Приводы для нефтехимии: редукторы, двигатели, тормоза и муфты во взрывозащищённом исполнении
Нефтехимические комбинаты и НПЗ — это сплошная взрывоопасная зона: пары углеводородов, водород риформинга, сероводород, ароматика. По IEC 60079 практически все технологические площадки относятся к зонам 1, 2, 21 или 22, поэтому к электродвигателям, тормозам, толкателям и преобразователям предъявляется обязательное требование взрывозащиты — Ex d, Ex e или комбинированное Ex de с температурными классами T3/T4 (по большей части парка). Универсальные «общепромышленные» исполнения здесь не применяются вообще: даже мотор-редуктор на конвейере катализатора должен иметь сертификат для зоны 2, а двигатель компрессора синтез-газа — Ex d IIB+H2 T4. Это меняет и логику подбора, и стоимость оборудования, и сроки поставки.
Типовые задачи отрасли
- Привод мешалок и нижних выгрузочных шнеков реакторов каталитического крекинга, риформинга, гидрокрекинга — мотор-редукторы 30–500 кВт во взрывозащищённом исполнении Ex de IIB T4
- Циркуляционные и рефлюксные насосы ректификационных и абсорбционных колонн — большой парк центробежных и поршневых насосов мощностью 11–2 500 кВт с приводом Ex d IIB T3/T4
- Технологические компрессоры синтез-газа, водорода, этилена, пропилена — высоковольтный электропривод 1–25 МВт с зубчатыми муфтами и взрывозащищёнными фланцами выводных коробок
- Дымососы и вентиляторы трубчатых печей нагрева сырья — двигатели 200–1 500 кВт, регулирование частоты через Ex-преобразователь
- Конвейеры катализатора, адсорбентов, серы и кокса замедленного коксования — мотор-редукторы со взрывозащищёнными тормозами и толкателями
- Системы налива нефтепродуктов на нефтебазах и эстакадах — электроприводы кранов и насосов перекачки в исполнении Ex e/Ex d с защитой от статики
- Дозирующие насосы и приводы клапанов систем подачи реагентов, ингибиторов коррозии и присадок — гидростанции с Ex-исполнением электрики
- Подъёмные краны реакторного блока для замены катализатора и обслуживания тарелок колонн — двойные тормозные системы с Ex-толкателями
Редукторы и мотор-редукторы
На нефтехимических установках редуктор сам по себе не требует взрывозащиты — её требует электрическая часть привода (двигатель, тормоз, концевые выключатели). Поэтому в нефтехимии массово применяются мотор-редукторы в комплектной поставке, где Ex-исполнение охватывает двигатель, клеммную коробку, термосопротивления и тормоз, а механическая часть — стандартная с усиленными уплотнениями против диффузии паров углеводородов. Сервис-фактор подбирается с запасом 1,4–1,8 с учётом длительного режима S1 24/7 и невозможности быстрой замены оборудования в действующем технологическом потоке.
Привод мешалок реакторов каталитического крекинга и гидрокрекинга
Соосные или коническо-цилиндрические мотор-редукторы с двигателем Ex de IIB T4. Реактор работает под давлением 1–20 МПа и температурой 350–500 °C, поэтому редуктор устанавливается на верхней крышке через термоизолирующий проставочный фонарь, защищающий подшипники от теплового потока. Применяются серии BONENG K/HB в исполнении Ex с принудительной циркуляцией масла и независимым маслоохладителем DEO.
- — Двигатель Ex de IIB T4 (минимум), зона 1
- — Передаточное отношение 25–125, выходной момент 5–80 кН·м
- — Термоизолирующий проставочный фонарь между редуктором и крышкой реактора
- — Маслонасосная станция с фильтрацией и охлаждением
- — Двойные торцевые уплотнения с буферной средой
Нижние выгрузочные шнеки реакторов и регенераторов
Тихоходные мотор-редукторы для выгрузки катализатора и кокса из реакторов установок ФКК и замедленного коксования. Среда абразивная (катализатор) и горячая (до 250 °C на корпусе шнека). Применяются цилиндрические или планетарные редукторы с увеличенным радиальным зазором подшипников и термостойкими уплотнениями FKM/FFKM. Двигатель — Ex d IIB T3, мощность 30–250 кВт.
- — Низкие выходные обороты 5–30 об/мин
- — Радиальная нагрузка на выходной вал до 200 кН
- — Уплотнения FKM/FFKM, термостойкость до +200 °C
- — Двигатель Ex d IIB T3, IP56
- — Сервис-фактор не ниже 1,5
Конвейеры катализатора, адсорбентов и серы
Универсальные мотор-редукторы коническо-цилиндрического типа (K-серия) во взрывозащищённом исполнении. На установках регенерации катализатора и грануляции серы конвейер работает в режиме «пуск под полной нагрузкой каждые несколько минут», что требует усиленного теплового расчёта двигателя и проверки термического режима редуктора. Тормоз — Ex e/Ex d на хвостовике двигателя для удержания наклонной ленты.
- — K-серия 7,5–75 кВт, передаточное число 20–80
- — Двигатель Ex e IIC T4 или Ex de IIB T4
- — Тормоз Ex со временем срабатывания ≤ 0,3 с
- — Защита редуктора при заклинивании ленты
Привод дозирующих насосов и систем подачи реагентов
Малогабаритные мотор-редукторы 0,75–7,5 кВт для приводов поршневых и плунжерных насосов-дозаторов ингибиторов коррозии, нейтрализаторов и присадок. Исполнение Ex e или Ex d по зоне 2. Регулирование производительности — частотным преобразователем Ex или механическим вариатором.
- — Мощность 0,75–7,5 кВт
- — Двигатель Ex e IIC T4 или Ex d IIC T4 (по зоне)
- — Совместимость с поршневой/плунжерной нагрузкой (пусковой момент 1,5–2)
- — Диапазон регулирования 1:10 при работе с Ex-инвертором
Редукторы открытых пар и приводы клапанов больших колонн
Червячные и планетарные мотор-редукторы для привода запорной арматуры на технологических трубопроводах больших диаметров (DN 600–1 400). Работают редко, но требуют гарантированного срабатывания после длительного простоя. Исполнение — взрывозащищённое во всех случаях, с подогревом редуктора при температурах ниже −20 °C.
- — Самотормозящаяся передача (червячная) или удерживающий тормоз
- — Двигатель Ex de IIB T4, IP67
- — Подогрев картера для зимних пусков
- — Концевые выключатели Ex и моментные муфты
Электродвигатели во взрывозащищённом исполнении
Электродвигатель в нефтехимии — это критическое звено по взрывозащите. WOLONG — ключевой бренд для этой отрасли в портфеле SDS: серии YBX3 и YBKK покрывают мощности от 0,75 кВт до 6 МВт во взрывозащищённом исполнении Ex d/Ex de IIB или IIC, температурные классы T3/T4. Для компрессоров водорода и установок риформинга специально применяется маркировка IIB+H2, учитывающая повышенную взрывоопасность водородных смесей. Все Ex-двигатели сертифицированы по ГОСТ Р 31610 (IEC 60079) и имеют разрешения Ростехнадзора на применение в взрывоопасных зонах.
Двигатели технологических насосов
Самый массовый класс — асинхронные двигатели 11–2 500 кВт во взрывозащищённом исполнении Ex d IIB T4 для приводов центробежных, поршневых и винтовых насосов перекачки нефтепродуктов, циркуляции колонн, рефлюкса. Серия WOLONG YBX3 — основной рабочий двигатель нефтехимии: класс изоляции F с тепловым резервом по B, IP55, антифрикционные подшипники с ресурсом 40 000 ч, сертификация ATEX/IECEx и ЕАЭС. Для высоковольтного исполнения 6 кВ применяется YBKK мощностью до 6 МВт.
- — Ex d IIB T4 (минимум), Ex d IIC T4 для контакта с водородом/ацетиленом
- — Класс изоляции F с резервом по B
- — IP55, исполнение для зоны 1 или зоны 2
- — Совместимость с Ex-преобразователем частоты (NEMA MG1 Part 31)
- — Pt100 на обмотке и подшипниках, антиконденсатный обогрев
Высоковольтные двигатели технологических компрессоров
Компрессоры синтез-газа, водорода, этилена, пропилена приводятся высоковольтными двигателями WOLONG YKK/YBKK мощностью 1–25 МВт на 6 или 10 кВ. Взрывозащищённое исполнение Ex d IIB T4 (для большинства газов) или Ex d IIB+H2 T4 (для водородных установок). Длительный режим S1, регулирование скорости через ВВ-преобразователь, охлаждение IC81W (вода-воздух) с замкнутым контуром. Изолированный подшипник со стороны противоположной муфте — обязательно для ВВ-приводов с инвертором.
- — Мощность 1–25 МВт, напряжение 6/10 кВ
- — Ex d IIB T4 или Ex d IIB+H2 T4
- — Принудительное охлаждение IC81W (вода-воздух)
- — Изолированный подшипник, защита от токов вала
- — Контроль вибрации ISO 10816-3 zone B
Двигатели дымососов и вентиляторов трубчатых печей
Печи нагрева сырья (атмосферная и вакуумная перегонка, риформинг, гидроочистка) требуют тягодутьевых машин — дымососов и вентиляторов с двигателями 200–1 500 кВт. Парадокс: сама печь не во взрывозащите (там идёт горение), а двигатель и его клеммная коробка — обязательно Ex de IIB T3, потому что устанавливаются в общей взрывоопасной зоне НПЗ. Регулирование скорости через Ex-преобразователь экономит до 30 % энергии по сравнению с шиберным регулированием.
- — Мощность 200–1 500 кВт, 0,4 или 6 кВ
- — Ex de IIB T3 (стандартный класс для печей)
- — Контроль вибрации, термисторы PTC в обмотке
- — Совместимость с Ex-преобразователем частоты
- — IP55 с защитой от пыли коксовых отложений
Двигатели насосов налива и нефтебаз
Резервуарные парки и эстакады налива — это зона 1 или зона 2 по всему периметру. Насосы перекачки и насосы налива в ж/д цистерны и автоцистерны оснащаются двигателями WOLONG YBX3 мощностью 22–315 кВт в исполнении Ex de IIB T4. Дополнительно требуется заземление оборудования для отвода статического электричества и сертифицированный набивной сальник или магнитная муфта вместо обычного торцевого уплотнения.
- — Ex de IIB T4, IP55 минимум
- — Заземление и контроль непрерывности заземления
- — Антиконденсатный обогрев обмотки (Россия)
- — Совместимость с магнитной муфтой/двойным торцевым уплотнением
Промышленные тормоза в Ex-исполнении
Тормозные системы в нефтехимии встречаются реже, чем в металлургии, но требования к ним повышенные: любой электрогидравлический толкатель и любой концевой выключатель в составе тормоза должны иметь сертификат взрывозащиты. На реакторных блоках, где обслуживаются краны замены катализатора, и на наклонных конвейерах серы и кокса применяются тормоза HUAWU и ZHONGHAI с Ex-толкателями серий Ed-Ex. Для портальных кранов нефтебаз — противоветровые тормоза JINGU и ZHONGHAI с пневматической или Ex-электрической разблокировкой.
Тормоза кранов реакторного блока
Подъёмные краны для замены катализатора в реакторах ФКК, риформинга и гидрокрекинга работают в зоне 2 (периодическое присутствие взрывоопасных паров). Применяется двухтормозная схема: рабочий + аварийный электрогидравлический дисковый тормоз HUAWU YPZ2 с толкателем Ed-Ex IIB T4. Замыкание при пропадании питания — за 0,2 с, тормозной момент с запасом 1,75–2,0 от номинального момента подъёма.
- — Толкатель Ex de IIB T4 (Ed-Ex серия)
- — Двойной комплект тормозов (рабочий + аварийный)
- — Время срабатывания ≤ 0,2 с
- — Концевые выключатели Ex e на тормозных рычагах
- — Класс защиты IP55, сертификация Ростехнадзора
Тормоза наклонных конвейеров серы и кокса
Колодочные и дисковые тормоза с Ex-электрогидравлическим толкателем удерживают конвейер при отключении и предотвращают самопроизвольный обратный ход под весом груза. Среда — пыль серы, паров углеводородов, водорода. Применяются серии ZHONGHAI YWZ Ex и HUAWU YPZ2-Ex с толкателями Ed-Ex 50–301.
- — Толкатель Ed-Ex IIB T4, мощность 50–301
- — Колодки или диски с термостойкими накладками
- — Возможность ручного растормаживания через Ex-вентиль
- — IP65 минимум против пыли серы
Дисковые тормоза с Ex-приводом для технологических лебёдок
На лебёдках обслуживания тарелок колонн и катализаторных корзин применяются дисковые тормоза JINGU SBD с Ex-приводом. Работа эпизодическая, но требование взрывозащиты сохраняется на все время простоя оборудования в зоне.
- — Тормозной момент 5–80 кН·м
- — Гидравлический или Ex-электромеханический привод
- — Пружинное замыкание (fail-safe)
- — Контроль износа накладок концевым Ex-выключателем
Противоветровые тормоза портальных кранов нефтебаз
На портальных и козловых кранах открытых нефтебаз и причалов морских терминалов нефтепродуктов применяются противоветровые тормоза-захваты ZHONGHAI SB-Ex и JINGU CWZ-Ex. Удерживают кран на рельсах при ветре до 35 м/с, срабатывают по сигналу анемометра или при отключении питания. Особо важны на побережье и в зонах с сильными порывами ветра.
- — Удержание при ветре до 35 м/с
- — Ex-исполнение электрических компонентов IIB T4
- — Резервное питание от UPS
- — Автоматическое срабатывание по анемометру
Муфты для технологического оборудования
Муфта сама по себе не требует взрывозащиты — это пассивный механический элемент. Но в составе привода с Ex-двигателем муфта должна быть совместима с Ex-фланцами и иметь искробезопасное исполнение в случае задевания при перекосе валов: применяются неискрящие материалы (бронза, алюминиевые сплавы со специальными присадками) или защитный кожух из неискрящего металла. Подбор идёт под крутящий момент с запасом 1,5–2 и под допустимое смещение валов после прогрева оборудования и температурных деформаций трубной обвязки.
Зубчатые муфты технологических компрессоров
Барабанные двухвенцовые зубчатые муфты YONGJING GIICL и LONGXUAN WGZ передают крутящие моменты от высоковольтных двигателей 1–25 МВт к компрессорам синтез-газа, водорода, этилена. Бочкообразный профиль зуба обеспечивает компенсацию угловых смещений до 1,5° после теплового расширения корпусов. Зубчатый венец работает в густой смазке с интервалом обслуживания 6 месяцев. Защитный кожух — из неискрящего алюминия.
- — Момент 50–800 кН·м
- — Компенсация угла до 1,5°, осевого смещения 5–15 мм
- — Защитный кожух из неискрящего материала (Al, бронза)
- — Балансировка G6.3 при окружных скоростях > 15 м/с
- — Сертификат соответствия для зон 1/2
Упругие пальцевые муфты технологических насосов
Серии LONGXUAN LX (LMC) и JIAOHUA YOXp — пальцевые муфты с эластичными втулками для приводов центробежных насосов 11–2 500 кВт. Демпфируют ударные нагрузки на пуске, компенсируют небольшие смещения валов после монтажа на бетонной раме. На приводах с тормозом часто совмещаются с тормозным шкивом (комбинированная муфта-шкив).
- — Момент 0,2–125 кН·м
- — Компенсация радиального смещения 0,2–1,0 мм
- — Эластичные втулки NBR/HNBR (стойкость к нефтепродуктам)
- — Возможность интеграции с тормозным шкивом
- — Срок службы эластичных элементов не менее 30 000 ч
Гидродинамические муфты технологических насосов с тяжёлым пуском
Гидромуфты JIAOHUA YOX/COX для приводов поршневых и шламовых насосов с тяжёлым пуском (закачка катализатора, циркуляция тяжёлых остатков). Скольжение в номинале 2–4 % защищает двигатель от перегрузки при заклинивании. Плавкая пробка с уставкой 145–160 °C сбрасывает масло наружу при перегреве. Корпус заземлён для отвода статики.
- — Скольжение в номинале 2–4 %
- — Плавкая пробка 145–160 °C
- — Заполнение маслом 70–85 % внутреннего объёма
- — Заземление корпуса (отвод статики)
- — Тепловой запас при пуске 4–6 раз в час
Зубчатые муфты на дымососах и вентиляторах печей
Между двигателем 200–1 500 кВт и валом дымососа стоит зубчатая или мембранно-дисковая муфта YONGJING. Особенность — высокая температура корпуса дымососа (до +250 °C), поэтому муфта снабжается термоизолирующей проставкой и удлинённым промежуточным валом для отвода тепла от подшипников двигателя. На больших дымососах применяются мембранные муфты с двойным пакетом (DBSE — double bearing space element).
- — Момент 5–125 кН·м
- — Промежуточный вал длиной 500–1 500 мм (термоотвод)
- — Балансировка перед установкой G6.3
- — Возможность смещения корпуса дымососа при тепловом расширении
Галерея применений
Наши решения для отрасли
Бренды портфеля SDS, которые покрывают типовые применения в этой отрасли.
- WOLONGключевой бренд по электродвигателям для нефтехимии — взрывозащищённые серии YBX3 (низковольтные 0,75–315 кВт) и YBKK (высоковольтные до 6 МВт), Ex d/Ex de IIB или IIC, T3/T4, маркировка IIB+H2 для водородных установок
- BONENGмотор-редукторы K, F, HB во взрывозащищённом исполнении Ex de IIB T4 для мешалок реакторов, выгрузочных шнеков, конвейеров катализатора и систем подачи реагентов
- HUALIобщепромышленные двигатели для не-взрывоопасных вспомогательных площадок (закрытые электропомещения, ЦПУ), а также Ex-серии для зон 2
- HUAWUтормоза YPZ2/YWZ5 и электрогидравлические толкатели Ed-Ex для подъёмных кранов реакторного блока и наклонных конвейеров
- ZHONGHAIвзрывозащищённые тормоза YWZ-Ex и противоветровые тормоза-захваты SB-Ex для портальных кранов нефтебаз и морских терминалов
- JINGUдисковые тормоза SBD с Ex-приводом и противоветровые CWZ-Ex для технологических лебёдок и кранов на открытых площадках
- YONGJINGзубчатые барабанные муфты GIICL и мембранные муфты для технологических компрессоров 1–25 МВт, термостойкие промежуточные валы для дымососов печей
- LONGXUANупругие пальцевые муфты LX с эластомерами NBR/HNBR (стойкость к нефтепродуктам) и зубчатые WGZ для технологических насосов и компрессоров
- JIAOHUAгидродинамические муфты YOX/COX для насосов с тяжёлым пуском (закачка катализатора, циркуляция тяжёлых остатков), плавкие пробки 145–160 °C
- DONLYгидравлические станции для регуляторов колонн, дозирующих насосов и систем подачи реагентов с Ex-исполнением электрических компонентов
- HUADEгидравлические клапаны и распределители, в том числе во взрывозащищённом исполнении для управления арматурой больших диаметров
- INIгидрокомпоненты для прессов и валопроводов вспомогательных установок, насосы и моторы с Ex-приводом
- DEOмаслоохладители DFL/DFLA для редукторов мешалок реакторов и системы смазки технологических компрессоров
- INVTвзрывозащищённые преобразователи частоты для регулируемых приводов дымососов, вентиляторов печей и насосов с переменной производительностью