二联合702磁力泵隔离套泄漏及磁鼓消磁原因分析
二联合702磁力泵隔离套泄漏及磁鼓消磁原因分析
单位：机泵车间
姓名：陈刚
日期：2011年4月19日
二联合702磁力泵隔离套泄漏及磁鼓消磁原因分析
摘要：在我厂许多装置上都装有磁力泵，该论文通过对磁力泵的结构和特点。对二联合702磁力泵隔离套经常泄露及磁鼓经常消磁进行了分析，且对隔离套进行了改造，及对生产工艺改造。
关键词：隔离套 磁鼓 介质结晶颗粒 介质 涡流损失
前言
洛阳石化二联合702磁力泵是脱硫醇装置的重要设备，为五联合装置提供原料，所打介质为强碱，具有很强的腐蚀性，，故而采用无泄露的磁力泵。而最近一段经常出现隔离套的泄露及磁鼓消磁，严重威胁了人员和设备的安全，并且影响了下游的正常生产和不必要的财产损失。所打介质为腐蚀性很的强碱，给检修带来了很多的不变（影响检修人员的安全）及增加了工人的劳动强度，在这种情况下，对702磁力泵隔离套的泄露及磁鼓消磁的原因进行分析迫在眉睫。
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
根据磁力泵的工作原理、结构特点、运行注意事项，对隔离套经常泄露及磁鼓消磁的原因进行了以下几个方面的分析。
1.介质内有杂质，泵长时间抽空
由于磁力泵的性质，在运转时必须有少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的摩擦副进行冲洗，润滑冷却。如果所输送介质内含有固体颗粒或其它介质及长时间抽空，容易造成固体颗粒进入内转子和隔离套之间的环隙区域，及内磁转子做功时产生的热量无发被介质带走，进而造成固体颗粒与隔离套和内转子两者之间相互摩擦及内磁转子热量升高从而导致内磁鼓消磁，由于隔离套（很薄的钛合金，壁厚大约1.10mm）和转子材质的性质，很容易就会造成隔离套的划伤或划穿。而在几次检修工作中，都在隔离套底部圆周发现了细细的裂缝，长短不一，分析认为固体颗粒随内磁鼓的旋转摩擦所致，进而怀疑是由所输送介质中含有固体颗粒造成的。
但在几次现场检修中，并在隔离套和内转子之间发现了少量的金属小片（在泵壳中也有发现），同时也在中间发现了少量结晶固体颗粒。随后对泵入口处的滤网进行了清理检查，也同样发现了结晶固体颗粒或其他金属杂质。故而采取对原滤网进行了改造，更换为磁性过滤器，滤网的目数有原来的40目变为60目，并且每2个月进行检查清理。P702在更换了过滤器后，效果不是很好，运行时间不长（更换滤网前为1个半月，更换后为2个月）还是出现了隔离套多次的泄露。对滤网的更换只是延长了隔离套的使用寿命，并没有解决实际的根本原因。
2.装配中的失误
在检修中，装配内转子时，由于转子自身带有磁性，会把靠近转子周围附近的细小磁性杂质吸附在转子上，从而一起被组装到泵里面。泵在运行时，细小杂质就会随转子一起做圆周运动，此时，杂质就在转子和隔离套之间相互运动，长时间的工作就会造成隔离套的磨损。
在现实的工作中，确实在装配转子时，发现了内转子圆周和底部上面带有许多细小的杂质，而且很难清理干净（甚至有时会不太注意，而没有去清理），会有很小一部分随转子一起装入泵中，在泵工作中杂质在介质的冲刷和圆周运动中，就会毫无顺序的在隔离套和内转子之间摩擦，进而造成隔离套的损坏。为此，在检修组装内转子时，要在下边铺一张干净的布或胶皮达到转子与地面避免直接接触的目的，并且要仔细检查内转子上是否有杂质吸附在上面，从而使杂质远离转子，保证转子的干净。
3.隔离套的设计制造问题
由于磁力泵的性质，必须的有液体对滑动轴承和内转子冷却、润滑，冷却液的流量通常为泵设计流量的2%-3%，液体也会随之在隔离套里面流动，造成对隔离套底部的冲刷。通常满足制造磁力泵隔离套的材料分两大类:金属材料和非金属材料。金属材料有较高的机械强度，壁厚可控制在最薄，以减小内外磁转子的间隙，增大传动效率，同时降低隔套内部产生的电涡流损失。
而702磁力泵的隔离套是钛合金材质，是采用的底部和圆周焊接的直筒状，而隔离罩焊接是结构的薄弱点和腐蚀的敏感源。此隔离套的焊接的地方是平底与圆周的结合处，且隔离套的厚度很薄（大约1.10mm），而每次被更换的隔离套都是焊接缝处裂缝.。从而怀疑是隔离套壁厚太薄被介质的涡流冲刷以及焊接不当所致。
在采用金属隔离套时，磁力驱动器工作的时候隔离套处于一个正弦交变的磁场中，作为导体将产生环绕磁通量变化方向的涡电流，涡流的产生，一方面消弱了气隙磁场，降低了传递扭矩，另一方面涡流损耗一热量的形式释放出来，消耗原动机的能量。随着热量的积累，隔离套温度会迅速上升，导致磁钢退磁和承压原件强度降低。对于采用组合推拉磁路的磁力驱动器，文献（1）推导出隔离套中的涡流损失为
式中：----------涡流损失功率 w
t -------------隔离套的壁厚 m
L-----------磁化长度 m
r----------隔离套的半径 m
n-----------电机转速 r/min
---------磁感应强度 T
-------------电导率 s/m
由上式可知，我们要改变隔离套的厚度和尺寸必须考虑以下及个方面的考虑；
磁化长度L和磁场旋转半r的影响
这两个参数确定了内转子的长径比，在满足磁力传递扭矩的前提下，适当增加长径比是有利的，由隔离套引起的涡流损失与半径的三次方正正比，减小半径不仅能够减少涡流损失，同时也减少了高速运转产生的流体摩擦损失，然而内转子的半径也不能过小，否则会导致磁化长度L过长，磁路效率降低，给加工，安装，也嗲来不便。
隔离套材料的电导率和隔离套厚t的影响
有上式可以看出，隔离套材料的电导率和隔离套壁厚t与涡流损失成正比，在满足隔离套耐腐蚀要求和强度要求的情况下，材料的电导率及隔离套的厚越小越好.
理论计算实例:
例如：已知 r =64.2mm L=33mm =0.625×106s/m n=2950r/min =0.4996T
当t分别为1.9mm、1.36mm、1.04mm时，利用上式对3种不同厚度的隔离套在同一磁场中的涡流损失进行理论计算，计算结果如下表
经过的以上理论方面的分析，在不会改变涡流值太大，影响正常运行的情况下，决定对隔离套的厚度进行加厚（0.40mm），来加强隔离套的厚度和耐磨擦度。以提高隔离套的使用寿命。
隔离套的形状有直筒状和圆弧状的两种，介质在隔离套里面就会产生较大的涡流，形成对隔离套的冲刷，尤其是底部更加严重，原有的隔离套都是桶装和平底直接焊接而成的直筒状，长时间的工作冲刷，就会造成底部出现裂纹。圆弧型的隔离套可以减少介质流动在隔离套中产生的压力 ，进而它形成的冲刷力就会小了；同时使
隔离套的焊接面积变大，更加牢固，并在隔离套的底部焊接了一条穿过中心的横筋，这样介质在横筋的作用下就不会随内磁鼓的旋转冲刷隔离套底部，从而增加了隔离套的寿命。
在和厂家协商后，决定对隔离套的外壁加厚（大约0.40mm），以及有原来的平底内部改变为圆弧型，并加横筋，减少介质的冲刷，相应的焊接处也加强了厚度。在更换了改变尺寸和形状的隔离套后，在很长时间内，很少在出现隔离套的泄露的现象，隔离套的使用寿命比以前有了显著提高。保证了人员和设备的安全，生产装置的正常平稳运行。
4．工艺原因
此介质为强碱，当介质温度低时，很容易结晶，形成颗粒。经与生产协商，决定对介质控制温度，使它的工作最低温度大于介质的结晶温度。同时在泵入口的容器上安装液位报警器，当容器液位低时报警，以至与泵不在抽空，从而保证磁鼓不容易消磁。
总结
经过对磁力泵702泵隔离套的改造及工艺改造，使得运行比以前更加平稳，周期变长，为生产的安全运行提供了有力的保障，同时也保证了员工的安全和节约了维修费用。装置其他的磁力泵也出现了类似的情况，也打算采用改变隔离套的尺寸和形状这样的。
参考文献：
1.赵克中、徐成海等，驱力磁动器涡流损失的研究，化工机械。2003.3
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