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磁力泵工作原理及结构参数

时间:2016-06-20 15:20:41 来源:三昌泵业 点击:

      、磁力泵概述:

        磁力泵由泵、磁力传动器、电动机三部分组成。关键部件磁力传动器由外磁转子、内磁转子及不导磁的隔离套组成。当电动机带动外磁转子旋转时,磁场能穿透空气隙和非磁性物质,带动与叶轮相连的内磁转子作同步旋转,实现动力的无接触传递,将动密封转化为静密封。由于泵轴、内磁转子被泵体、隔离套完全封闭,从而彻底解决了“跑、冒、滴、漏”问题,消除了炼油化工行业易燃、易爆、有毒、有害介质通过泵密封泄漏的安全隐患,有力地保证了职工的身心健康和安全生产。
磁力泵

      二、磁力泵工作原理:

        将n对磁体(n为偶数)按规律排列组装在磁力传动器的内、外磁转子上,使磁体部分相互组成完整藕合的磁力系统。当内、外两磁处于异相对,即两个磁间的位移角Φ=0,此时磁系统的磁能低;当磁转动到同相对,即两个磁间的位移角Φ=2π/n,此时磁系统的磁能大。去掉外力后,由于磁系统的磁相互排斥,磁力将使磁体恢复到磁能低的状态。于是磁体产生运动,带动磁转子旋转。

      三、磁力泵结构特点

        1、永磁体泵阀

        由稀土永磁材料制成的永磁体工作温度范围广(-45-400℃),矫顽力高,磁场方向具有很好的各向异性,在同相接近时也不会发生退磁现象,是种很好的磁场源。

        2、隔离套泵阀

        在采用金属隔离套时,隔离套处于个正弦交变的磁场中,在垂直于磁力线方向的截面上感应出涡电流并转化成热量。涡流的表达式为:。其中Pe-涡流;K—常数;n—泵的额定转速;T-磁传动力矩;F-隔套内的压力;D-隔套内径;材料的电阻率;—材料的抗拉强度。当泵设计好后,n、T是工况给定的,要降低涡流只能从F、D、、等方面考虑。选用高电阻率、高强度的非金属材料制作隔离套,在降低涡流方面效果十分明显。

        3、冷却润滑液流量的控制

        泵运转时,必须用少量的液体对内磁转子与隔离套之间的环隙区域和滑动轴承的摩擦副进行冲洗冷却。冷却液的流量通常为泵设计流量的2%-3%,内磁转子与隔离套之间的环隙区域由于涡流而产生高热量。当冷却润滑液不够或冲洗孔不畅、堵塞时,将导致介质温度高于永磁体的工作温度,使内磁转子逐步失去磁性,使磁力传动器失效。当介质为水或水基液时,可使环隙区域的温升维持在3-5℃;当介质为烃或油时,可使环隙区域的温升维持在5-8℃。

        4、滑动轴承

        磁力泵滑动轴承的材料有浸渍石墨、填充聚四氟乙烯、工程陶瓷等。由于工程陶瓷具有很好的耐热、耐腐蚀、耐摩擦性能,所以磁力泵的滑动轴承多采用工程陶瓷制作。由于工程陶瓷很脆且膨胀系数小,所以轴承间隙不得过小,以免发生抱轴事故。
由于磁力泵的滑动轴承以所输送的介质进行润滑,所以应根据不同的介质及使用工况,选用不同的材质制作轴承。

        5、保护措施

        当磁力传动器的从动部件在过载情况下运行或转子卡死时,磁力传动器的主、从动部件会自动滑脱,保护机泵。此时磁力传动器上的永磁体在主动转子交变磁场的作用下,将产生涡损、磁损,造成永磁体温度升高,磁力传动器滑脱失效。

      四、磁力泵内部循环

        磁力泵的磁损主要表现为金属隔离套处的热量积聚而导致温度的升高,为了消散热量及避免所输送液体在磁转子处汽化,必须要有定的冷却流量给它降温。另外,由于磁力泵中的轴承为滑动轴承(碳化硅),碳化硅滑动轴承正常工作时需要稳定的液流形成个液膜,这个液膜的形成需要磁力端提供的合适的温度和压力,因此滑动轴承也需要定的冷却润滑量。
        综上所述,磁力泵需要个比较科学的内循环来保证磁力泵的安全平稳的运行,下面介绍两类常规结构的内循环方式:
        注:A、 —代表叶轮入口;B、—代表叶轮出口;C、—代表内转子背叶片;D、—代表叶轮背叶片。绿色路径为内循环和冷却路线图。

        第类:高进低出

        A:冷却介质由叶轮出口进入,分两路流回低压区。主流冷却介质流经内转子与隔离套间隙、轴心孔回到叶轮入口;另小部分介质流经滑动轴承经叶轮平衡孔回到低压区。这种循环方式为内磁力泵内循环的常规循环方式。
        B:冷却介质从叶轮出口进入,分两路流回低压区。主流冷却介质流经内转子与隔离套间隙、轴心孔、经叶轮平衡孔回到低压区;另小部分介质流经滑动轴承,经叶轮平衡孔回到低压区。这种循环方式兼顾效率与介质特性,考虑比较全面,为磁力泵内循环的选方案。

        第二类:高进高出

        A:冷却介质从叶轮出口进入,分两路流回高压区。主流冷却介质由轴心孔进入,经内转子辅助叶轮加压,流经内转子与隔离套间隙至叶轮出口;另小部分介质流经滑动轴承后由平衡口进入叶轮。
        B:冷却介质从叶轮出口进入,分两路流回高压区。主流冷却介质从叶轮出口、流经内转子与隔离套间隙,经叶轮背叶片加压输出至叶轮出口;另小部分介质流经滑动轴承后由叶轮背叶片加压到叶轮出口。

        第三类:循环方式

        也称为逆循环方式,作为易汽化介质的内循环方案,由于增加了辅助叶轮也使磁力泵的整体效率有所下降。

      五、磁力泵的点

        同使用机械密封或填料密封的离心泵相比较,磁力泵具有以下点。
        1、泵轴由动密封变成封闭式静密封,彻底避免了介质泄漏。
        2、无需立润滑和冷却水,降低了能耗。
        3、由联轴器传动变成同步拖动,不存在接触和摩擦。功耗小、效率高,且具有阻尼减振作用,减少了电动机振动对泵的影响和泵发生气蚀振动时对电动机的影响。
        4、过载时,内、外磁转子相对滑脱,对电机、泵有保护作用。

      六、材质和选用

        1、泵般选用耐腐蚀、高强度的工程塑料、刚玉陶瓷、不锈钢等作为制作材料,具有良好的耐腐蚀性能,并可以使被输送的介质免受污染。如CQB系列磁力泵的接触被输送液体部分是由抗化学品的氟塑料合金制造。氟塑料合金由可热塑加工的超高分子量聚全氟乙丙烯和种以上其他塑料共混组成,可加人填料。如由超高分子量聚全氟乙丙烯和聚四氟乙烯组成的塑料合金,前者占重量比为0.1%99.9%,后者占重量比为99.9%0.1%,采用干粉共磨或干粉湿法共磨的共混方法制造。用热压或冷压烧结等方法加工成各种制品,克服了聚四氟乙烯冷流和易变形缺点,可延长使用寿命。
        2、磁力泵的轴承是浸没在输送介质中,并用输送介质润滑和冷却。内较为常用的轴承多为石墨和增强塑料。石墨特别是浸渍石墨具有良好的自润滑性、耐热腐蚀、摩擦系数低、应用范围很广,但石墨较脆,强度也较低,对轴的弯曲和局部过载很敏感,应特别注意。以钢为基体、多孔性青铜为中间层、塑料为表面层的三层复合轴承抗压强度高、摩擦系数小、尺寸稳定,消音减震,近年来得到应用。

      七、运行注意事项

        1、防止颗粒进入

       (1)不允许有铁磁杂质、颗粒进入磁力传动器和轴承摩擦副。
       (2)输送易结晶或沉淀的介质后要及时冲洗(停泵后向泵腔内灌注清水,运转1min后排放干净),以保障滑动轴承的使用寿命 。
       (3)输送含有固体颗粒的介质时,应在泵流管入口处过滤。

        2、防止退磁

        (1)磁力矩不可设计得过小。
        (2)应在规定温度条件下运行,严禁介质温度超标。可在磁力泵隔离套外表面装设铂电阻温度传感器检测环隙区域的温升,以便温度超限时报警或停机。

        3、防止干摩擦

        (1)严禁空转。
        (2)严禁介质抽空。
        (3) 在出口阀关闭的情况下,泵连续运转时间不得超过2min,以防磁力传动器过热而失效。

      八、磁力泵的操作程序

        1、开泵程序:开车前打开进口阀门,将泵内灌满须输送的液体;关闭出口阀;点动电扬机,检查泵的转向是否正确;泵启动后,出口阀应缓慢开启,待泵达到正常运行状态后,再将出口阀调到所需开度。试运转5~10min,如无异常,可投入运行。
        2、停车程序:关闭出口阀门;切断电源;关闭进口,长期停机不用时,清洗泵内流道并切断电源。

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