сжатого воздуха имеет утечку.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения клапан соединен с напорным резервуаром так, что клапан открыт, если имеющееся в напорном резервуаре давление становится ниже опорного давления, и клапан закрыт, если имеющееся в напорном резервуаре давление превышает опорное давление.
За счет соединения клапана с напорным резервуаром обеспечивается возможность надежного и согласуемого с условиями управления клапаном. В частности, за счет этого можно выполнять тонкую юстировку, которая учитывает особенности электрической машины, такие как, например, большие или меньшие утечки корпуса электрической машины.
Например, может быть целесообразным выбирать опорное давление лишь немного ниже внешнего давления или же выбирать опорное давление слегка выше внешнего давления, если корпус электрической машины имеет сравнительно большие утечки. В такой электрической машине уже сравнительно небольшое разрежение во внутреннем пространстве может приводить к тому, что первая газообразная среда, в частности, вместе с находящейся в ней воспламеняемой пылью, проникает без фильтрации через места утечки во внутреннее пространство. В частности, когда защитная система имеет обратный элемент, опорное давление выше внешнего давления не приводит к тому, что имеющееся во внутреннем пространстве избыточное давление отдается через соединительный трубопровод в наружное пространство. Такой обратный элемент поясняется в качестве примера ниже.
Соединение выполнено, в частности, так, что открывание клапана, когда давление в напорном резервуаре падает ниже опорного давления, соответственно, меньше опорного давления, приводит к тому, что, в частности, при имеющемся разрежении во внутреннем пространстве осуществляется выравнивание давления. Соответственно, соединение может быть выполнено так, что вызывается закрывание клапана, когда давление в напорном резервуаре повышается выше опорного давления, соответственно, превышает опорное давление.
Предпочтительно, соединение выполнено так, что предусмотрен датчик давления для измерения имеющегося в напорном резервуаре давления и соединенный с датчиком давления вычислительный блок, при этом предусмотрена подача данных датчика в вычислительный блок. В вычислительном блоке может находиться в памяти опорное давление, так что вычислительный блок может выдавать соответствующий управляющий сигнал в соединенный с вычислительным блоком клапан, с целью открывания или закрывания, соответственно, удерживания открытым или закрытым клапана. Для этого соответствующим образом выполнен также клапан.
При этом клапан предпочтительно соединен с напорным резервуаром так, что клапан закрыт, если давление в напорном резервуаре равно опорному давлению. В частности, вычислительный блок может быть выполнен в виде поясненного выше переключательного блока.
При этом в другом предпочтительном варианте выполнения изобретения опорное давление равно фактически имеющемуся внешнему давлению.
В частности, опорное давление согласовывается с изменяющимся внешним давлением. Так, например, погодные условия, такие как области высокого давления и области низкого давления, или работа электрической машины на изменяющейся высоте над уровнем моря, приводит к различному внешнему давлению, которое может отклоняться, в частности, от нормального значения при нормальных условиях, равного 1013 гПа. Особенно надежная взрывозащита достигается, в частности, за счет того, что защитная система предназначена для измерения фактически имеющегося внешнего давления и, например, учета при управлении клапаном и, возможно, обратным элементом. За счет этого можно надежно компенсировать не предусматриваемые влияния окружения.
Например, предлагаемая защитная система имеет для этого датчик внешнего давления, с помощью которого обеспечивается возможность измерения фактически имеющегося внешнего давления. В частности, когда предусмотрен поясненный выше вычислительный блок, то датчик внешнего давления для передачи данных датчика соединен с вычислительным блоком, при этом измеренное, фактически имеющееся внешнее давление заносится в память вычислительного блока в качестве опорного давления.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения напорный резервуар с помощью трубопровода управляющего давления соединен с клапаном, при этом клапан выполнен так, что имеющееся в напорном резервуаре давление служит в качестве управляющего давления, и клапан открыт, если управляющее давление меньше внешнего давления, и клапан закрыт, если управляющее давление больше внешнего давления.
Трубопровод управляющего давления обеспечивает возможность подачи имеющегося в напорном резервуаре давления в качестве управляющего давления в клапан, который в зависимости от управляющего давления и внешнего давления открывается, соответственно, находится в открытом положении, или закрывается, соответственно, находится в закрытом положении. Для этого клапан предпочтительно выполнен так, что может быть выполнено сравнение управляющего давления с внешним давлением.
Поясненное соединение напорного резервуара с клапаном с помощью трубопровода управляющего давления может быть, в частности, указанным выше соединением клапана с напорным резервуаром.
В частности, внешнее давление можно измерять непрерывно, что обеспечивает преимущество, когда внешнее давление изменяется на основании погодных влияний и т.п., как указывалось выше.
Предпочтительно, при этом клапан выполнен так, что клапан закрыт, если управляющее давление равно внешнему давлению.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения клапан выполнен в виде пневматически управляемого клапана.
Клапан предпочтительно является чисто пневматически управляемым, соответственно работающим клапаном, и обеспечивает то преимущество, что он сравнительно легко выполняет требования к выполненному взрывозащитным конструктивному элементу. В частности, такой клапан надежно отделяет содержащее пыль окружение от окружения, которое должно удерживаться свободным от пыли. Кроме того, такой клапан имеет высокую надежность работы. При этом клапан предпочтительно выполнен в виде нагруженного пружиной, пневматически управляемого клапана.
Предпочтительно, пневматически управляемый клапан используется вместе с поясненным выше напорным резервуаром, при этом клапан предпочтительно соединен с напорным резервуаром. Например, напорный резервуар может быть выполнен для этого в виде управляющего ящика, в частности, пневматического или электропневматического управляющего ящика. Как указывалось выше, можно для этого использовать трубопровод управляющего давления, при этом можно применять также поясненное выше опорное давление, соответственно, управляющее давление.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения фильтр является непроницаемым для воспламеняемой пыли.
Выполнение фильтра специально для воспламеняемой пыли и соответствующих твердых частиц пыли надежно обеспечивает предотвращение проникновения воспламеняемой пыли во внутреннее пространство электрической машины. За счет этого может быть значительно улучшена взрывозащита машины.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения защитная система имеет обратный элемент, который обеспечивает объемный поток через первый соединительный трубопровод из наружного пространства во внутреннее пространство и который воспрещает объемный поток через первый соединительный трубопровод из внутреннего пространства в наружное пространство.
Клапан и первый соединительный трубопровод обеспечивают, в частности, возможность объемного потока из наружного пространства во внутреннее пространство машины, когда клапан открыт. За счет того, что защитная система имеет, в частности, клапан, и/или первый соединительный трубопровод, обратный элемент, может надежно исключать объемный поток из внутреннего пространства в наружное пространство. Такой объемный поток может возникать при некоторых обстоятельствах при открытом клапане, и без обратного элемента возникать, в частности, при разрежении во внутреннем пространстве электрической машины. Обратный элемент может быть выполнен, например, в виде обратной заслонки или в виде предохранительного клапана, который в принципе проницаем исключительно для объемного потока из наружного пространства во внутреннее пространство. В принципе, обратный элемент может быть также выполнен интегрированным в клапан.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения фильтр расположен по потоку проникающей из наружного пространства во внутреннее пространство первой газообразной среды перед клапаном.
За счет такого расположения фильтра предотвращается вхождение в контакт клапана с воспламеняемым материалом, за счет чего исключается неправильная работа, например, за счет блокировки или заедания клапана. За счет этого повышается возможность использования и, в частности, надежность предлагаемой защитной системы.
Предпочтительно, фильтр расположен на том конце соединительного трубопровода, который выступает в наружное пространство. За счет этого вообще предотвращается возможность проникновения воспламеняемого материала в первый соединительный трубопровод.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения обеспечивается работа электрической машины с высоким напряжением, по меньшей мере с электрической мощностью 1 МВт, в частности, по меньшей мере 5 МВт, и/или с взрывозащитой.
При этом в качестве высокого напряжения рассматривается напряжение по меньшей мере 1 кВ, в частности, по меньшей мере 5 кВ.
Электрическая машина может быть выполнена, например, в виде генератора или электродвигателя, в частности, в качестве приводного электродвигателя для привода мельницы или т.п. При этом предлагаемая электрическая машина особенно пригодна для работы в запыленном, соответственно, взрывоопасном окружении.
Ниже приводится более подробное описание и пояснение изобретения на основании примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг. 1-6 - первый - шестой пример выполнения защитной системы, согласно изобретению.
На фиг. 1 показан первый пример выполнения защитной системы, согласно изобретению. При этом защитная система установлена на электрической машине, которая имеет корпус 11, который отделяет внутреннее пространство 12 от наружного пространства 13 электрической машины.
Защитная система имеет непроницаемый для твердых частиц 14 пыли фильтр 5, клапан 4 и первый соединительный трубопровод 3, с помощью которого обеспечивается возможность соединения внутреннего пространства 12 с наружным пространством 13. При этом клапан 4 и первый соединительный трубопровод 3 выполнены так, что первый соединительный трубопровод 3 при закрытом клапане 4 является непроходимым, и что первая газообразная среда при открытом клапане 4 может проникать из наружного пространства 13 во внутреннее пространство 12. При этом фильтр 5 расположен так, что обеспечивается возможность фильтрации проникающей через первый соединительный трубопровод 3 из наружного пространства 13 во внутреннее пространство 12 первой газообразной среды.
В частности, фильтр 5 является непроницаемым для воспламеняемой пыли 14, так что электрическая машина снабжена улучшенной взрывозащитой. При этом в рамках примера выполнения фильтр 5 расположен по потоку относительно проникающей из наружного пространства 13 во внутреннее пространство 12 первой газообразной среды перед клапаном 4.
Предпочтительно, защитная система дополнительно имеет датчик внешнего давления, с помощью которого обеспечивается возможность измерения фактического давления в наружном пространстве 13 и возможность учета его измерительных значений для приведения в действие, соответственно, для управления клапаном. Если защитная система имеет поясненный выше вычислительный блок, то датчик внешнего давления для передачи измерительных данных соединен с вычислительным блоком.
На фиг. 2 показан второй пример выполнения защитной системы, согласно изобретению. При этом теми же позициями, что и на фиг. 1, обозначены одинаковые компоненты.
По сравнению с первым примером выполнения, защитная система второго примера выполнения имеет дополнительно напорный резервуар 1 для хранения второй газообразной среды, при этом напорный резервуар с помощью второго соединительного трубопровода 2 соединен с внутренним пространством 12. С помощью напорного резервуара 1 обеспечивается возможность подачи во внутреннее пространство 12 имеющегося в наружном пространстве 13 внешнего давления. В частности, напорный резервуар 1 может быть выполнен в виде управляющего ящика, который был пояснен выше.
Предпочтительно, клапан 4 соединен с напорным резервуаром 1 так, что клапан 1 открыт, если давление в напорном резервуаре падает ниже опорного давления, и клапан закрыт, если давление в напорном резервуаре 1 превышает опорное давление. Соединение может быть реализовано, например, с помощью датчика давления для измерения давления в напорном резервуаре 1, соответственно, во внутреннем пространстве 12, и вычислительного блока, который соединен с датчиком давления и с клапаном для передачи данных. Таким образом, в вычислительный блок можно подавать измерительные данные датчика давления, при этом вычислительный блок может выдавать соответствующий управляющий сигнал в соединенный клапан 4.
Предпочтительно, защитная система имеет дополнительно датчик внешнего давления, с помощью которого обеспечивается возможность измерения фактически имеющегося давления в наружном пространстве 13 и возможность учета его измерительных значений при наличии соединения. Если защитная система имеет поясненный выше вычислительный блок, то датчик внешнего давления соединен с вычислительным блоком для передачи его измерительных данных.
На фиг. 3, соответственно, 4 показан третий, соответственно, четвертый пример выполнения защитной системы, согласно изобретению.
По сравнению с защитной системой первого, соответственно, второго примера выполнения, защитная система третьего, соответственно, четвертого примера выполнения имеет дополнительно обратный элемент 6, который расположен в первом соединительном трубопроводе 3 между клапаном 4 и внутренним пространством 12. Обратный элемент 6 обеспечивает возможность прохождения объемного потока через первый соединительный трубопровод 3 из наружного пространства 13 во внутреннее пространство 12 и воспрещает объемный поток из внутреннего пространства 12 в наружное пространство 13. Для этого обратный элемент 6 имеет, например, своего рода обратную заслонку 9, как показано на фиг. 3, соответственно, 4.
На фиг. 5 показан пятый пример выполнения защитной системы, согласно изобретению. По сравнению со вторым примером выполнения, защитная система пятого примера выполнения имеет дополнительно трубопровод 8 управляющего давления, с помощью которого напорный резервуар 1 соединен с клапаном 4. При этом имеющееся в напорном резервуаре 1 давление служит в качестве управляющего давления для клапана 4. Клапан 4 предпочтительно выполнен так, что клапан открыт, соответственно, закрыт, если управляющее давление меньше, соответственно, больше внешнего давления. В частности, для этого клапан 4 выполнен с возможностью пневматического управления.
Например, напорный резервуар 1 выполнен в виде поясненного выше управляющего ящика, при этом может быть дополнительно предусмотрен датчик внутреннего давления для измерения внутреннего давления во внутреннем пространстве и вычислительный блок для регулирования внутреннего давления во внутреннем пространстве.
На фиг. 6 показан шестой пример выполнения защитной системы, согласно изобретению. По сравнению с пятым примером выполнения, защитная система шестого примера выполнения имеет дополнительно датчик 10 внешнего давления, с помощью которого обеспечивается возможность измерения фактического давления в наружном пространстве 13. Если защитная система имеет указанный выше вычислительный блок, то датчик внешнего давления соединен с вычислительным блоком для передачи его измерительных данных. При этом вычислительный блок может быть выполнен в виде выполненного для управляющего ящика переключательного блока напорного резервуара 1, при этом переключательный блок соединен с датчиком внутреннего давления и с датчиком 10 внешнего давления.
Кроме того, защитная система имеет снабжение 7 сжатым воздухом для напорного резервуара 1, при этом снабжение 7 сжатым воздухом можно рассматривать как не обязательное. Кроме того, такое снабжение 7 сжатым воздухом может быть предусмотрено в других примерах выполнения.
Таким образом, изобретение относится к защитной системе для электрической машины, при этом электрическая машина имеет корпус, который ограничивает внутреннее пространство электрической машины относительно окружающего электрическую машину наружного пространства. Кроме того, изобретение относится к электрической машине, которая имеет корпус, который ограничивает внутреннее пространство электрической машины относительно окружающего электрическую машину наружного пространства, и такую защитную систему. Для создания защитной системы, соответственно, электрической машины с улучшенной защитой электрической машины, в частности улучшенной взрывозащитой, предлагается, что защитная система имеет первый соединительный трубопровод, с помощью которого обеспечивается возможность соединения внутреннего пространства с наружным пространством, клапан и фильтр, который непроницаем для пыли, при этом клапан и первый соединительный трубопровод выполнены так, что первый соединительный трубопровод при закрытом клапане является непроходным, при этом клапан и первый соединительный трубопровод выполнены так, что первая газообразная среда может проникать из наружного пространства при открытом клапане во внутреннее пространство, при этом фильтр расположен так, что обеспечивается возможность фильтрации проникающего через соединительный трубопровод из наружного пространства во внутреннее пространство первой газообразной среды.