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磁力隔离泵故障分析

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一、组成及其特点

无刷直流水泵(磁力隔离泵)由泵体(隔离件),电机定子,轴,轴承和转子水叶(磁体和叶轮)几部分组成:

磁体(钕铁硼永磁体)

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。

隔离件

在采用金属隔离套时,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。

由于无刷直流磁力隔离泵是通过通电线圈带动转子旋转来工作的,旋转为了保持转子转动的平稳及噪音,采用高性能陶瓷轴与轴套配合,可以达到很高的精度,有效的减少了旋转阻力及噪音。

滑动轴承

磁力泵滑动轴承的材料有工程塑料塑钢(POM)或陶瓷。由于塑钢(POM)及陶瓷具有很好的耐热、耐腐蚀、耐摩擦性能,所以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。

 

二、保护措施

1. 当磁力传动器的从动部件在过载情况下运行时,磁力传动器的从动部件会在轴上打滑,有效的保护了电机。

2. 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℃。

三、优点

磁力泵是一种通过磁力传动来实现无接触力矩传递从而以静密封取代动密封,使泵达到完全无泄漏。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。

与电机式直流无刷水泵相比,磁力泵具有以下优点:

1.泵轴由动密封变成封闭式静密封,彻底避免了介质泄漏。可以水陆两用,并且完全防水。

2.无需独立润滑和冷却水,降低了能耗。

3.功耗小、效率高,且具有阻尼减振作用,减少了电动机振动对泵的影响和泵发生气蚀振动时对电动机的影响。

4.过载时转子会在陶瓷轴上打滑,对电机、泵有保护作用。无刷直流循环泵(磁力隔离泵)的使用注意事项 1.防止颗粒进入

(1)不允许有铁磁杂质、颗粒进入磁力传动器和轴承摩擦副;

(2)输送易结晶或沉淀的介质后要及时冲洗(停泵后向泵腔内灌注清水,运转1min后排放干净),以保障滑动轴承的使用寿命;

(3)输送含有固体颗粒的介质时,应在泵流管入口处过滤。

2.防止退磁

应在规定温度条件下运行,严禁介质温度超标。可在磁力泵隔离套外表面装设铂电阻温度传感器检测环隙区域的温升,以便温度超限时报警或停机。

3.防止干摩擦

尽量减少空转时间。

四、故障分析

(1)磁力泵轴折断。CQB型磁力泵的泵轴采用的材料是99%的氧化铝瓷,泵轴折断的主要原因是,因为泵空运转,轴承干磨而将轴扭断。拆开泵检查时可看到轴承已磨损严重预防泵折断的主要办法是避免泵的空运转。

(2)磁力泵轴承损坏。CQB磁力泵的轴承采用的材料是高密度碳,如遇泵断水或泵内有杂质,就会造成轴承的损坏。圆筒形联轴器内外磁转子间的同轴度要求若得不到保证,也会直接影响轴承的寿命。

(3)磁力泵打不出液体。磁力泵打不出液体是泵最易出现的故障,其原因也较多。首先应检查泵的吸入管路是否有漏气的地方,检查吸入管内空气是否排出,磁力泵内灌注的液体量是否足够,吸人管内是否有杂物堵塞,还应查一查泵是否反转(尤其是在换过电机后或供电线路检修过后),还应注意泵的吸上高度是否太高。通过以上检查若仍不能解决,可将泵拆开检查,看泵轴是否折断,还应检查泵的动环、静环是否完好,整个转子可否少量轴向移动。若轴向移动困难,可检查炭轴承是否与泵轴结合的过于紧密。

值得注意的是,磁力泵修了几遍查不出问题,应注意磁联轴器的工作是否正常。轴承、内磁转子和隔套在运行中都会产生热量,这将使工作温度升高,一方面使传递的功率下降,另一方面对输送易汽化液体的磁力泵会产生很大的麻烦。磁钢传递的功率随温度的升高是一条连续下降的曲线,通常,在磁钢工作极限温度以下,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,即磁钢冷却后,丧失的传递能力再也不能恢复。特殊情况下在磁力联轴器出现滑脱(失步)时,隔套中的涡流热量会急剧增长,温度急剧上升,如不及时处理,会引起磁钢退磁,使磁力联轴器失效。因此磁力泵应设计可靠的冷却系统。对不易汽化的介质,冷却循环系统一般由叶轮出口或泵出口引出液流,经轴承和磁传动部分回到吸人口,对易汽化的介质,应增加换热器或将液流引到泵外的贮罐,避免热量回到吸人口,对有固体杂质或铁磁性杂质的介质,应考虑过滤,对高温介质,则应考虑冷却,以保证磁力联轴器不超过工作极限温度。

在考虑转速是否够时,先要检查电机本身的转速是否正常,可用转速计进行测量,在电机转速正常的情况下,可考虑是否会出现磁力联轴器的滑脱。

(4)扬程不足。造成这种故障的原因有:输送介质内有空气,叶轮损坏,转速不够,输送液体的比重过大,流量过大。

(5)流量不足。造成流量不足的主要原因有:叶轮损坏,转速不够,扬程过高,管内有杂物堵塞等。

五、选购

磁力泵的种类很多,在设计装置设备时,要确定泵的用途和性能参数并选择泵型。那么以什么原则来选购直流水泵呢?

泵选型原则

1、使所选泵的型式和性能符合装置流量、扬程、压力、温度等工艺参数的要求,最重要的是确定电压,最高扬程,以及在扬程多高的时候达到多少流量。

2、必须满足介质特性的要求

对输送易燃、易爆有毒或贵重介质的泵,要求轴封可靠或采用无泄漏泵,如磁力驱动泵(无轴封,采用隔离式磁力间接驱动) 。

对输送腐蚀性介质的泵,要求对流部件采用耐腐蚀性材料,如氟塑料耐腐蚀泵。

对输送含固体颗粒介质的泵,要求对流部件采用耐磨材料,必要时轴封用采用清洁液体冲洗。

3、机械方面要求可靠性高、噪声低、振动小。

4、正确计算泵采购的投入成本,对泵生产厂家进行考察,要求其设备质量好,售后服务好,备件能及时供应。

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