(中国船舶重工集团有限公司第七0三研究所，黑龙江哈尔滨 150078)

0 引言

大型防爆同步电动机广泛应用于石油、化工、化肥、煤炭等行业，该类电机应用在爆炸性危险气体环境中，因此电机的防护等级要求较高，通常为IP54或IP55。国内大型防爆电机主要有正压外壳型、增安型以及正压外壳型/增安型三种电机类型，根据国家标准GB3836的要求，分别配有起动前预吹扫装置或保压吹扫装置。无论采用哪种保护装置，都对电机的密封系统提出了较高的要求。如果密封效果不佳，会导致通入电机内部的保护性气体大量外泄，不但造成资源浪费，还会因电机内部压力不足，造成电机无法起车或运行中连锁报警停机等问题，影响整个机组正常运行。在大型防爆同步电动机的密封结构中，轴贯通处的密封对电机密封性能具有较大影响，因此轴贯通处的密封结构设计尤为重要。

1 轴贯通处的密封结构

1.1 梳齿密封

梳齿密封是大型同步电动机轴贯通处常用的密封结构之一，它的结构简单、安装和制造方便。梳齿密封属于迷宫密封型式的一种，采用镶片的方式将梳齿镶嵌在密封盖上，如图1所示。

图1 梳齿密封结构

当气体流过密封齿与轴表面构成的间隙时，气流受到了一次节流作用，气流的压力和温度下降，而流速增加，经过间隙之后，是两密封齿形成的较大空腔，容积增加、速度下降，并形成漩涡流动，产生一定的热能。因此，气体在这一空腔，使温度又回到了节流之前。气体每经过一次间隙和随后的较大空腔，气流就受到一次节流和扩容作用，如图2所示。随着气体流经间隙和空腔数量的增多，以及间隙值的减小，气体的流速和压降越来越大，待压力降至近似背压时，气体不再继续外流，从而实现了气体的密封。

图2 密封齿处气体流动

1.2 浸油毛毡密封

利用毛毡条具有较好的密封性的特点，因为毛毡具有良好的伸缩性，可以将密封毛毡条放置在密封板梳齿的空隙中，使得原有的梳齿密封结构变为接触式填料密封，可以提高密封性能。使用毛毡密封需要根据密封部件的尺寸大小选择适合大小的毛毡条，安装毛毡的松紧度要适当，如果安装过紧，会使毛毡弹性下降、过热而容易损坏，如果安装过松，则会产生密封不良。因此，毛毡安装时必须要有适当的预紧力，通常，根据毛毡种类，毛毡条的自然厚度应比密封装置中固定时的尺寸大1/4至1/3。毛毡在安装前，必须用机油浸透。如果没有浸油，在机器刚开始旋转时，毛毡与旋转轴颈将会因干摩擦而产生高温，造成接触面积弹力失效，使毛毡失去密封性，引起密封部位漏油，严重时不能正常工作。

2 轴贯通处的密封材料

轴贯通处密封盖板由于形状限值并需镶嵌有梳齿，通常采用易于铸造的铸铁或铸铝合金材质。采用铸铝合金材质时密封盖重量较轻，易于安装操作。由于密封盖在电机运行时受力很小，因此铸铝合金材质的密封盖的结构强度完全可以满足电机密封要求。

密封齿常采用加铅黄铜材料，这种铜合金硬度较低、耐磨性好。正常安装的情况下加铅黄铜密封齿与轴之间不摩擦，密封齿与轴采用间隙配合。密封齿也有采用聚四氟乙烯等较软的材料，如采用软密封齿材料设计时，密封齿与轴的间隙设计的很小，甚至采用与轴直接接触的过渡或过盈设计。这种设计方法也叫金属软密封，密封齿采用软金属材料或非金属材料，其硬度很小。密封盖安装后，轴与密封齿之间接触，通过盘车、运转的方式，使其磨合，形成尺寸合适的密封齿。由于通过磨合的方式形成的间隙很小，因此电机的密封性能更好。

对于浸油毛毡等填料密封，浸油毛毡的成本较低、适用范围较广，因此被广泛采用。对于接触式填料密封也叫盘根，通常由较柔软的线状物编制而成，通过截面积是正方形的条状物填充在密封腔内，主要以石墨、各种纤维为主要材料，根据不同的要求，采用碳纤维、铜丝、304/316L、茵苛镍合金丝等材料加强。

3 结语

电机轴贯通处的密封一直是大型电机密封的难题，合理的密封机构设计和密封材料选择，是轴贯通处密封的重要研究目标和解决密封问题的突破口。

对于大型防爆同步电动机，密封性能的好坏对电机防爆性能、经济性、安全性具有重要的意义。合理可靠的密封结构，可以提高电机的密封效果，使装配难度和工作量大大降低。对于需要进行吹扫、保压等措施的大型防爆类同步电动机，提高密封性能可以使用户现场仪表风的用气量的大量节省，可为用户节约大量的运行成本。