磁力泵和屏蔽泵属于无泄漏泵,结构上只有静态密封,没有动态密封。因此,在输送易燃、易爆或有毒液体等介质时,可以防止泄漏,广泛应用于石化装置。结构形式的不同决定了两者在适用性上的差异。作者阐述了如何从两种泵的结构差异进行比较,以确保实际工作中没有泄漏,合理选择实用性强、经济性高的泵。
磁泵的结构形式及工作原理。磁力泵由泵头、磁力耦合器、轴承架、轴承体、滑动轴承、滚动轴承、电机等组成。关键部件磁力耦合器由外磁驱动装置、内磁转子装置和无隔离套组成。当电机驱动外磁驱动装置旋转时,磁场可以穿透气隙和非磁性物质,驱动与叶轮连接的内磁转子装置同步旋转,实现动力的无接触传递。磁力泵的叶轮安装在泵轴和内磁转子装置的共用轴上,介质充满泵腔和内磁转子装置,介质在隔离套和内磁转子装置腔内循环,带走磁涡流产生的热量,同时润滑轴承。
由于没有机械密封,内部接触介质的部件完全关闭泵体、泵盖、隔离套等,无泄漏。
屏蔽泵的结构形式作原理。屏蔽泵主要由泵头、屏蔽马达、转子部件、轴承体、滑动轴承等构成。叶轮安装在屏蔽马达的轴上,介质充满了泵腔和马达的转子腔,马达的定子腔内壁和转子铁芯内衬着屏蔽罩,高压内循环介质流经转子腔,带走马达产生的热量,同时润滑滑动轴承,所有的转子部件都在静密封的密封单元内旋转
磁力泵和屏蔽泵的区别。流量和扬程范围。受磁耦合器功率的影响,磁力泵在输送大流量时难以胜任,仅限于介质密度相对较小的情况。屏蔽泵可以通过改变泵头部分结构来设计轴向力平衡,也可以通过大规格转子前后的压差来平衡轴向力。大型转子腔还具备增加辅助平衡机构(如平衡轮、平衡盘)的条件,因此容易实现大流量的输送。
磁力泵扬程受磁力耦合器大功率和隔离套承压能力的限制,高可达900m,屏蔽泵目前可达2000m。
电极功率档和功率范围。磁耦的标准化程度很高,所用马达符合国际标准,可选择的马达功率档很多;而屏蔽马达一般是根据屏蔽泵生产厂家多年积累的经验设计的,马达功率分档较大,在选型时会出现接近临界功率档的情况。
此外,对于出口泵,一些国家对电气防爆证的取证机构要求很高。对于屏蔽泵来说,由于上述非标准化原因,不仅生产周期会增加,反复的取证工作也会花费大量的成本。此外,近年来对电机进口的要求更高。屏蔽泵的标准接线盒进口和配置的进口引入装置是公司的标准。面对客户对进口或钢管进口、压盘或铠装电缆进口的变化要求,会增加成本,延长交货周期。
适用温度。当介质温度超过100℃时,由于电机绝缘等级的要求,屏蔽泵需要使用高温泵型或带水套电机(导致成本增加),磁力泵在接近220℃时仍可选择常规泵结构。但当温度超过300℃时,已接近永磁体的极限温度(350℃),此时高温屏蔽泵成为首选。
对于低温泵,一般介质只能在较高的压力下转化为液体,高承压能力的要求会限制磁力泵的应用;此外,低温介质的汽化压力随温度变化而敏感,磁力泵的内部空间比屏蔽泵小,因此屏蔽泵在介质的适用温度上有更多的选择优势。
承载能力。屏蔽泵的基本设计是二次密封和二次控制,没有泄漏的相对安全性远远高于磁力泵。屏蔽泵的定子屏蔽套外直接与马达的定子铁芯连接,定子铁芯厚,屏蔽泵的压力等级可达10MPa以上,但磁力泵由于屏蔽套悬浮在内磁转子单元和外磁驱动单元之间,其压力限制在自己的厚度和头部结构上,压力一般为4MPa,单纯通过增加屏蔽套的厚度来增加压力
介质性质。磁力泵使用永磁磁块,输送的介质中不允许存在铁磁性材料。否则,微粒子聚集在磁块周围,堵塞内循环通道,破坏轴向力,涡流热量无法排出,严重时磁块烧毁退磁,滑动轴承干燥破裂。
对于粘度高的介质,屏蔽泵的转子比磁力泵长,在平衡轴向力方面有优势,但对于粘度低的介质,屏蔽泵的旋转部件比磁力泵内的磁旋转单元重,难以形成滑动轴承的液膜。对于大型屏蔽泵,必须制作垂直结构。在介质粘度允许的范围内,磁力泵仍然可以采用水平结构,相对简单。
危害介质的运输。对氰化氢、环氧乙烷、液氯等有剧毒或易燃、易爆危害的介质,屏蔽泵应为首选,因为屏蔽泵的基本结构均为二次密封,电机外壳可实现二次保护(如屏蔽套破损介质不会直接泄漏到大气中),并采用多种监控设备进行保护,如采用电机压力监控、双层定子屏蔽套内部监控、电机部分采用完全焊接结构等。请关注泵友圈微信公众号。而且磁力泵多采用标准化设计,以适应普通离心泵的外形安装尺寸,如增加二次密封,由于需要改变驱动单元滚动轴承的润滑方式,使用稀油润滑,会增加成本。
材料选择和占用空间。无泄漏泵常用的特殊材料有哈氏合金、904L、20合金、k合金等。由于磁力泵的过流部件比屏蔽泵少,所以整机的材料成本相对较低。从经济的角度来看,磁力泵。
磁力泵配有外部电机,需要占用较大的空间。如果现场空间有限,应选择结构紧凑、占地面积小的屏蔽泵。
振动和噪声要求。对于振动和噪声要求严格的环境,屏蔽泵应优先选择,因为屏蔽泵没有电机风扇,噪声水平相对较低。磁力泵的噪声主要来自电机风扇,磁力泵一般由电机轴、磁耦合器驱动轴和泵轴组成,对中要求较高,振动略大于屏蔽泵。
设备安装和现场维护。磁泵必须对联轴器进行对中找正,而屏蔽泵由于自身的一体化设计,直接安装就能达到要求,比较容易。磁泵除了损坏零件造成轴向力的影响外,一般出现问题都可以现场处理更换,包括驱动装置的部件。而且屏蔽泵现场可以更换的零件很少,特别是当屏蔽电机出现问题时,一般现场不具备条件,需要返修,对生产有一定影响。