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無(wú)密封磁力驅(qū)動(dòng)離心泵簡(jiǎn)介

 新用戶52260gzy 2021-12-16

前言

無(wú)密封離心泵,也稱無(wú)泄漏離心泵,可分為磁力驅(qū)動(dòng)離心泵(簡(jiǎn)稱磁力泵)和屏蔽電機(jī)泵(簡(jiǎn)稱屏蔽泵)。

磁力泵是一種傳統(tǒng)的離心泵,沒(méi)有通常用于密封泵軸的動(dòng)密封。這種動(dòng)密封由靜態(tài)隔離套代替,以形成完全密封的液體端或壓力邊界。磁力泵最關(guān)鍵的部件磁力傳動(dòng)器由外磁轉(zhuǎn)子、內(nèi)磁轉(zhuǎn)子和不導(dǎo)磁的隔離套組成。

圖1:磁力傳動(dòng)器示意圖

磁力泵在行業(yè)中已有70年的歷史,為用戶提供100%無(wú)泄漏,具有最高的運(yùn)行安全性、少維護(hù)和遵守嚴(yán)格的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)上,磁力泵正在取代具有雙端面機(jī)械密封的離心泵,因?yàn)槭聦?shí)證明,對(duì)于難以密封的應(yīng)用和危險(xiǎn)、易揮發(fā)及腐蝕性化學(xué)品的處理,它們是一種更具成本效益的解決方案。

工作原理

圖2:磁力泵工作原理示意圖

磁力泵是將n對(duì)磁體(n代表偶數(shù))按規(guī)律排列組裝在磁力傳動(dòng)器的內(nèi)、外磁轉(zhuǎn)子上,使磁體部分相互組成完整藕合的磁力系統(tǒng)。

磁力傳動(dòng)是利用磁體能吸引鐵磁物質(zhì)以及磁體或磁場(chǎng)之間有磁力作用的特性,而非鐵磁物質(zhì)不影響或很少影響磁力的大小,因此可以無(wú)接觸地透過(guò)非磁導(dǎo)體(隔離套)進(jìn)行動(dòng)力傳輸。

磁力傳動(dòng)可分為同步或異步設(shè)計(jì)。大多數(shù)磁力泵采用同步設(shè)計(jì)。電動(dòng)機(jī)通過(guò)外部聯(lián)軸器和外磁鋼聯(lián)在一起,葉輪和內(nèi)磁鋼聯(lián)在一起。在外磁鋼和內(nèi)磁鋼之間設(shè)有全密封的隔離套,將內(nèi)、外磁鋼完全隔開,使內(nèi)磁鋼處于介質(zhì)之中。根據(jù)磁場(chǎng)能穿透氣隙和非磁性介質(zhì)原理,當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)外磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),通過(guò)磁力線的作用耦合了與葉輪相聯(lián)的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子作同步旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)了力矩的非接觸式傳遞。

異步設(shè)計(jì)磁性傳動(dòng),也稱扭矩環(huán)磁性傳動(dòng)。用鼠籠式結(jié)構(gòu)的扭矩環(huán)來(lái)取代內(nèi)磁鋼,扭矩環(huán)在外磁鋼的吸引下以略低的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。由于無(wú)內(nèi)磁鋼,因此其使用溫度要高于同步驅(qū)動(dòng)的磁力傳動(dòng)。

工作條件

磁力泵輸送介質(zhì)的密度不大于1300 kg/m3、粘度不大于30×10-6 m2/s的不含鐵磁性和纖維的液體。常規(guī)磁力泵的額定溫度:對(duì)于泵體為金屬材質(zhì)或F46襯里,最高工作溫度為80℃,額定壓力為1.6MPa;高溫磁力泵的使用溫度:對(duì)于泵體為金屬材質(zhì),不超過(guò)350℃;對(duì)于泵體為非金屬材質(zhì),最高溫度不超過(guò)60℃,額定壓力為0.6MPa。

對(duì)于輸送介質(zhì)密度大于1600kg/m3的液體,磁性聯(lián)軸器需另行設(shè)計(jì)。磁力泵的軸承采用被輸送的介質(zhì)進(jìn)行潤(rùn)滑冷卻,故磁力泵嚴(yán)禁空載運(yùn)行。

結(jié)構(gòu)

圖3:磁力泵結(jié)構(gòu)示意圖

1. 磁力耦合器

磁力傳動(dòng)由磁力耦合器來(lái)完成。磁力耦合器主要包括內(nèi)磁鋼(230)、外磁鋼(232)及隔離套(231)等零部件,是磁力泵的核心部件。磁力耦合器的結(jié)構(gòu)、磁路設(shè)計(jì),及其各零部件的材料關(guān)系到磁力泵的可靠性、磁傳動(dòng)效率及壽命。磁力耦合器應(yīng)在規(guī)定的環(huán)境條件下適用于戶外啟動(dòng)和連續(xù)操作,不應(yīng)出現(xiàn)脫耦和退磁現(xiàn)象。

2. 內(nèi)、外磁鋼

內(nèi)磁鋼應(yīng)用粘合劑牢固地固定在導(dǎo)環(huán)上,并用包套將內(nèi)磁鋼和介質(zhì)隔離。包套最小厚度應(yīng)為0.4mm,其材料應(yīng)選用非磁性的材料,并適用于輸送的介質(zhì)。

外磁鋼也應(yīng)用粘合劑牢固地固定在外磁鋼環(huán)上。為防止裝配時(shí)外磁鋼的損壞,外磁鋼內(nèi)表面最好也應(yīng)覆以包套。

3. 隔離套

隔離套也稱隔離罩或密封套,位于內(nèi)、外磁鋼之間,將內(nèi)、外磁鋼完全隔開,介質(zhì)封閉在隔離套內(nèi)。隔離套的厚度與工作壓力和使用溫度有關(guān),太厚,則增加內(nèi)、外磁鋼的間隙尺寸,從而影響磁傳動(dòng)效率;太薄,則影響強(qiáng)度。

隔離套有金屬和非金屬兩種,金屬隔離套存在渦流損失,非金屬隔離套無(wú)渦流損失。金屬隔離套應(yīng)選用高電阻率的材料,如用哈氏合金、鈦合金等,也可選用奧氏體不銹鋼,其厚度一般應(yīng)大于或等于1.0 mm。對(duì)于小功率的磁力泵,且使用溫度較低時(shí),其隔離套也可考慮采用非金屬材料,如塑料或陶瓷等。

滑動(dòng)軸承

1. 碳化硅陶瓷

磁力泵一般采用碳化硅陶瓷軸承。為防止游離的硅離子進(jìn)入介質(zhì),一般應(yīng)要求采用純燒結(jié)的α級(jí)碳化硅。碳化硅滑動(dòng)軸承,承載能力高,且具有極強(qiáng)的耐沖蝕、耐化學(xué)腐蝕、耐磨損和良好的耐熱性,使用溫度可達(dá)500℃以上。碳化硅滑動(dòng)軸承的使用壽命一般可達(dá)3年以上。由于工程陶瓷很脆且膨脹系數(shù)小,所以軸承間隙不得過(guò)小,以免發(fā)生抱軸事故。

2. 石墨

石墨具有較好的自潤(rùn)滑性能,可經(jīng)受短時(shí)間的干運(yùn)行,使用溫度可達(dá)450℃,缺點(diǎn)是耐磨性能較差。

其它的滑動(dòng)軸承材料還有填充聚四氟乙烯等。

由于磁力泵的滑動(dòng)軸承以所輸送的介質(zhì)進(jìn)行潤(rùn)滑,所以應(yīng)根據(jù)不同的介質(zhì)及使用工況,選用不同的材質(zhì)制作軸承。

冷卻潤(rùn)滑液流量的控制

泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),必須用少量的液體對(duì)內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與隔離套之間的環(huán)隙區(qū)域和滑動(dòng)軸承的摩擦副進(jìn)行沖洗冷卻。冷卻液的流量通常為泵設(shè)計(jì)流量的2%-3%,內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與隔離套之間的環(huán)隙區(qū)域由于渦流而產(chǎn)生高熱量。當(dāng)冷卻潤(rùn)滑液不夠或沖洗孔不暢、堵塞時(shí),將導(dǎo)致介質(zhì)溫度高于永磁體的工作溫度,使內(nèi)磁轉(zhuǎn)子逐步失去磁性,使磁力傳動(dòng)器失效。當(dāng)介質(zhì)為水或水基液時(shí),可使環(huán)隙區(qū)域的溫升維持在3-5℃;當(dāng)介質(zhì)為烴或油時(shí),可使環(huán)隙區(qū)域的溫升維持在5-8℃。

泵保護(hù)系統(tǒng)

1. 軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)器

如果用戶需要,一些國(guó)際知名廠商可配置非接觸式的軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)器,用于防止軸承磨損失效、聯(lián)軸器的脫耦、轉(zhuǎn)子卡住功率系統(tǒng)故障等。

2. 電機(jī)功率監(jiān)控器

電機(jī)功率監(jiān)控器通過(guò)監(jiān)測(cè)電機(jī)功率,來(lái)避免發(fā)生低流量或干運(yùn)轉(zhuǎn)。

3. 溫度探頭

用溫度探頭(RTD)來(lái)監(jiān)測(cè)隔離套的溫度,以反映泵在運(yùn)行中狀態(tài)的變化??煞乐贡玫母蛇\(yùn)轉(zhuǎn)、內(nèi)外軸承磨損、嚴(yán)重汽蝕、悶泵、泵卡住以及系統(tǒng)過(guò)熱等。

4. 差壓開關(guān)

用差壓開關(guān)來(lái)監(jiān)測(cè)泵出口的壓力變化,可防止泵的干運(yùn)轉(zhuǎn)、嚴(yán)重汽蝕、悶泵、泵卡住等。尤其適用于容器卸空/槽車卸載等。

5. 液體泄漏探頭

對(duì)于采用第二層保護(hù)的磁力泵,應(yīng)設(shè)置液體泄漏探頭。對(duì)于承壓密閉的磁耦合箱體結(jié)構(gòu)的磁力泵,當(dāng)隔離套破裂,或由于其它原因有液體進(jìn)入磁耦合箱體時(shí),探頭就會(huì)報(bào)警;對(duì)于雙隔離套結(jié)構(gòu)的磁力泵,當(dāng)內(nèi)隔離套破裂,或由于其它原因有液體進(jìn)入內(nèi)外隔離套之間的腔體時(shí),探頭就會(huì)報(bào)警。

磁力泵與機(jī)械密封泵的比較

無(wú)密封磁力泵與機(jī)械密封泵的比較見(jiàn)表1。

表1:無(wú)密封磁力泵與機(jī)械密封泵的比較(來(lái)源于魯爾公司網(wǎng)站)

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