不銹鋼磁力泵由于是新設(shè)備、新技術(shù),而且運行時對工藝、操作的要求非常苛刻。事故發(fā)生后生產(chǎn)廠家對我們的工藝流程和操作提出質(zhì)疑,為了徹底將磁力泵退磁原因分析清楚,我們做了以下工作。
首先對外部工藝流程系統(tǒng)和司泵操作規(guī)程進(jìn)行了檢查。不銹鋼磁力泵退磁原因及處理方法:
(1)對從儲罐到泵的入口管線和泵的出口到裝火車管線進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致地檢查,通過工藝流程檢查和確認(rèn),確定我們的工藝流程沒有錯誤,排除了工藝系統(tǒng)的原因。
(2)對泵入口前面的過濾器進(jìn)行了檢查,并沒有發(fā)現(xiàn)任何雜質(zhì),因此排除了入口堵塞的可能。
(3)對磁力泵進(jìn)行了充分灌泵和徹底排空,否定了泵內(nèi)存在空氣的判斷。
(4)當(dāng)時付料儲罐的液位8.6米,不存在低液位付料。
(5)罐區(qū)付料作業(yè)、裝火車裝車作業(yè)的工藝人員嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作,不存在違章作業(yè)。
(6)罐區(qū)司泵員操作時嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程,而且廠家技術(shù)人員也在現(xiàn)場,不存在誤操作。
在排除了工藝流程系統(tǒng)和操作因素的原因以后,我們又對磁力泵的自身結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致地分析:由于磁力泵的滑動軸承是以所輸送的介質(zhì)進(jìn)行潤滑冷卻的,因此運轉(zhuǎn)時,潤滑流道必須提供足夠流量的介質(zhì)對內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與隔離套之間的環(huán)隙區(qū)域和滑動軸承與推力盤、轉(zhuǎn)軸之間的摩擦副進(jìn)行潤滑冷卻。而生產(chǎn)廠家只在一對滑動軸承之間即泵軸的中間部位開一個回流孔,而且軸和回流孔都不是通孔,這樣將使通過摩擦副的冷卻潤滑介質(zhì)流量不夠,產(chǎn)生的熱量不能及時帶走,不能建立并保持良好的液體摩擦狀態(tài)。自潤滑冷卻不好造成滑動軸承干摩擦導(dǎo)致抱軸,而外磁轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生熱量。在內(nèi)磁轉(zhuǎn)子工作極限溫度以下(釹鐵硼為120℃),其傳遞能力的下降是可逆的,而在極限溫度以上則是不可逆的。即內(nèi)磁轉(zhuǎn)子冷卻后,喪失的傳遞能力再也不能恢復(fù),使內(nèi)磁轉(zhuǎn)子逐步失去磁性,終導(dǎo)致內(nèi)磁轉(zhuǎn)子出現(xiàn)高溫退磁。因此磁力泵的自潤滑系統(tǒng)設(shè)計缺陷是造成退磁的主要原因。除了磁力泵自身設(shè)計缺陷以外,我們還根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì),做了以下分析。
(1)所輸送的介質(zhì)(純苯)易揮發(fā),溫度升高容易汽化。而且隔離套內(nèi)的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子和隔離套在運行中都會產(chǎn)生熱量,(內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與隔離套之間的環(huán)隙區(qū)域由于渦流產(chǎn)生高熱量)這將使工作溫度升高。由于磁力泵自身設(shè)計缺陷導(dǎo)致潤滑冷卻不好,如果介質(zhì)進(jìn)到泵里的溫度高于進(jìn)口壓力所對應(yīng)的汽化溫度,則會使介質(zhì)產(chǎn)生汽化,形成氣泡,這對輸送易汽化液體的磁力泵會產(chǎn)生很大的安全隱患。
(2)介質(zhì)獲得的靜壓能過低導(dǎo)致汽化溫度降低而發(fā)生嚴(yán)重汽蝕使介質(zhì)斷流,發(fā)生干摩擦導(dǎo)致軸承燒毀抱軸。泵在運轉(zhuǎn)時葉輪內(nèi)部的壓力是不同的,磁力泵由于離心力的作用使入口處的壓力低,但是當(dāng)?shù)陀诠ぷ鳡顟B(tài)下的飽和蒸汽壓力時介質(zhì)就會產(chǎn)生汽蝕。當(dāng)泵剛開始發(fā)生汽蝕時,汽蝕區(qū)域較小,對泵的正常工作沒有明顯影響,在泵的性能曲線上也沒有明顯反映。但當(dāng)汽蝕發(fā)展到一定程度時,汽泡大量產(chǎn)生,堵塞流道,使泵內(nèi)液體流動的連續(xù)性遭到破壞后造成泵的抽空斷流而發(fā)生干摩擦,由于冷卻失效隔離套渦流損失發(fā)熱嚴(yán)重,將導(dǎo)致介質(zhì)溫度和內(nèi)磁轉(zhuǎn)子的溫度急劇升高。
根據(jù)以上分析我們將采取相應(yīng)的措施加以預(yù)防。
如何改善磁力泵的自潤滑冷卻條件,防止摩擦副液膜不發(fā)生汽化導(dǎo)致干摩擦是解決磁力泵內(nèi)磁轉(zhuǎn)子退磁的關(guān)鍵。同時考慮到所輸送的介質(zhì)有易揮發(fā)、汽化的性質(zhì),可以根據(jù)能量守恒的原理,通過降低介質(zhì)的速度能,提高靜壓能來提高介質(zhì)的汽化溫度,這樣可以對介質(zhì)因溫度升高而汽化加以有效預(yù)防。
根據(jù)以上思路,提出將磁力泵軸和葉輪同時進(jìn)行改造的方案,將有望能夠徹底解決磁力泵內(nèi)磁轉(zhuǎn)子退磁的問題。具體改造措施如下:
(1)將磁力泵軸由半空心改為全空心并且將回流孔鉆透改為通孔,以增加介質(zhì)的冷卻潤滑過流量。
(2)安裝時使一對滑動軸承的螺旋槽(螺旋槽幫助介質(zhì)沖洗和潤滑轉(zhuǎn)軸,螺旋槽的旋向要特別關(guān)注)的旋向相吻合,使冷卻介質(zhì)流動更加流暢,外磁轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)感應(yīng)渦電流產(chǎn)生的熱量能及時帶走,改善滑動軸承與泵軸和推力環(huán)的冷卻潤滑效果,使摩擦副之間維持一層液膜,實現(xiàn)液體摩擦。
(3)將葉輪進(jìn)行切割。在保證效率基本不變的情況下將葉輪切割,一方面可以通過降低液體的速度能,提高靜壓能來提高介質(zhì)的汽化溫度;另一方面也可以減少外部能量的傳入,以免介質(zhì)溫度提高而汽化。同時還擴(kuò)大了磁力泵的操作范圍,減少了工藝波動對泵的影響。
(4)安裝磁力泵保護(hù)系統(tǒng),當(dāng)磁力傳動器的從動部件在過載情況下運行或內(nèi)磁轉(zhuǎn)子因抱軸卡住時,磁力傳動器的主、從動部件會自動滑脫保護(hù)機(jī)泵。
一、啟泵時無介質(zhì)
1、問題:吸入管線閥關(guān)閉,沒有移開盲板。
措施:檢查吸入管線閥是否完全打開,移開盲板。
2、問題:入口管線吸入不夠或未完全灌滿。
措施:重新灌滿泵和吸入管線。
3、問題:倒灌時吸入管線有氣泡,并且這些氣泡由于管線布局問題不能夠填滿。
措施:檢查管線布局。若是吸上裝置吸入管線需不斷向上傾斜,而倒灌裝置的吸入管線需逐步的向下傾斜。
二、啟泵時沒有達(dá)到額定流量和額定揚程
1、問題:沒有完全打開吸入管線閥。
措施:打開閥門。
2、問題:電機(jī)轉(zhuǎn)速未與泵轉(zhuǎn)速一致。
措施:檢查電機(jī)。
3、問題:吸入端的過濾器堵塞。
措施:清理過濾器。
4、問題:吸入管路泄漏。
措施:排除吸入管路泄漏點。
5、問題:泵旋轉(zhuǎn)方向錯誤。
措施:按照轉(zhuǎn)向牌指示調(diào)整泵旋轉(zhuǎn)方向。
6、問題:泵裝置的揚程高于訂貨要求或標(biāo)牌上規(guī)定的揚程。
措施:改變?nèi)~輪直徑或更換。(檢查電機(jī)的額定功率是否滿足)。
7、問題:操作溫度升高引起的流量下降,。
措施:通過增加吸入端的壓力提高固有揚程,增大。降低泵的安裝高度,增大。
8、問題:泵汽蝕。
措施:通過增加吸入端的壓力提高固有揚程,增大。降低泵的安裝高度,增大。
注意:汽蝕會引起滑動軸承損壞。絕不允許泵在此工況下運轉(zhuǎn)。
三、電機(jī)過載
1、問題:揚程低于額定值。
措施:關(guān)閉排出閥以獲得標(biāo)牌上指定的流量。
2、問題:比重或轉(zhuǎn)速高于要求值。
措施:與使用方工藝人員或電氣人員聯(lián)系。
四、啟泵后出現(xiàn)噪聲和振動
1、問題:電機(jī)和泵之間的聯(lián)軸器沒有正確安裝和對中。
措施:重新找正。
注意:在移開聯(lián)軸器罩前,確保電機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)并不能自啟動。
2、問題:底座剛性不夠。
措施:加固泵和電機(jī)的地腳區(qū)域。
3、問題:地腳螺栓松動。
措施:鎖緊地腳螺栓。
五、長時間運行后泵出現(xiàn)噪聲和振動
1、問題:泵滾動軸承磨損。
措施:更換滾動軸承。使用原產(chǎn)地的新軸承。
2、問題:電機(jī)滾動軸承磨損。
措施:根據(jù)電機(jī)安裝使用說明書更換軸承。
六、滾動軸承發(fā)熱
1、問題:彈性聯(lián)軸器未對中。
措施:重新找正。
2、問題:潤滑油對滾動軸承的潤滑和冷卻不足。
措施:更換或加注潤滑油。
磁力泵(磁力驅(qū)動泵)主要由泵頭、磁力傳動器、電動機(jī)、連接底板等幾部分零件組成。
磁力泵磁力傳動器由外磁轉(zhuǎn)子、內(nèi)磁轉(zhuǎn)子及不導(dǎo)磁的隔離套組成當(dāng)電動機(jī)帶動外磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,磁場能穿透空氣隙和非磁性物質(zhì),帶動與葉輪相連的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子作同步旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)動力的無接觸同步傳遞,將容易泄露的動密封結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為零泄漏的靜密封結(jié)構(gòu)。
將n對磁體(n為偶數(shù))按規(guī)律排列組裝在磁力傳動器的內(nèi)、外磁轉(zhuǎn)子上,使磁體部分相互組成完整藕合的磁力系統(tǒng)。
當(dāng)內(nèi)、外兩磁極處于異極相對,即兩個磁極間的位移角Φ=0,此時磁系統(tǒng)的磁能最低;當(dāng)磁極轉(zhuǎn)動到同極相對,即兩個磁極間的位移角Φ=2π/n,此時磁系統(tǒng)的磁能最大。
去掉外力后,由于磁系統(tǒng)的磁極相互排斥,磁力將使磁體恢復(fù)到磁能最低的狀態(tài)。于是磁體產(chǎn)生運動,帶動磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
磁力泵是屬于化工泵領(lǐng)域的一個分支,可以輸送氯堿、氯苯、化成箔、酸洗、農(nóng)藥、醫(yī)藥、等行業(yè)強腐蝕性介質(zhì)的輸送。
磁力泵是一種將永磁聯(lián)軸的工作原理應(yīng)用于離心泵的新產(chǎn)品。
結(jié)構(gòu)特點
1.永磁體
由稀土永磁材料制成的永磁體工作溫度范圍廣(-45-400℃),矯頑力高,磁場方向具有很好的各向異性,在同極相接近時也不會發(fā)生退磁現(xiàn)象,是一種很好的磁場源。
2.隔離套
磁力泵在采用FRPP隔離套時,隔離套處于一個正弦交變的磁場中,在垂直于磁力線方向的截面上感應(yīng)出渦電流并轉(zhuǎn)化成熱量。
渦流的表達(dá)式為:。其中Pe-渦流;K—常數(shù);n—泵的額定轉(zhuǎn)速;T-磁傳動力矩;F-隔套內(nèi)的壓力;D-隔套內(nèi)徑;一材料的電阻率;—材料的抗拉強度。當(dāng)泵設(shè)計好后,n、T是工況給定的,要降低渦流只能從F、D、等方面考慮。
選用高電阻率、高強度的非金屬材料制作隔離套,在降低渦流方面效果十分明顯。
3.冷卻潤滑液流量的控制
磁力泵泵運轉(zhuǎn)時,必須用少量的液體對內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與隔離套之間的環(huán)隙區(qū)域和滑動軸承的摩擦副進(jìn)行沖洗冷卻。冷卻液的流量通常為泵設(shè)計流量的2%-3%,內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與隔離套之間的環(huán)隙區(qū)域由于渦流而產(chǎn)生高熱量。
當(dāng)冷卻潤滑液不夠或沖洗孔不暢、堵塞時,將導(dǎo)致介質(zhì)溫度高于永磁體的工作溫度,使內(nèi)磁轉(zhuǎn)子逐步失去磁性,使磁力傳動器失效。當(dāng)介質(zhì)為水或水基液時,可使環(huán)隙區(qū)域的溫升維持在3-5℃;當(dāng)介質(zhì)為烴或油時,可使環(huán)隙區(qū)域的溫升維持在5-8℃。
4.滑動軸承
磁力泵滑動軸承的材料有浸漬石墨、填充聚四氟乙烯、工程陶瓷等。由于工程陶瓷具有很好的耐熱、耐腐蝕、耐摩擦性能,所以不銹鋼磁力泵的滑動軸承多采用工程陶瓷制作。由于工程陶瓷很脆且膨脹系數(shù)小,所以軸承間隙不得過小,以免發(fā)生抱軸事故。
由于磁力泵的滑動軸承以所輸送的介質(zhì)進(jìn)行潤滑,所以應(yīng)根據(jù)不同的介質(zhì)及使用工況,選用不同的材質(zhì)制作軸承。
5.保護(hù)措施
當(dāng)磁力傳動器的從動部件在過載情況下運行或轉(zhuǎn)子卡死時,磁力傳動器的主、從動部件會自動滑脫,保護(hù)機(jī)泵。此時磁力傳動器上的永磁體在主動轉(zhuǎn)子交變磁場的作用下,將產(chǎn)生渦損、磁損,造成永磁體溫度升高,磁力傳動器滑脫失效。