磁力泵退磁原因分析及改進措施

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1、中國石化集團高級技師考評專題技術總結（論文）題目:磁力泵退磁原因分析及改進措施姓名：單位：中國石化集團工種：機泵維修鉗工評價成績：評價人姓名：評價人技術資格：中國石化集團高級技師茂名培訓基地2010 年07月磁力泵退磁原因分析及改進措施摘要：本文介紹了磁力泵的工作原理、基本結構、總結了使用中應注意的有關事項。對磁力 泵退磁的原因進行了分析，發現主要原因是由于滑動軸承與推力盤和轉軸之間發生干摩擦而 導致事故發生的。根據磁力泵的工作原理和結構特點，提出了將泵軸由半空心改為全空心、 回流孔改為通孔，同時將葉輪進行切割，并安裝保護裝置的改進措施。關鍵詞：磁力泵 退磁原因 解決方法 注意事項前言隨著科技

2、進步和企業發展，根據清潔生產和安全環保的需要，我單位分批更 新投用了磁力泵。其中純苯裝火車泵（主要特性參數見表1）在安裝完畢后進行 調試時，多次發生退磁現象，每次解體后都是滑動軸承嚴重磨損，內磁轉子因高 溫退磁。生產廠家多次更換配件重新調試依舊發生類似情況。表1 MTCEP125100250A 型磁力泵特性參數項目參數型號MTCEP125100250A介質純苯揚程/m61轉速/rpm2950流量/m3h-1180出口壓力/MPa0.81、磁力泵的工作原理及優點11 磁力泵工作原理磁力泵是應用現代磁力學原理，利用磁體能吸引鐵磁物質以及磁體或磁場之 間有磁力作用的特性進行工作的。是傳動技術、材料技

3、術、制造技術合成的結晶。 電動機通過外部聯軸器和外磁轉子聯在一起，葉輪和內磁轉子聯在一起。在外磁 轉子和內磁轉子之間設有一個全密封的隔離套，隔離套緊固在泵蓋上，將內、外 磁轉子完全隔開，使所輸送的介質以靜密封的形式封閉在泵體內，不會泄露。當 電機帶動外磁轉子旋轉時，由于內、外磁轉子永磁極間的相互吸引與排斥作用， 帶動內磁轉子一起旋轉，從而驅動泵軸旋轉，達到輸送液體的工作目的。磁力驅 動技術的應用徹底解決了機械傳動泵的軸封泄漏問題。1. 2磁力泵的優點1）泵軸由動密封變成封閉式靜密封，徹底避免了介質泄漏。2）無需冷卻水，降低了能耗。3）動力傳動不存在接觸和摩擦，功耗小。2、磁力泵的結構磁力泵由泵

4、、磁力耦合器、電動機三大部分組成，泵的結構簡圖如圖1所示。圖1磁力泵結構簡圖1泵殼2葉輪3隔板4隔離套5外磁轉子6內磁轉子7泵軸磁力傳動由磁力耦合器來完成，磁力耦合器主要包括內磁轉子、外磁轉子及 隔離套等零部件，是磁力泵的核心部件。磁力耦合器的結構、磁路設計、及其各 零部件的材料關系到磁力泵的可靠性，磁傳動效率及壽命。2. 1內、外磁轉子內磁轉子用粘合劑牢固地固定在導環上，并用不銹鋼包套將內磁轉子和介質 隔離，以保護其內部的磁力機件。這樣永磁機件就被封裝了起來而不會接觸到介 質，包套最小厚度應為0.4mm，其材料應選用非磁性的材料，并適用于輸送的介 質。外磁轉子也用粘合劑牢固地固定在外磁鋼環上

5、。為防止裝配時外磁鋼的損壞，外磁鋼內表面也覆以包套。磁力耦合器多用釹鐵硼稀土型磁性材料，缺點是使用溫度僅為120 C，且磁穩定性相對較差。22 隔離套隔離套位于內、外磁轉子之間，將內、外磁轉子完全隔開，介質封閉在隔離 套內。隔離套的厚度與工作壓力和使用溫度有關，太厚則增加內、外磁轉子的間 隙尺寸，從而影響磁傳動效率，太薄則影響強度。隔離套有金屬和非金屬兩種， 金屬隔離套存在渦流損失，非金屬隔離套無渦流損失。金屬隔離套應選用高電阻 率的材料，也可選用奧氏體不銹鋼，其厚度一般應大于或等于 1.0mm。23 滑動軸承磁力泵的滑動軸承起到轉子徑向支撐、軸向定位的作用。它是依靠所輸送的 介質來進行冷卻和

6、潤滑的，因此滑動軸承性能好壞將直接決定著磁力泵的使用壽 命。磁力泵一般采用碳化硅軸承，其承載能力高，且具有極強的耐沖蝕、耐化學 腐蝕、耐磨損性?；瑒虞S承的內側一般開有螺旋槽，螺旋槽的潤滑性能好于直槽, 但是其流通雜質和散熱性能沒有直槽好 ,一些軸承廠家都是開組合槽，能夠達到 良好的潤滑和冷卻效果。3、磁力泵退磁原因分析磁力泵由于是新設備、新技術，而且運行時對工藝、操作的要求非?？量?。 事故發生后生產廠家對我們的工藝流程和操作提出質疑，為了徹底將磁力泵退磁 原因分析清楚，我們做了以下工作。首先對外部工藝流程系統和司泵操作規程進 行了檢查。1）對從儲罐到泵的入口管線和泵的出口到裝火車管線進行了認真

7、細致地檢查， 通過工藝流程檢查和確認，確定我們的工藝流程沒有錯誤，排除了工藝系統 的原因。2）對泵入口前面的過濾器進行了檢查，并沒有發現任何雜質，因此排除了入口堵塞的可能。3）對磁力泵進行了充分灌泵和徹底排空，否定了泵內存在空氣的判斷。4）當時付料儲罐的液位 8.6 米，不存在低液位付料。5）罐區付料作業、裝火車裝車作業的工藝人員嚴格按照操作規程操作，不存在違章作業。6）罐區司泵員操作時嚴格執行操作規程，而且廠家技術人員也在現場，不存在誤操作。在排除了工藝流程系統和操作因素的原因以后，我們又對磁力泵的自身結構 設計進行了認真細致地分析。由于磁力泵的滑動軸承是以所輸送的介質進行潤滑冷卻的，因此運

8、轉時， 潤滑流道必須提供足夠流量的介質對內磁轉子與隔離套之間的環隙區域和滑 動軸承與推力盤、轉軸之間的摩擦副進行潤滑冷卻。而生產廠家只在一對滑 動軸承之間即泵軸的中間部位開一個回流孔，而且軸和回流孔都不是通孔，這樣 將使通過摩擦副的冷卻潤滑介質流量不夠，產生的熱量不能及時帶走，不能 建立并保持良好的液體摩擦狀態。自潤滑冷卻不好造成滑動軸承干摩擦導致 抱軸，而外磁轉子繼續旋轉產生熱量。在內磁轉子工作極限溫度以下（釹鐵 硼為120），其傳遞能力的下降是可逆的，而在極限溫度以上則是不可逆的。 即內磁轉子冷卻后，喪失的傳遞能力再也不能恢復，使內磁轉子逐步失去 磁性，最終導致內磁轉子出現高溫退磁。因此磁

9、力泵的自潤滑系統設計缺陷 是造成退磁的主要原因。改造前泵軸的結構簡圖如圖 1 所示圖 1 改造前泵軸的結構簡圖除了磁力泵自身設計缺陷以外，我們還根據介質的性質，做了以下分析。1）所輸送的介質（純苯）易揮發，溫度升高容易汽化。而且隔離套內的內磁轉 子和隔離套在運行中都會產生熱量， （內磁轉子與隔離套之間的環隙區域由 于渦流產生高熱量）這將使工作溫度升高。由于磁力泵自身設計缺陷導致 潤滑冷卻不好，如果介質進到泵里的溫度高于進口壓力所對應的汽化溫度，則 會使介質產生汽化，形成氣泡，這對輸送易汽化液體的磁力泵會產生很大的 安全隱患。2）介質獲得的靜壓能過低導致汽化溫度降低而發生嚴重汽蝕使介質斷流，發生

10、 干摩擦導致軸承燒毀抱軸。泵在運轉時葉輪內部的壓力是不同的，磁力泵由于 離心力的作用使入口處的壓力最低，但是當低于工作狀態下的飽和蒸汽壓 力時介質就會產生汽蝕。當泵剛開始發生汽蝕時，汽蝕區域較小，對泵的 正常工作沒有明顯影響，在泵的性能曲線上也沒有明顯反映。但當汽蝕發 展到一定程度時，汽泡大量產生，堵塞流道，使泵內液體流動的連續性遭 到破壞最后造成泵的抽空斷流而發生干摩擦，由于冷卻失效隔離套渦流損 失發熱嚴重，將導致介質溫度和內磁轉子的溫度急劇升高。根據以上分析我們將采取相應的措施加以預防。嚴重燒損的隔離套、退磁的內磁轉子見圖 2,燒損的滑動軸承見圖3, 燒損的隔離套見圖4。圖2嚴重燒損的隔離

11、套、退磁的內磁轉子圖3燒損的滑動軸承圖4燒損的隔離套4、改進措施如何改善磁力泵的自潤滑冷卻條件，防止摩擦副液膜不發生汽化導致干摩擦 是解決磁力泵內磁轉子退磁的關鍵。同時考慮到所輸送的介質有易揮發、汽化的 性質，可以根據能量守恒的原理，通過降低介質的速度能，提高靜壓能來提高介 質的汽化溫度，這樣可以對介質因溫度升高而汽化加以有效預防。根據以上思路, 提出將磁力泵軸和葉輪同時進行改造的方案，將有望能夠徹底解決磁力泵內磁轉 子退磁的問題。具體改造措施如下。1）將磁力泵軸由半空心改為全空心并且將回流孔鉆透改為通孔，以增加介質的冷卻潤滑過流量。改造后泵軸的結構簡圖 5 所示圖 5 改造后泵軸的結構簡圖2

12、）安裝時使一對滑動軸承的螺旋槽（螺旋槽幫助介質沖洗和潤滑轉軸，螺 旋槽的旋向要特別關注）的旋向相吻合，使冷卻介質流動更加流暢，外磁轉子高 速旋轉感應渦電流產生的熱量能及時帶走，改善滑動軸承與泵軸和推力環的冷 卻潤滑效果，使摩擦副之間維持一層液膜，實現液體摩擦。3）將葉輪進行切割。在保證效率基本不變的情況下將葉輪切割，一方面 可以通過降低液體的速度能，提高靜壓能來提高介質的汽化溫度；另一方面也可 以減少外部能量的傳入，以免介質溫度提高而汽化。同時還擴大了磁力泵的操作 范圍，減少了工藝波動對泵的影響。4）安裝磁力泵保護系統，當磁力傳動器的從動部件在過載情況下運行或 內磁轉子因抱軸卡住時，磁力傳動器

13、的主、從動部件會自動滑脫保護機泵。 5、磁力泵運行中的注意事項1）開泵前灌泵一定要充分，徹底將泵內氣體排出。2）因磁力泵的軸承是依靠被輸送的介質進行冷卻和潤滑的， 所以絕對禁止 空轉，嚴禁介質抽空，否則會引起軸承干摩擦損壞及泵內溫度急劇升高， 導致內磁轉子退磁。3）被輸送介質中若含有固體顆粒，泵入口要加過濾網，如含有鐵磁質微 粒需加磁性過濾器。4）轉子組件及驅動組件有較高的磁性，在組裝和拆卸時，應當考慮磁力范圍，它可能對電力及電子裝置產生一定的影響，注意保持一定的距離。5）泵運行中嚴禁用任何物體碰外磁轉子。6）磁力泵不能在泵出口閥門關閉的情況下長時間運行，否則將損壞泵內軸承及 磁鋼。7）不得用

14、吸入管路上的閥門來調節流量，避免發生汽蝕。8）在出口閥關閉的情況下，泵連續運轉時間不得超過 2min ，以防磁力傳 動器過熱而退磁失效。9）磁力泵正常運行 1000 小時后，應拆檢軸承和推力環的磨損情況，并更換不宜再用的易損件。6、結論：改進后的磁力泵于 2008 年 10月投入使用至今，一直運行良好，已經避免 了退磁事故的發生。保證了磁力泵的安全長周期運行，減輕了維修人員的勞動 強度，降低了維修費用，確保了安全生產。參考文獻1】 林昌基. 機泵維修鉗工. 北京：中國石化出版社，20082】 馬棲林. 常用化工設備故障分析及處理. 北京：機械工業出版社， 20073】 涂文義. 泵類設備維修問答. 北京：機械工業出版社，2007