給石油化工裝置泵選型時,對泵的要求必須滿足對介質(zhì)特性的要求,對輸送易燃、易爆、易揮發(fā)的低溫介質(zhì)(液化石油氣等)、有毒或貴介質(zhì)的泵要求軸封可靠或采用無泄漏泵。應(yīng)優(yōu)先選用無泄漏泵,如屏蔽泵、磁力泵。
本文從屏蔽泵和磁力泵的結(jié)構(gòu)和原理,深入分析屏蔽泵和磁力泵各自的優(yōu)勢特點,對石化化工裝置無泄漏泵的選型有一定的指導意義。
一、工業(yè)對泵的高要求
隨著化學工業(yè)的發(fā)展以及人們對環(huán)境、安全意識的提高,對化工用泵的要求也越來越高。在一些場合(如輸送易燃、易爆、易揮發(fā)的低溫介質(zhì)(液化石油氣等)、有毒或貴介質(zhì)的場合)對某些泵提出了絕對無泄漏要求,這種需求促進了無泄漏泵,屏蔽泵和磁力泵的發(fā)展。
現(xiàn)在屏蔽泵和磁力泵廣泛應(yīng)用于化工、制藥、核工業(yè)、航天等行業(yè)。屏蔽泵和磁力泵都屬于無泄漏泵,無軸封,但他們的結(jié)構(gòu)和原理不同。
屏蔽泵和磁力泵相比,磁力泵具有價格低、不用返廠維修的優(yōu)點,屏蔽泵具有安全性更高、運行振動和噪音小、故障率低、平時維修工作量小的優(yōu)點。
二、屏蔽泵和磁力泵的結(jié)構(gòu)特點和工作原理
1.屏蔽泵的結(jié)構(gòu)特點和工作原理
屏蔽泵是一種無密封泵,泵軸與電機軸共用一根軸,葉輪裝在這根公共軸上,電機與泵融為一體,都被密封在一個被泵送介質(zhì)充滿的壓力容器內(nèi),此壓力容器只有靜密封,并由一個電線組來提供旋轉(zhuǎn)磁場并驅(qū)動轉(zhuǎn)子。
圖1,其主要由泵體、葉輪、定子、轉(zhuǎn)子、前后導軸承、軸套以及推動盤組成。轉(zhuǎn)子軸端裝有葉輪,由前后導軸承支撐,浸在輸送的介質(zhì)中,形成無軸封的結(jié)構(gòu),以達到無泄漏輸送的目的。
圖1:屏蔽泵結(jié)構(gòu)簡圖
屏蔽泵其實就是把電機里面的轉(zhuǎn)子和定子隔離開,電機轉(zhuǎn)子與葉輪都做在公共軸上,轉(zhuǎn)子與葉輪一起旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子外面再做一個屏蔽套密封起來,這樣介質(zhì)與轉(zhuǎn)子接觸,被密封在屏蔽套里面。
電機定子繞組在屏蔽套外周,直接利用電動機的原理來驅(qū)動葉輪(屏蔽泵這種電機設(shè)計是一種屏蔽式專用電機)。簡單來講,屏蔽泵效果就相同于把泵與電機封在同一個密封殼中。
2.磁力泵的結(jié)構(gòu)特點和工作原理
磁力泵由泵、磁力傳動器、電動機三部分組成,電機是普通電機,電機軸和泵軸是2根軸,通過普通聯(lián)軸器連接,關(guān)鍵部件磁力傳動器由外磁轉(zhuǎn)子、內(nèi)磁轉(zhuǎn)子及不導磁的隔離套組成。
圖1,其主要由泵體、葉輪、軸、內(nèi)磁鋼轉(zhuǎn)子、外磁鋼轉(zhuǎn)子、隔離套、軸承等組成。泵軸上裝有一個圓筒形的外磁轉(zhuǎn)子,外磁轉(zhuǎn)子內(nèi)表面均勻布置著ns極相見排列的永磁體。
泵的轉(zhuǎn)動部件也裝有一個圓筒形的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子,內(nèi)磁轉(zhuǎn)子外表面同樣均勻布置著ns極相見排列的永磁體。電機帶動外磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),由于永磁體的相互吸引,外磁轉(zhuǎn)子帶動內(nèi)磁轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn),進而帶動泵軸旋轉(zhuǎn)。
內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與介質(zhì)接觸,內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子之間加一個非磁性材料制作的隔離套,隔離套固定在泵端蓋上,這樣將被抽送的介質(zhì)以靜密封的形式密封在隔離套內(nèi)。磁力泵主要用在高端應(yīng)用場合,比如在輸送強酸、強堿、液氯等有害介質(zhì)時是最理想的選擇。
圖2:磁力泵結(jié)構(gòu)示例圖
三、屏蔽泵和磁力泵的特點對比分析
根據(jù)屏蔽泵和磁力泵的結(jié)構(gòu)特點和工作原理,可知屏蔽泵和磁力泵的共同點是都屬于葉片式離心泵,無泄漏泵,都沒有任何軸封;不同點是彼此的結(jié)構(gòu)原理完全不同。其各自的優(yōu)勢如下表1和2所示:
表1 屏蔽泵優(yōu)勢
序號 | 比較項目 | 屏蔽泵 | 磁力泵 |
1 | 密封性能、軸承潤滑 | 工藝介質(zhì)部分全密封結(jié)構(gòu),軸承由工藝介質(zhì)潤滑 | 工藝介質(zhì)部分全密封結(jié)構(gòu),隔離套內(nèi)軸承由工藝介質(zhì)潤滑,但泵腔外部軸承必須定期加油潤滑 |
2 | 安全性 | 屏蔽套和電機外殼雙層密封,一旦屏蔽套破損,屏蔽電機的外殼也起到密封的作用 | 介質(zhì)與外界之間只有隔離套起密封作用,一旦隔離套破損將導致工藝介質(zhì)迅速擴散到大氣中 |
3 | 壓力 | 雖說屏蔽套一般只有0.5~0.6mm厚,但在定子及加固套的輔助作用下,屏蔽泵可承受較大的工藝介質(zhì)壓力。 | 磁力泵的耐壓的提高只能通過增加隔離的厚度來實現(xiàn),但隔離套加厚將導致磁力的傳導能力下降,降低效率,所以隔離套不能太厚,使磁力泵的耐壓能力受到限制 |
4 | 溫度 | –160~+480℃ | –10 ~+400℃ |
5 | 粘度范圍 | 屏蔽電機產(chǎn)生的熱量能夠給工藝介質(zhì)加熱,使得電機腔內(nèi)的介質(zhì)粘度下降,因此屏蔽泵適用的粘度范圍比磁力泵大 | 適用的粘度范圍較窄 |
6 | 噪音 | 噪音很小,無滾動軸承、聯(lián)軸器、電機風扇 | 電機風扇、聯(lián)軸器、滾動軸承運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生很大的噪音 |
7 | 長度 | 短小,結(jié)構(gòu)緊湊 | 有軸承架、聯(lián)軸器、電機部分,總體尺寸較大 |
8 | 聯(lián)軸器 | 不需聯(lián)軸器 | 需要普通聯(lián)軸器與電機連接 |
9 | 主要故障點及維修工作量 | 故障點較少:兩個軸承、屏蔽套、電機線圈。故障較少,維修量小 | 故障點較多:六個軸承、聯(lián)軸器、隔離套、電機線圈。故障相對較多,維修量相對較大 |
表2:磁力泵優(yōu)勢
序號 | 比較項目 | 屏蔽泵 | 磁力泵 |
1 | 是否返廠維修 | 軸承可以現(xiàn)場更換,但若屏蔽套破損,需返廠進行更換 | 所有備件均可在用現(xiàn)場更換,不用返廠維修。 |
2 | 屏蔽(隔離)套厚度 | 一般0.5mm | 一般0.8~1.3mm |
3 | 輸送含顆粒介質(zhì) | 原則上不允許有顆粒,特別是硬質(zhì)顆粒影響軸承潤滑和屏蔽套。 | 原則上不允許有顆粒,特別是硬質(zhì)顆粒影響軸承潤滑和隔離套,但由于隔離套相對屏蔽泵屏蔽套要厚,雜質(zhì)劃傷對隔離套影響相對要小一點 |
4 | 效率 | 比磁力泵略低 | 一般磁力泵電機(普通電機)比屏蔽泵電機的效率高,但由于磁力傳動及機械聯(lián)軸器傳動相應(yīng)損失一定的效率,總體來說磁力泵的效率比屏蔽泵的效率略高 |
5 | 價格 | 比磁力泵價格要高 | 根據(jù)廠家不同,價格比屏蔽泵低約5~20% |
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四、結(jié)語
在石油、化工裝置對泵的要求,必須滿足對介質(zhì)特性的要求,要充分考慮輸送介質(zhì)的特性,工況環(huán)境的特點,安全環(huán)保的要求及經(jīng)濟成本進行綜合考慮。安全優(yōu)先,經(jīng)濟性為本。
在石油化工泵選型規(guī)范中,對輸送易燃、易爆、易揮發(fā)、有毒或貴介質(zhì)的泵要求達到無泄漏,因此應(yīng)優(yōu)先選用無泄漏泵,屏蔽泵、磁力泵。而對于屏蔽泵和磁力泵具體如何選擇,那就應(yīng)該結(jié)合兩種泵的不同特點,介質(zhì)工況及生產(chǎn)的實際需要,綜合考慮經(jīng)濟成本來決定。
從上面的對比可以看出,屏蔽泵和磁力泵是兩種不同的技術(shù),但流體部分都是全密封構(gòu)造,無須機械密封或填料密封即可實現(xiàn)無泄漏,都可選為對密封要求高的工藝介質(zhì)用泵。
屏蔽泵和磁力泵相比,磁力泵具有價格低、不用返廠維修的優(yōu)點,屏蔽泵具有安全性更高、運行振動和噪音小、故障率低、平時維修工作量小的優(yōu)點。