磁力泵相关知识.doc

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
磁力泵是电机和水泵一体的， 不但安装方便而且极大的节省了安装空间，同时也减少了电机和水泵单独安装过程中有可能出现的一系列问题.　
　　磁力联轴器传动泵(简称磁力驱动泵)最早是在1947年由英国HMD公司的Geoffrey Howard研制成功的。几年后西德的Franz Klaus也相继开发成功。最先使用磁力驱动泵的两家公司是英国的帝国化学工业公司和德国的拜尔化学公司。开发磁力泵的最初目的是为了保护从事化工、核动力、国防等工业现场人员的安全和健康。
20世纪70年代中期以后由于稀土钴(1978年)、最强有力的钕铁硼(1983年)等新一代永磁铁和碳化硅轴承技术的开发使磁力驱动泵的技术水平有了极大的提高。据国外样本和文献资料显示，磁力驱动泵的流量现在可达1150m3/h；扬程达500m；介质温度范围-120℃～450℃；粘度极限100～200cp；介质中磨蚀性固体颗粒含量可达1.5%(按重量)固体颗粒粒度可达100μm；采取特殊措施后, 泵能输送含20%不溶性固体物的渣浆,固体物直径可达20mm；系统压力可达450bar[1]。
磁力泵的工作原理
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、外两磁极处于异极相对，即两个磁极间的位移角Φ＝0，此时磁系统的磁能最低；当磁极转动到同极相对，即两个磁极间的位移角Φ＝2π/n，此时磁系统的磁能最大。去掉外力后，由于磁系统的磁极相互排斥，磁力将使磁体恢复到磁能最低的状态。于是磁体产生运动，带动磁转子旋转。
变频器在磁力泵上的节能改造应用
磁力泵在启动时，电机的电流会比额定高5-6倍的，不但会影响电机的使用命而且消耗较多的电量。系统在设计时在电机选型上会留有一定的余量，电机的速度是固定不变，但在实际使用过程中，有时要以较低或者较高的速度运行，因此进行变频改造是非常有必要的。变频器可实现电机软启动、通过改变设备输入电压频率达到节能调速的目的，而且能给设备提供过流、过压、过载等保护功能。国内比较有名气变频器厂家有三.晶、英威腾等
结构特点
永磁体
　　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，在同极相接近时也不会发生退磁现象，是一种很好的磁场源。
隔离套
　　在采用金属隔离套时，隔离套处于一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； 一材料的电阻率； —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。
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℃。
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。
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。
磁力泵的优点
磁力泵是一种通过磁力传动器(磁力联轴器)来实现无接触力矩传递从而以静密封取代动密封，使泵达到完全无泄漏。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。
　　同使用机械密封或填料密封的离心泵相比较，磁力泵具有以下优点：
　　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．无需独立润滑和冷却水，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。
　　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。
磁力泵的种类
目前国内厂家的磁力泵大致可分为：不锈钢磁力泵、工程塑料磁力泵、氟塑料磁力泵、耐高温磁力泵、多级磁力泵等几大类。
磁力泵的种类很多，在设计装置设备时，要确定泵的用途和性能参数并选择泵型。那么以什么原则来选购磁力泵呢？依据又是什么？
　　一 、 泵选型原则
　　1、使所选泵的型式和性能符合装置流量、扬程、压力、温度、汽蚀余量、吸程等工艺参数的要求。
　　2、必须满足介质特性的要求
　　对输送易燃、易爆有毒或贵重介质的泵，要求轴封可靠或采用无泄漏泵，如磁力驱动泵（无轴封，采用隔离式磁力间接驱动） 。
　　对输送腐蚀性介质的泵，要求对流部件采用耐腐蚀性材料，如氟塑料耐腐蚀泵。
　　对输送含固体颗粒介质的泵，要求对流部件采用耐磨材料，必要时轴封用采用清洁液体冲洗。
　　3、机械方面要求可靠性高、噪声低、振动小。
　　4、正确计算泵采购的投入成本，对泵生产厂家进行考察，要求其设备质量好，售后服务好，备件能及时供应。
　　二、如何正确计算采购泵的投入成本
　　初次采购，货比三家，精确的计算泵的价格，然后选择能够达到自己要求的价格的产品。但对于用户而言，磁力泵在使用过程中起到的作用远远高于当初购买它而花费的成本，这样，必须将泵出现问题和故障时浪费的工作时间和维修费用也计算到整体成本当中去；同样的，泵在运转过程中将耗费大量的电能，长年累月下来，一台小小的泵消耗的电能是让人咂舌的。
　　经过国外一些泵厂对售出产品的跟踪调查显示，磁力泵在其使用寿命中耗费的最大资金不是初次的采购成本，也不是维护费用，而是其消耗的电能。吃惊的发现原来泵消耗的电能价值已经远远超过了其本身的采购成本和维护费用，再考虑到其本身的使用效率、噪音、人工维护等原因，我们还有什么理由去购买那些质次价低的的“水货”产品呢？
　　其实某种类型的泵的原理都是一样的，里面的结构、部件也是大同小异，最大的差异体现在部件的选材、做工和质量。和其他产品不一样的是，泵的部件成本差异是十分显著的，差距大到一般人都无法想象。比如一个很小的轴封，便宜的几毛钱就可以买到，而好的产品却要几十甚至上百元，可想而知采用这两种产品制造出来的产品差距有多大，而让人担忧的是，在前期使用过程中它们几乎是没有差别的。上百上千倍的价格差距体现在产品的性能和使用期限上。短命（几个月）、噪音（一两个月后出现）、漏液（两三个月后出现）等现象接连不断的发生，让许多用户后悔开始不该省了那几十块钱。而使用过程中的大噪音和高热量实际上是宝贵的电能转换为了没有用的动能（机械摩擦）与热能，实际做的有效功（抽水）却少得可怜。
　　磁力泵的注意事项
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。
　　4．不可用在有压力的系统中
　　由于磁力泵泵腔中存在一定的间系及磁力泵内使用的是“静轴承”，由此该系列泵绝不可以使用在有压力的系统中，正压与负压均不可行。
　　（1）因磁力泵轴承的冷却和润滑是靠被输送的介质，所以绝对禁止空运转，同时避免在工作中途停电后再启动时所造成时空载运转。
　　（2）被输送介质中，若含有固体颗粒，泵入口要加过滤网：如含有铁磁质微粒，需加磁性过滤器。
　　（3）泵在使用中环境温度应小于40℃，电机温升不得超过75℃。
　　（4）被输送的介质及其温度应在泵材允许范围内。工程塑料泵的使用温度<60℃，金属泵的使用温度<100℃，输送吸入压力不大于0.2MPa，最大工作压力1.6MPa，密度不大于1600Kg／m3，粘度不大于30X10-6m2／S的不含硬颗粒和纤维的液体。
　　（5）对于输送液为易沉淀结晶的介质，使用后应及时清洗，排净泵内积液。
（6）磁力泵正常运行1000小时后，应拆检轴承和端面动环的磨损情况，并更换不宜再用的易损件。
磁力泵常见故障问题分析
(1)磁力泵轴折断。CQB型磁力泵的泵轴采用的材料是99%的氧化铝瓷，泵轴折断的主要原因是，因为泵空运转，轴承干磨而将轴扭断。拆开泵检查时可看到轴承已磨损严重预防泵折断的主要办法是避免泵的空运转。
　　(2)磁力泵轴承损坏。CQB磁力泵的轴承采用的材料是高密度碳，如遇泵断水或泵内有杂质，就会造成轴承的损坏。圆筒形联轴器内外磁转子间的同轴度要求若得不到保证，也会直接影响轴承的寿命。
　　(3)磁力泵打不出液体。磁力泵打不出液体是泵最易出现的故障，其原因也较多。首先应检查泵的吸入管路是否有漏气的地方，检查吸入管内空气是否排出，磁力泵内灌注的液体量是否足够，吸人管内是否有杂物堵塞，还应查一查泵是否反转(尤其是在换过电机后或供电线路检修过后)，还应注意泵的吸上高度是否太高。通过以上检查若仍不能解决，可将泵拆开检查，看泵轴是否折断，还应检查泵的动环、静环是否完好，整个转子可否少量轴向移动。若轴向移动困难，可检查炭轴承是否与泵轴结合的过于紧密。
　　值得注意的是，磁力泵修了几遍查不出问题，应注意磁联轴器的工作是否正常。轴承、内磁转子和隔套在运行中都会产生热量，这将使工作温度升高，一方面使传递的功率下降，另一方面对输送易汽化液体的磁力泵会产生很大的麻烦。磁钢传递的功率随温度的升高是一条连续下降的曲线，通常，在磁钢工作极限温度以下，其传递能力的下降是可逆的，而在极限温度以上则是不可逆的，即磁钢冷却后，丧失的传递能力再也不能恢复。特殊情况下在磁力联轴器出现滑脱(失步)时，隔套中的涡流热量会急剧增长，温度急剧上升，如不及时处理，会引起磁钢退磁，使磁力联轴器失效。因此磁力泵应设计可靠的冷却系统。对不易汽化的介质，冷却循环系统一般由叶轮出口或泵出口引出液流，经轴承和磁传动部分回到吸人口，对易汽化的介质，应增加换热器或将液流引到泵外的贮罐，避免热量回到吸人口，对有固体杂质或铁磁性杂质的介质，应考虑过滤，对高温介质，则应考虑冷却，以保证磁力联轴器不超过工作极限温度。
　　在考虑转速是否够时，先要检查电机本身的转速是否正常，可用转速计进行测量，在电机转速正常的情况下，可考虑是否会出现磁力联轴器的滑脱。
　　(4)扬程不足。造成这种故障的原因有:输送介质内有空气，叶轮损坏，转速不够，输送液体的比重过大，流量过大。
(5)流量不足。造成流量不足的主要原因有:叶轮损坏，转速不够，扬程过高，管内有杂物堵塞等。
技术标准
SHS 03060-2004《磁力泵维护检修规程》
　　HG/T 2730-1995《磁力驱动离心式化工流程泵》
　　JB/T8400-1996《无泄漏磁力传动塑料自吸泵》
　　JB/T 7742-1995《小型磁力传动离心泵》
　　SH/T3148-2007《石油化工无密封离心泵工程技术规定》
　　HI4.1-4.6-2000《无密封旋转式泵.术语、定义、应用、操作和测试》
　　HI5.1-5.6-2000《无密封离心泵.术语、定义、应用、操作和测试》
　　NF E44-160-2003《无密封旋转动力泵.II级.规范》
API685-2000《石油、重化学和天然气工业用无密封式离心泵》

磁力泵的注意事项　
　　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。(3)不可用在有压力的系统中　
　　由于磁力泵泵腔中存在一定的间系及磁力泵内使用的是“静轴承”，由此该系列泵绝不可以使用在有压力的系统中，正压与负压均不可行。　
　　（一）因磁力泵轴承的冷却和润滑是靠被输送的介质，所以绝对禁止空运转，同时避免在工作中途停电后再启动时所造成时空载运转。
　　（二）被输送介质中，若含有固体颗粒，泵入口要加过滤网：如含有铁磁质微粒，需加磁性过滤器。 （三）泵在使用中环境温度应小于40℃，电机温升不得超过75℃。
　　（四）被输送的介质及其温度应在泵材允许范围内。工程塑料泵的使用温度<60℃，金属泵的使用温度<100℃，输送吸入压力不大于0.2MPa，最大工作压力1.6MPa，密度不大于1600Kg／m3，粘度不大于30X10-6m2／S的不含硬颗粒和纤维的液体。
　　（五）对于输送液为易沉淀结晶的介质，使用后应及时清洗，排净泵内积液。
　　（六）磁力泵正常运行1000小时后，应拆检轴承和端面动环的磨损情况，并更换不宜再用的易损件。
　　磁力泵常见故障问题分析　　
　　1．磁力泵因气蚀而导致的问题：泵产生气蚀的原因主要有泵入口管阻大、输送介质气相较多、灌泵不充分、泵入口能头不够等原因。气蚀对泵的危害最大，发生气蚀时泵剧烈振动，平衡严重破坏，将导致泵轴承、转子或叶轮损坏。这是磁力泵故障发生的常见原因。　
　　2． 无介质或输送介质流量小：使转子主轴与稳定轴承干摩，烧碎轴承。磁力泵是由输送介质给滑动轴承提供润滑和冷却的，在没有开入口阀或出口阀的情况下，滑动轴承因无输送介质润滑和冷却而导致高温从而损坏。　
　　4． 隔离套损坏：磁力泵的磁力联轴器是由泵所输送介质冷却的，如果介质中有硬质颗粒，很容易造成隔离套划伤或划穿，有时如果维护方法不当也有可能造成隔离套的损坏。
　　磁力泵的种类　
　　目前国内厂家的磁力泵大致可分为：立申不锈钢磁力泵、工程塑料磁力泵、立申氟塑料磁力泵、耐高温磁力泵、多级磁力泵等几大类。　
　　磁力泵运行注意事项:　
　　磁力泵有点多多，但在运行过程中，要注意以下几点：　
　　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。磁力泵的优点介绍:磁力泵是一种通过磁力传动器(磁力联轴器)来实现无接触力矩传递从而以静密封取代动密封，使泵达到完全无泄漏。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。
　　同使用机械密封或填料密封的离心泵相比较，磁力泵具有以下优点：　
　　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．无需独立润滑和冷却水，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。　
　　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。