DE102010000804A1 - Electrical operating unit i.e. direct current generator-electrical machine, for use in explosion endangered area, has pressure tank attached at rinsing system via extreme over-pressure supply unit/local over pressure supply unit - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Betriebsmittel, insbesondere eine dynamoelektrische Maschine für explosionsgefährdete Bereiche mit Überdruckkapselung ExP nach
Die Zündschutzart Überdruckkapselung (ExP) gestattet es nicht, explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel, insbesondere dynamoelektrische Maschinen in explosionsgefährdeten Bereichen zu betreiben. Dieser Zündschutzart liegt der Gedanke zugrunde, explosionsfähige Gasgemische von den eingesetzten Nicht-Ex-Geräten fernzuhalten.The type of protection overpressure protection (ExP) does not permit the operation of explosion-protected electrical equipment, in particular dynamo-electric machines in potentially explosive atmospheres. This type of protection is based on the idea of keeping explosive gas mixtures away from the non-Ex devices used.
Bei der Zündschutzart ExP wird der Explosionsschutz dadurch realisiert, dass die nicht explosionsgeschützten Geräte, z. B. Schaltschränke, Transformatoren und dynamoelektrische Maschinen in einem überdruckgekapselten Gehäuse (ExP-Gehäuse) betrieben werden. Diese Gehäuse werden durch einen dauerhaften Überdruck mit Luft oder einem Inertgas vor dem Eindringen der eventuell des in der Umgebung vorliegenden explosionsfähigen Gasgemisches geschützt.With the type of protection ExP, the explosion protection is realized by the non-explosion-proof devices, eg. As cabinets, transformers and dynamoelectric machines in a pressurized enclosure (ExP housing) are operated. These enclosures are protected by permanent overpressure with air or an inert gas from the penetration of any potentially explosive gas mixture in the environment.
Als Inertgas bezeichnet man grundsätzlich Gase, die sehr reaktionsträge sind, sich also nur an wenigen chemischen Reaktionen beteiligen. Zu den Inertgasen gehören z. B. Stickstoff und sämtliche Edelgase. Inertgase finden Verwendung, um etwa von bestimmten chemischen Reaktionen andere Gase, wie z. B. Luft, fern zu halten. Der Einsatz von Inertgasen dient dazu, den Sauerstoffanteil zu reduzieren oder ganz zu ersetzen und die Reaktionswärme auszunehmen, so dass sich eine Verbrennung nicht weiter fortpflanzen kann.As an inert gas is generally called gases that are very inert, so participate only in a few chemical reactions. The inert gases include, for. As nitrogen and all noble gases. Inert gases are used, for example, by certain chemical reactions other gases such. As air, to keep away. The use of inert gases serves to reduce or completely replace the oxygen content and to exclude the heat of reaction, so that combustion can not continue to propagate.
Abhängig von der jeweiligen Anwendung und vorhandenen Explosionsschutzzone, wird bei einer Inbetriebnahme des Gerätes das ExP-Gehäuse vorgespült. Dadurch soll sichergestellt werden, dass ein eventuell im Gehäuse vorhandenes zündfähiges Gas-Luft-Gemisch entfernt wird.Depending on the particular application and existing explosion protection zone, the ExP housing is flushed during commissioning of the device. This is to ensure that an ignitable gas-air mixture possibly present in the housing is removed.
Aus der
Aus der
Insbesondere bei dynamoelektrischen Maschinen für explosionsgefährdete Bereiche mit Überdruckkapselung ExP gemäß
Des Weiteren tritt bei einem Stillstand einer dynamoelektrischen Maschine folgendes thermische Problem auf. Durch den Stillstand der Maschine kommt der Kühlkreislauf der Luftkühlung vollständig zum Erliegen. D. h., die vor kurzem noch mit Nennstrom gefahrenen Betriebsteile sind erhitzt und werden nicht mehr gekühlt, so dass sich unmittelbar nach dem Abschalten die Innentemperatur des Gehäuses auf einem höheren Temperaturniveau befindet als kurz vor dem Abschaltvorgang mit noch vorhandener Kühlung. Damit ist die Gefahr der Zündtemperatur eines jeweiligen zündfähigen Gases verstärkt gegeben.Furthermore, the following thermal problem occurs when the dynamoelectric machine is at a standstill. Due to the stoppage of the machine, the cooling circuit of the air cooling comes to a complete standstill. In other words, the operating parts which have recently been run with rated current are heated and no longer cooled, so that the internal temperature of the housing is at a higher temperature level immediately after switching off than shortly before the switch-off process with the cooling still present. Thus, the risk of ignition temperature of a particular flammable gas is given increased.
Ein anschließender messtechnischer Nachweis, speziell für eine ordnungsgemäße Wiedereinschaltung z. B. bei Schweranlauf oder Betrieb an einem Frequenzumrichter einer dynamoelektrischen Maschine, ist aufwändig und äußerst schwierig durchzuführen. Ein rechnerischer Nachweis ist nie hundertprozentig zuverlässig. Ebenso sind eventuelle Änderungen der Betriebsbedingungen z. B. durch Überlast oder Unterspannungen dadurch nicht abgedeckt.Subsequent metrological proof, especially for a proper reconnection z. B. heavy duty or operation on a frequency converter of a dynamoelectric machine, is complicated and extremely difficult to perform. A mathematical proof is never 100% reliable. Likewise, any changes in the operating conditions z. B. by overload or undervoltages thereby not covered.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, auch bei Ausfall der Überdruckversorgung für einen vorgebbaren Zeitraum einen Überdruck in einem Gehäuse eines elektrischen Betriebsmittels, insbesondere einer dynamoelektrischen Maschine zumindest solange bereitzustellen, bis die Zündtemperatur in dem Gehäuse unterschritten ist.Proceeding from this, the present invention seeks to provide an overpressure in a housing of an electrical equipment, in particular a dynamo-electric machine at least until the ignition temperature in the housing is reached even in case of failure of the overpressure supply for a predetermined period.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch ein elektrisches Betriebsmittel, insbesondere dynamoelektrische Maschine für explosionsgefährdete Bereiche, wobei das elektrische Betriebsmittel sich in einem für Überdruckkapselung geeigneten Gehäuse befindet, und eine Überdruckversorgung dieses Gehäuses über ein Spülsystem, mittels einer externen Überdruckversorgung und/oder lokalen Überdruckversorgung, insbesondere anschließbaren Druckbehälter gestattet.The object is achieved by an electrical equipment, in particular dynamoelectric machine for hazardous areas, wherein the electrical equipment is in a suitable housing for pressurized enclosure, and an overpressure supply of this housing via a flushing system, by means of an external overpressure supply and / or local overpressure supply, in particular connectable pressure vessel allowed.
Das Gehäuse ist insbesondere mit einer Überdruckkapselung ExP gemäß
Die externe Überdruckversorgung wird normalerweise über einen Gasanschluss des elektrischen Betriebsmittels gewährleistet. Einem an oder in dem elektrischen Betriebsmittel angeordneten Spülsystem, das ein integriertes Steuergerät aufweist, welches alle elektronischen sowie pneumatischen Bauelemente wie Steuerungsgerät, Drucksensoren, Durchflussmesseinrichtungen, Funkensperrenauslassventile, Auswerteeinrichtungen der Gasdruckverhältnisse und des elektrischen Betriebsmittels etc. enthält als auch Gefahrenmeldungen absetzen kann, wird das Gas der externen Überdruckeinrichtung zugeführt. Über eine T-förmige Ventilanordnung ist vor dem Spülsystem eine lokale Überdruckanordnung vorgesehen. Diese lokale Überdruckanordnung ist insbesondere ein Druckbehälter, der über ein Druckbegrenzungsventil und Rückschlagventil an die Ventilanordnung angeschlossen ist.The external overpressure supply is normally ensured by a gas connection of the electrical equipment. A arranged on or in the electrical equipment flushing system having an integrated control unit, which contains all the electronic and pneumatic components such as control device, pressure sensors, flow measuring devices, Funkensperrenauslassventile, evaluation of the gas pressure conditions and the electrical equipment, etc. and can issue danger reports, the gas supplied to the external pressure device. A local overpressure arrangement is provided in front of the flushing system via a T-shaped valve arrangement. This local overpressure arrangement is in particular a pressure vessel, which is connected via a pressure limiting valve and check valve to the valve arrangement.
Der Druckbehälter ist vorteilhafterweise direkt außen am Gehäuse in der Nähe des Spülsystems angebracht, so das ein Austausch des Druckbehälters einfach möglich ist. Des Weiteren wird durch die dadurch geringe Leitungslänge von Druckbehälter zum Spülsystem Beschädigungen der Leitungen nahezu unmöglich.The pressure vessel is advantageously mounted directly outside the housing in the vicinity of the flushing system, so that an exchange of the pressure vessel is easily possible. Furthermore, the resulting small line length of pressure vessel for flushing system damage to the lines is almost impossible.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auch durch ein Verfahren zur Aufrechterhaltung eines vorgebbaren Überdruckes in einem druckgekapselten Gehäuse eines elektrischen Betriebsmittels, insbesondere einer dynamoelektrischen Maschine für explosionsgefährdete Bereiche mit einer externen und lokalen Überdruckversorgung des druckgekapselten Gehäuses, wobei bei Ausfall der externen Überdruckversorgung an einen Anschluss, durch die dadurch entstehenden Druckdifferenz zwischen lokaler und externer Überdruckversorgung an einer Ventilanordnung, die insbesondere an der Zuströmseite eines Spülsystems angeordnet ist, das Gas der lokalen Überdruckversorgung über die Ventilanordnung und das Spülsystem in das Gehäuse des elektrischen Betriebsmittels geführt wird.The solution of the problem is also achieved by a method for maintaining a predetermined overpressure in a pressure-encapsulated housing of an electrical equipment, in particular a dynamoelectric machine for hazardous areas with an external and local overpressure supply of the pressure-encapsulated housing, wherein in case of failure of the external overpressure supply to a port, by the resulting pressure difference between local and external overpressure supply to a valve arrangement which is arranged in particular on the inflow side of a flushing system, the gas of the local overpressure supply via the valve assembly and the flushing system is guided in the housing of the electrical equipment.
Durch den Anbau eines Druckbehälters der mit Inertgas oder Pressluft gefüllt ist, insbesondere an das Spülsystem von Exmotoren, wird nunmehr bei einem möglichen Ausfall des Spülsystems ein Überdruck im Gehäuse der dynamoelektrischen Maschine für eine vorgebbare Zeit von beispielsweise einer Stunde oder mehr aufrecht erhalten. Damit wird die kritische Phase zwischen Ausfall des Spülsystem und Unterschreiten der Zündtemperatur der Bauteile des elektrischen Betriebsmittels, auch einer dynamoelektrischen Maschine ohne Risiko überbrückt.By installing a pressure vessel which is filled with inert gas or compressed air, in particular to the flushing system of Exmotoren, is now maintained in a possible failure of the flushing system, an overpressure in the housing of the dynamoelectric machine for a predetermined time, for example, one hour or more. This bridges the critical phase between failure of the flushing system and falling below the ignition temperature of the components of the electrical equipment, including a dynamoelectric machine without risk.
Aufgrund der Ventilanordnung mit Rückschlagventilen ist kein manuelles Umstellen der Quelle der Überdruckversorgung notwendig. Die Überdruckversorgung stellt sich im Schadensfall selbsttätig von externer auf lokale Überdruckversorgung um.Due to the valve arrangement with check valves, no manual changeover of the source of the overpressure supply is necessary. In the event of damage, the overpressure supply automatically switches from external to local overpressure supply.
Unterschiedliche Inertgase von externer und lokaler Überdruckversorgung gestatten dem Steuergerät über einfache Analyse seiner Sensoren das Absetzen einer Gefahrenmeldung.Different inert gases from external and local overpressure supply allow the control unit to issue a hazard message by simply analyzing its sensors.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand einer Figur in einer prinzipiellen Ausführungsform dargestellt.The invention and advantageous embodiments of the invention will be illustrated with reference to a figure in a basic embodiment.
Die Figur zeigt in einer prinzipiellen Darstellung eine nicht näher dargestellte dynamoelektrische Maschine
Die Komponenten des Spülsystems
Eine Ventilanordnung
Ein Druckbegrenzungsventil
In diesem Fall verhindert das Rückschlagventil
Nach Unterschreiten der Zündtemperatur heißer Teile innerhalb der dynamoelektrischen Maschine
Durch das erfindungsgemäße Anbringen eines Druckbehälters
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- JP 05137289 A [0007] JP 05137289A [0007]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- DIN EN 60079-2 [0001] DIN EN 60079-2 [0001]
- DIN 60079-2 [0008] DIN 60079-2 [0008]
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