不锈钢磁力泵由于是新设备、新技术,而且运行时对工艺、操作的要求非常苛刻。事故发生后生产厂家对我们的工艺流程和操作提出质疑,为了彻底将磁力泵退磁原因分析清楚,我们做了以下工作。
首先对外部工艺流程系统和司泵操作规程进行了检查。不锈钢磁力泵退磁原因及处理方法:
(1)对从储罐到泵的入口管线和泵的出口到装火车管线进行了认真细致地检查,通过工艺流程检查和确认,确定我们的工艺流程没有错误,排除了工艺系统的原因。
(2)对泵入口前面的过滤器进行了检查,并没有发现任何杂质,因此排除了入口堵塞的可能。
(3)对磁力泵进行了充分灌泵和彻底排空,否定了泵内存在空气的判断。
(4)当时付料储罐的液位8.6米,不存在低液位付料。
(5)罐区付料作业、装火车装车作业的工艺人员严格按照操作规程操作,不存在违章作业。
(6)罐区司泵员操作时严格执行操作规程,而且厂家技术人员也在现场,不存在误操作。
在排除了工艺流程系统和操作因素的原因以后,我们又对磁力泵的自身结构设计进行了认真细致地分析:由于磁力泵的滑动轴承是以所输送的介质进行润滑冷却的,因此运转时,润滑流道必须提供足够流量的介质对内磁转子与隔离套之间的环隙区域和滑动轴承与推力盘、转轴之间的摩擦副进行润滑冷却。而生产厂家只在一对滑动轴承之间即泵轴的中间部位开一个回流孔,而且轴和回流孔都不是通孔,这样将使通过摩擦副的冷却润滑介质流量不够,产生的热量不能及时带走,不能建立并保持良好的液体摩擦状态。自润滑冷却不好造成滑动轴承干摩擦导致抱轴,而外磁转子继续旋转产生热量。在内磁转子工作极限温度以下(钕铁硼为120℃),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。即内磁转子冷却后,丧失的传递能力再也不能恢复,使内磁转子逐步失去磁性,终导致内磁转子出现高温退磁。因此磁力泵的自润滑系统设计缺陷是造成退磁的主要原因。除了磁力泵自身设计缺陷以外,我们还根据介质的性质,做了以下分析。
(1)所输送的介质(纯苯)易挥发,温度升高容易汽化。而且隔离套内的内磁转子和隔离套在运行中都会产生热量,(内磁转子与隔离套之间的环隙区域由于涡流产生高热量)这将使工作温度升高。由于磁力泵自身设计缺陷导致润滑冷却不好,如果介质进到泵里的温度高于进口压力所对应的汽化温度,则会使介质产生汽化,形成气泡,这对输送易汽化液体的磁力泵会产生很大的安全隐患。
(2)介质获得的静压能过低导致汽化温度降低而发生严重汽蚀使介质断流,发生干摩擦导致轴承烧毁抱轴。泵在运转时叶轮内部的压力是不同的,磁力泵由于离心力的作用使入口处的压力低,但是当低于工作状态下的饱和蒸汽压力时介质就会产生汽蚀。当泵刚开始发生汽蚀时,汽蚀区域较小,对泵的正常工作没有明显影响,在泵的性能曲线上也没有明显反映。但当汽蚀发展到一定程度时,汽泡大量产生,堵塞流道,使泵内液体流动的连续性遭到破坏后造成泵的抽空断流而发生干摩擦,由于冷却失效隔离套涡流损失发热严重,将导致介质温度和内磁转子的温度急剧升高。
根据以上分析我们将采取相应的措施加以预防。
如何改善磁力泵的自润滑冷却条件,防止摩擦副液膜不发生汽化导致干摩擦是解决磁力泵内磁转子退磁的关键。同时考虑到所输送的介质有易挥发、汽化的性质,可以根据能量守恒的原理,通过降低介质的速度能,提高静压能来提高介质的汽化温度,这样可以对介质因温度升高而汽化加以有效预防。
根据以上思路,提出将磁力泵轴和叶轮同时进行改造的方案,将有望能够彻底解决磁力泵内磁转子退磁的问题。具体改造措施如下:
(1)将磁力泵轴由半空心改为全空心并且将回流孔钻透改为通孔,以增加介质的冷却润滑过流量。
(2)安装时使一对滑动轴承的螺旋槽(螺旋槽帮助介质冲洗和润滑转轴,螺旋槽的旋向要特别关注)的旋向相吻合,使冷却介质流动更加流畅,外磁转子高速旋转感应涡电流产生的热量能及时带走,改善滑动轴承与泵轴和推力环的冷却润滑效果,使摩擦副之间维持一层液膜,实现液体摩擦。
(3)将叶轮进行切割。在保证效率基本不变的情况下将叶轮切割,一方面可以通过降低液体的速度能,提高静压能来提高介质的汽化温度;另一方面也可以减少外部能量的传入,以免介质温度提高而汽化。同时还扩大了磁力泵的操作范围,减少了工艺波动对泵的影响。
(4)安装磁力泵保护系统,当磁力传动器的从动部件在过载情况下运行或内磁转子因抱轴卡住时,磁力传动器的主、从动部件会自动滑脱保护机泵。
一、启泵时无介质
1、问题:吸入管线阀关闭,没有移开盲板。
措施:检查吸入管线阀是否完全打开,移开盲板。
2、问题:入口管线吸入不够或未完全灌满。
措施:重新灌满泵和吸入管线。
3、问题:倒灌时吸入管线有气泡,并且这些气泡由于管线布局问题不能够填满。
措施:检查管线布局。若是吸上装置吸入管线需不断向上倾斜,而倒灌装置的吸入管线需逐步的向下倾斜。
二、启泵时没有达到额定流量和额定扬程
1、问题:没有完全打开吸入管线阀。
措施:打开阀门。
2、问题:电机转速未与泵转速一致。
措施:检查电机。
3、问题:吸入端的过滤器堵塞。
措施:清理过滤器。
4、问题:吸入管路泄漏。
措施:排除吸入管路泄漏点。
5、问题:泵旋转方向错误。
措施:按照转向牌指示调整泵旋转方向。
6、问题:泵装置的扬程高于订货要求或标牌上规定的扬程。
措施:改变叶轮直径或更换。(检查电机的额定功率是否满足)。
7、问题:操作温度升高引起的流量下降,。
措施:通过增加吸入端的压力提高固有扬程,增大。降低泵的安装高度,增大。
8、问题:泵汽蚀。
措施:通过增加吸入端的压力提高固有扬程,增大。降低泵的安装高度,增大。
注意:汽蚀会引起滑动轴承损坏。绝不允许泵在此工况下运转。
三、电机过载
1、问题:扬程低于额定值。
措施:关闭排出阀以获得标牌上指定的流量。
2、问题:比重或转速高于要求值。
措施:与使用方工艺人员或电气人员联系。
四、启泵后出现噪声和振动
1、问题:电机和泵之间的联轴器没有正确安装和对中。
措施:重新找正。
注意:在移开联轴器罩前,确保电机处于关闭状态并不能自启动。
2、问题:底座刚性不够。
措施:加固泵和电机的地脚区域。
3、问题:地脚螺栓松动。
措施:锁紧地脚螺栓。
五、长时间运行后泵出现噪声和振动
1、问题:泵滚动轴承磨损。
措施:更换滚动轴承。使用原产地的新轴承。
2、问题:电机滚动轴承磨损。
措施:根据电机安装使用说明书更换轴承。
六、滚动轴承发热
1、问题:弹性联轴器未对中。
措施:重新找正。
2、问题:润滑油对滚动轴承的润滑和冷却不足。
措施:更换或加注润滑油。
磁力泵(磁力驱动泵)主要由泵头、磁力传动器、电动机、连接底板等几部分零件组成。
磁力泵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,实现动力的无接触同步传递,将容易泄露的动密封结构转化为零泄漏的静密封结构。
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。
磁力泵是属于化工泵领域的一个分支,可以输送氯碱、氯苯、化成箔、酸洗、农药、医药、等行业强腐蚀性介质的输送。
磁力泵是一种将永磁联轴的工作原理应用于离心泵的新产品。
结构特点
1.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。
2.隔离套
磁力泵在采用FRPP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。
3.冷却润滑液流量的控制
磁力泵泵运转时,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,所以不锈钢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。