GBT 23507.1-2017 石油钻机用电气设备规范 第1部分：主电动机

ICS75.180.10GB/T23507.1—2017石油钻机用电气设备规范IGB/T23507.1—2017 1 1 24型号、型式与基本参数 3 45.1运行条件 45.2一般要求 55.3特殊要求 55.4部件及其安全要求 55.5电气间隙和爬电距离 65.6温升限值 65.7短时过转矩 75.8信息交换 75.9特性试验及其容差 75.10换向性能 95.11绝缘性能 95.12起动性能 5.13超速 5.14换向器径向跳动量 5.16振动 5.17轴电压 5.19耐盐雾性能 6.1总则 6.2交流电动机试验要求 6.3试验项目及方法 7检验规则 7.2检验类别 7.3型式试验 7.4例行试验 7.5判定规则 8出厂文件 ⅡGB/T23507.1—20178.1文件要求 8.2文件配备 ⅢGB/T23507.1—2017——第2部分：控制系统；本部分为GB/T23507的第1部分。1GB/T23507.1—2017下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文GB/T191包装储运图示标志GB/T755—2008旋转电机定额和性能GB/T997旋转电机结构型式、安装型式及接线盒位置的分类(IM代码)GB/T1032三相异步电动机试验方法GB/T1311直流电机试验方法GB/T1971旋转电机线端标志与旋转方向GB/T1993旋转电机冷却方法GB/T2423.4电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Db交变湿热(12h+12h循环)GB/T2423.17电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ka:盐雾GB/T2900.25电工术语旋转电机GB/T2900.35电工术语爆炸性环境用设备GB/T2900.36电工术语电力牵引GB3836.1—2010爆炸性环境第1部分：设备通用要求GB3836.2爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备GB3836.3—2010爆炸性环境第3部分：由增安型“e”保护的设备3836.5—2017爆炸性环境第5部分：由正压外壳“p”保护的设备4942.1旋转电机整体结构的防护等级(IP代码)分级7060船用旋转电机基本技术要求12351—2008热带型旋转电机环境技术要求12665电机在一般环境条件下使用的湿热试验要求12668.2调速电气传动系统第2部分：一般要求低压交流变频电气传动系统额定值的规定JB/T4159—2013热带电工产品通用技术要求JB/T5810—2007电机磁极线圈及磁场绕组匝间绝缘试验规范2GB/T23507.1—2017TB/T1704机车电机试验方法直流电机IEC/TS60034-25:2007旋转电机第25部分：专为变频电源设计的交流电动机的设计和性能指南(Rotatingelectricalmachines—Part25:Guidanceforthedesignandperformanceofa.c.motorsspecificallydesignedforconveIEC60349-1:2010电力牵引铁路与道路车辆用旋转电机第1部分：除电子变流器供电的交流电动机之外的旋转电机(Electrictraction—Rotatingelectricalmachinesforrailandroadvehicles—Part1:Machinesotherthanelectronicconverter-fedalternatingcurrentmotors)IEC60349-2:2010电力牵引铁路和道路车辆用旋转电机第2部分：电子变流器供电的交流电动机(Electrictraction—Rotatingelectricalmachinesforrailandroadvehicles—Part2:Electronicconverter-fedalternatingcurrentmotors)IEC/TS60349-3:2010电力牵引铁路和道路车辆用旋转电机第3部分：用组件损耗总和确定变流器供电的交流电动机的总损耗(Electrictraction—Rotatingelectricalmachinesforrailandroadvehicles—Part3:Determinationofthetotallossesofconverter-fedalternatingcurrentmotorsbysum-mationofthecomponentlosses)[GB/T2900.36—2003,定义811.19.1][GB/T12668.2—2002/IEC61800-2:1998,定义2.2.2]3GB/T23507.1—2017用短时定额或断续定额作为保证定额。3.7额定电压ratedvoltage电动机铭牌上所规定的额定输入电压，指电动机运行在定额状态时在其端子上电压的规定值。如上线电压周期波形基波分量的方均根值。3.8最高(或最低)电压maximum(orminimum)vo电动机使用中规定承受的最高(或最低)电压，瞬时电压不包括在内。最低电压也不包括在起动或加速过程中由于控制设备引起的任何衰减量。3.9变流器输出电压(非瞬变)波形的尖峰值。3.103.11保证定额下的转速。3.123.13输出功率outputpower3.143.153.16型式试验typetest[GB/T2900.36—2003,定义811.10.4]3.17例行试验routinetest[GB/T2900.36—2003,定义811.10.5]4GB/T23507.1—2017YYZ示例1:YZ800/750表示卧式安装，额定功率为800kW,额定电压为750V的直流电动机。YY“V”)-规格代号(功率)示例2:YJ400/600/33.5-V表示立式安装，额定功率为400kW,额定电压为600V,额定频率为33.5Hz的交流电4.2电动机的结构及安装型式应符合GB/T997的规定。4.3电动机的冷却方法应符合GB/T1993的规定。4.4电动机的定额是以连续工作制(S1)为基准的连续定额。4.5电动机的基本参数系列见表1。超出表1以外的中心高尺寸及额定电压、额定功率，由用户与电动机制造商协商确定。电机类别额定电压V额定功率中心高mm交流电动机500、560、630、710、800、850直流电动机440、660、750450、600、800、850、1000a)海拔高度不大于1200m(当海拔高度每增加300m或增加值不足300m,则电流定额减b)遮荫处最高环境温度不超过45℃,最低环境温度不低于一40℃;5GB/T23507.1—2017c)空气相对湿度：最湿月月平均最大相对湿度不大于95%(该月月平均最低温度不大于25℃);e)安装底座处，当振动频率范围为10Hz～150Hz时，最大振动加速度不大于5g;g)倾斜与摇摆(海洋平台):可能同时发生横向和纵向倾斜。变流器输出电压波形范围如下：b)电压变化率：du/dt不大于1500V/μs;c)其他形式的电源应符合GB/T755的规定。5.3.1运行在危险区域(爆炸性气体环境)的电动机除应符合本部分规定外，还应符合GB3836.1、5.3.2运行在海洋石油钻井平台上的电动机除应符合本部分规定外，还应符合GB/T7060的规定。合GB/T4942.1的规定。5.4.2强迫通风式电动机的外壳及其连接管道应能承受电机正常运行时所有排气孔封闭状态下最大5.4.3正压外壳型防爆电动机应安装风压继电器。安装在接线盒外部的风压继电器应符合GB3836.15.4.4采用强迫通风的正压外壳型防爆电动机冷却空气及其所含杂质不应是可燃的。电动机外壳的5.4.5电动机的接线盒应是固定在电动机机座上的独立外壳，其结构应为符合GB/T3836.5的正压防爆型、GB3836.3的增安型或符合GB3836.2的隔爆型。正压防爆型盒内相对于外部压力应保持最低6GB/T23507.1—20175.4.7交流电动机的设计应考虑电机与变流器之间的电缆连接长度对电动机端子处峰值电压的影响。5.4.8对电动机进行冷却的通风机电机应采用符合GB3836.2的隔爆型三相异步电动机并取得防爆证5.4.9正压外壳型防爆电动机运行前，建议使其通过的冷却空气量不少于电动机及其通风系统总净容积的5倍。5.4.11电动机内部应设置电加热器。电加热器的容量应能使机壳内部温度高于机壳外部温度5K,并符号或图形标志。接地导线及接线端子应符合GB/T755的规定。5.4.13电动机应装有检修开关。5.4.15电动机外壳应选用下屈服强度不小于235MPa的钢质材料。a)抗拉强度不小于735MPa;b)下屈服强度不小于539MPa;c)断后伸长率不小于15%;d)断后收缩率不小于45%;e)冲击功不小于47J。5.4.17海洋石油钻井平台电动机接线盒材料宜用0Cr17Ni12Mo2或其他抗点腐蚀性优良和高温强度5.4.18海洋石油钻井平台电动机紧固件宜符合以下规定：a)小于或等于M12的螺栓、螺母采用0Cr17Ni12Mo2材质或其他抗点腐蚀性优良和高温强度高的不锈钢材质；增安型电动机执行GB3836.3—2010中的4.3和4.4的规定，其他型式电动机执行GB/T14711—2013中第11章的规定。电动机应选用耐热等级为H级或200级的绝缘材料，电动机外壳的最高表面温度和绕组温升执行a)增安型电动机执行GB3836.3—2010中4.7的规定；b)隔爆型电动机外壳的最高表面温度执行GB3836.1—2010中5.3的规定；c)正压型电动机外壳的最高表面温度执行GB3836.1—2010中5.3和GB/T3836.5—2017中第6章的规定；d)其他型式的电动机绕组和部件温升限值执行表2的规定。7GB/T23507.1—2017电机部件测量方法绝缘等级H定子绕组电阻法转子绕组电阻法换向器或滑环电温度计法鼠笼式转子、阻尼绕组电温度计法温升以不损害邻近绕组或其他部件为限轴承温升电机的轴承温升不超过55K如果在实际运行中，电动机直接或间接受到其他热源的影响或电机的冷却空气温度高于45℃,则电动机试验时各部件的温升限值均应较上述限值降低相应于实际冷却空气温度与45℃的温差值。对于交流电动机，设计者应向变流器设计者提供IEC/TS60034-25:2007表3所规定的电机参数。同样，变流器设计者也应向电动机设计者提供有关特性曲线，如变产品技术条件中应包括5.9.5规定的特性曲线。这些被称作“规定特性”的在完成最初4台电动机型式试验后，应按5.9.5的规定，根据试验结果而得出并符合5.9.5要求的不论电动机使用哪种绝缘等级，各种特性曲线均应在绕组基准温度为150℃时绘制。该温度应在特性曲线上注明。8GB/T23507.1—2017对变频器供电的交流电动机的效率特性应考虑由于变流器供电产生的谐波引起的损耗。损耗及其影响参照IEC/TS60034-25:2007。总损耗的确定按IEC/TS60349-3:2010。直流电动机型式试验时，为绘出对应于规定曲线上取四或五个读数):a)典型转速/电流特性曲线应以最初四台被试电机的平均转速绘制。此平均值相对于规定值的偏差不应超出表3给出的设计容差。同时每台电机的转速与相应的典型值的偏差不应超过表3中列出的制造容差；b)表3中两点之间的容差相对于电流值按线性分等；c)典型转矩/电流曲线应采用型式试验中得到的效率值由转速/电流曲线计算而得；d)在保证定额下测得的总损耗应不超过规定特性曲线上对应值的15%;e)在保证定额下用损耗分析法测得的效率(η)容差为-15%(1-η)。额定励磁条件下，测取点Chl和点Ch2的转速读数。对于他励电动机，应绘制恒定励磁条件下的转速值与典型值之差应小于表3规定的制造容差。设计容差%制造容差%点Ch1点Ch2点Ch1点Ch2士5士3士3.5士3注1:点Ch1表示在规定的或典型的特性曲线上的最高工作转速的80%时相对应的电流值，或是表示该点的转速低于最高工作转速的80%时，其相对应的最小电流值。注2:点Ch2表示在相关的特性曲线上的最大电流值的90%的那一点。交流电动机型式试验时的容差规定如下：a)相应于规定的特性曲线上最大转矩和90%最高转速之间，在任一点输入电功率时的典型转矩应大于95%的规定值；9GB/T23507.1—2017b)在保证定额时测得的损耗应不超过规定特性曲线上对应值的15%;d)在保证定额时测得的功率因数cosφ容差为一(1-cosφ)/6;e)正弦波供电的型式试验所产生的温升不应偏离最初型式试验值的8%或10K(取较大值)。5.9.6.4交流电动机的例行试验交流电动机例行试验时的容差应符合如下规定：a)电动机空载运行，所加电压为在典型曲线上10%～100%转速之间的任一点上，在电动机中产生最大磁通，电流不得偏离按5.9.2规定的典型值的±10%;b)堵住转子，加上一个能产生接近保证定额电流的电压，该电压值应在被试的第一台电动机中确定，并在以后的全部试验中采用。电流不得偏离5.9.2规定的典型值的士5%。5.10换向性能直流电动机应能承受稳定条件下表7规定的换向试验和起动试验。经受上述试验后，电动机应无机械损坏或永久性损害。稳定条件下换向试验时，允许的换向火花等级规定为：a)小于或等于额定电流的可连续运行工况不超过1级；b)最大电流工况不超过2级。5.11绝缘性能电动机绕组的热态绝缘电阻应不低于1MΩ,冷态绝缘电阻应不低于5MO。5.11.2耐电压强度电动机应能承受表4规定的耐电压试验历时1min,而绝缘不被击穿。表4耐电压试验电压V交流试验直流试验交流电动机2Ud+1000或2Up/√2+1000或Upb/√2+10003.4Ud+1700或2.4Um+1700或1.2Umb+直流电动机(直接与电源相连的绕2.25U₁+20003.825U₁+3400注1:Um——可能出现在绕组上的对地最高重复峰值电压，此时供电系统为最高电压，电机处于驱动状态。注2:Upb——可能出现在绕组上的对地最高重复峰值电压，此时电动机处于制动状态。注3:U₁——电源在标称电压时能施加到绕组上的最高对地电压。5.11.3匝间绝缘耐电压强度5.11.3.1直流电动机绕组匝间绝缘试验按JB/T5810—2007。GB/T23507.1—2017时间应不低于3s,冲击电压峰值取1.2√2倍对地耐电压试验值。5.11.3.3试验后，匝间绝缘不发生击穿。5.11.4绝缘防潮能力的规定，经过高温40℃六个周期交变湿热试验后应满足下列要求：a)绕组对机座和相互间的绝缘电阻按式(1)确定：R——电阻绕组的绝缘电阻，单位为兆欧(MΩ);UN——电动机额定电压，单位为伏特(V);Pn——电动机额定功率，单位为千瓦(kW)。b)热态下，电机绕组应能承受5.11.2规定试验电压值的85%,历时1min而不发生击穿。c)电动机转动或可动部分零部件不应有卡住或影响正常运行的现象，整机应能正常运转。d)电动机表面防锈处理件的外观应不低于JB/T4159—2013中的三级要求。e)电动机表面油漆外观和附着力应不低于GB/T12351—2008中的二级要求。f)绝缘材料、塑料等零部件不应有变形、发黏、开裂等现象。g)试验结束后检测电机轴承温升应不超过5.6的规定，润滑脂不应出现乳化、变质和泄漏等现象。5.11.4.2交流电动机定子整体进行浸水试验，浸水3h后绝缘电阻不小于200MQ。5.12起动性能电动机在起动试验后，任何部件不应出现异常温升。直流电动机的换向器不应出现任何永久性损伤。5.13.1电动机在热态空载下，应能承受提高转速至最大工作转速的1.2倍历时2min而不发生有害变形，且能通过5.11.2和5.11.3规定的耐电压试验。5.13.2做超速例行试验时，为避免高速空载运行对滚动轴承的损害，可做必要的预防。如降低试验转速，但不应低于最大工作转速。5.14换向器径向跳动量直流电动机在超速试验后立即测得的换向器的径向跳动量，应小于表5给出的值。表5换向器径向跳动量限值单位为毫米换向器直径冷态允许最大跳动量热态允许最大跳动量d<4000.030.03400≤d≤8000.040.04电动机以正常工作转速作空载运行，对调速电机则以最大工作转速运行，对于可以逆转的电机应在GB/T23507.1—2017两个旋转方向上测量噪声。电动机A计权声功率级噪声限值应符合图1规定。40002000700030000图1电动机A计权声功率级噪声限值电动机在空载时测得的振动速度有效值应不超过2.8mm/s。电动机空载时测量轴承位的振动速当交流电动机的轴电压高于500mV(峰值)时，应按GB/T12668.2的规定采取防止轴和轴承之间产生环电流的措施。压。编码器安装轴与主电动机轴的同轴度应不超过0.05mm。海洋石油钻井平台用电动机的金属电镀件和化学处理件应具有耐盐雾性能，经盐雾试验后应符合表6规定。底金属材料零件类别镀层类别合格要求试验时间h碳钢一般结构零件锌未出现白色和灰黑色、棕色腐蚀产物紧固零件弹性零件铜和铜合金一般结构零件镍未出现灰白色或绿色腐蚀产物紧固零件弹性零件电联零件镍未出现灰黑色或绿色腐蚀产物锡、银GB/T23507.1—20176试验方法本部分规定了石油钻机用主电动机的试验方法，未做规定的直流电动机按GB/T1311、交流电动6.2.1交流电动机的型式试验应采用在运行中使用的变流器来进行。经电动机制造商与用户商定也可采用一个与运行中变流器电源波形和谐波分量相似的电源供电。6.2.2采用正弦波供电的型式试验，仅对电动机的机械特性提供一个参考。试验包括由制造厂提出的过1h,但试验值不应超过电动机的允许值。该试验参数为随后的电动机试验所采用。6.2.3如果需要交流电动机及其控制系统进行进一步的联调试验，为避免重复，应在联调试验台上或钻机组装场调试完成电动机所需的全部或部分型式试验项目。6.2.4试验中的仪器仪表应在宽频带(至少1000Hz)保持其准确度。试验项目及试验方法按表7的规定进行。序号试验项目直流电动机交流电动机例行试验型式试验例行试验型式试验1一般机械性能及外形尺寸、安装尺寸检查2强迫通风电动机在额定通风空气量时进风口处和接线盒内空气静压力头的测定3绕组在实际冷态下直流电阻的测定4温升试验IEC60349-1:2010第9章IEC60349-1:2010第8章IEC60349-2:2010第8章5额定电压、额定负载下效率、功率因数的测定IEC60349-1:2010一6短时过转矩试验GB/T7557特性曲线测定和绘制IEC60349-1:2010第9章IEC60349-1:2010IEC60349-2:20108空载电流和损耗的测定IEC60349-2:2010第9章9空载特性的测定IEC60349-1:2010IEC60349-2:2010GB/T23507.1—2017表7(续)序号试验项目直流电动机交流电动机例行试验型式试验例行试验型式试验堵转电流和损耗的测定IEC60349-2:2010堵转特性的测定IEC60349-2:2010超速试验IEC60349-1:2010IEC60349-1:2010IEC60349-2:2010IEC60349-2:2010换向试验IEC60349-1:2010IEC60349-1:2010最佳换向区确定(仅对设有换向极第二气隙的电机)换向器跳动量检查IEC60349-1:2010IEC60349-1:2010匝间绝缘耐电压试验JB/T5810JB/T5810JB/T5811JB/T5811起动试验振动试验IEC60349-1:2010IEC60349-1:2010IEC60349-2:2010