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        磁力泵的工作原理與結構

        發布時間:2021-06-24


          磁力泵的工作原理

          磁力傳動是利用磁體能吸引鐵磁物質以及磁體或磁場之間有磁力作用的特性,而非鐵磁物質不影響或很少影響磁力的大小,因此可以無接觸地透過非磁導體(隔離套)進行動力傳輸。

          磁力傳動可分為同步或異步設計。大多數磁力泵采用同步設計,如下圖所示。電動機通過外部聯軸器和外磁缸連在一起,葉輪和內磁缸連在一起。在外磁缸和內磁缸之間設有全密封的隔離套,將內、外磁缸完全隔開,使內磁缸處于介質之中,電機的轉軸通過磁缸間磁極的吸力直接帶動葉輪同步轉動。

          異步設計磁性傳動,也稱轉矩環磁性傳動,用籠型結構的轉矩環來取代內磁缸,轉矩環類似于異步電動機的轉子,在外磁缸產生的旋轉磁場中產生感生電動勢和感生磁場,從而以略低的速度轉動。由于內磁缸中無永磁鐵,因此其使用溫度要高于同步驅動的磁力傳動。

          磁力泵的結構

          1 . 磁力耦合器

          磁力傳動由磁力耦合器來完成。磁力耦合器主要包括內磁缸、外磁缸及隔離套等零部件,是磁力泵的核心部件。磁力耦合器的結構、磁路設計及其各零部件的材料關系到磁力泵的可靠性、磁傳動效率及壽命。磁力耦合器在規定的環境條件下適用于戶外啟動和連續操作,不應出現脫耦和退磁現象。

          (1)內、外磁缸

          內磁缸應用黏合劑牢固地固定在導環上,并用包套將內磁缸和介質隔離。包套最小厚度應為0.4mm,其材料應選用非磁性的材料,并適用于輸送的介質。

          外磁缸也應用黏合劑牢固地固定在外磁缸導環上。為防止大氣腐蝕,事故工況下外磁缸對隔離套的破壞和可能產生的碰撞火花,以及防止裝配時外磁缸的損壞,外磁缸內表面最好也應覆以包套,且包套應為不產生火花的材料。

          同步磁力耦合器應選用釤鈷、釹鐵硼等稀土型磁性材料;轉矩環傳動器可選用釤鈷、釹鐵硼等稀土磁性材料,為適應高溫條件,也可以采用鋁鎳鈷磁性材料。釹鐵硼的磁能積高于釤鈷,缺點是使用溫度僅為120℃,且磁穩定性相對較差。釤鈷的磁傳動效率和磁能積高,并具有極強的抗退磁能力。用于磁力泵的釤鈷通常有兩種,銘鈷1.5級Sm1Co5和2.17級 Sm2Co17。釤鈷1.5級含釤35%,鈷65%,最高使用溫度250℃,居里溫度523℃;銘鈷2.17級含衫25%,鈷50%,鈦、鐵等25%,其最高使用溫度達350℃,居里溫度750℃。

          (2)隔離套

          隔離套也稱隔離罩或密封套,位于內、外磁缸之間,將內、外磁缸完全隔開,介質封閉在隔離套內。隔離套的厚度與工作壓力和使用溫度有關,太厚,則增加內外缸的間隙尺寸,降低了磁傳動轉矩,并增大隔離套內的渦流損失,從而影響磁傳動效率;太薄,則影響強度和剛度。

          隔離套有金屬和非金屬兩種,金屬隔離套存在渦流損失,非金屬隔離套無渦流損失。金屬隔離套應選用高電阻率的材料,如用哈氏合金、鈦合金等,也可選用奧氏體不銹鋼,其厚度一般為1.0~1.2mm。對于小功率的磁力泵,且使用溫度較低時,其隔離套也可考慮采用非金屬材料,如塑料或陶瓷等。

          2 . 滑動軸承

          (1)碳化硅陶瓷

          磁力泵一般來用碳化硅陶瓷軸承。為防止碳化硅中含游離硅,從而降低其耐腐蝕性能,一般要求采用無壓燒結的α碳化硅。碳化硅滑動軸承,承載能力高,且具有極強的耐沖蝕、耐化學腐蝕、耐磨損性能和良好的耐熱性,使用溫度可達500℃以上。碳化硅滑動軸承的使用壽命一般可達3年以上。

          碳化硅軸承通常鑲裝在金屬零件上。由于碳化硅熱脹系數大大小于一般金屬材料,因此在輸送高溫或低溫介質時,應采用特殊的鑲裝結構(如金屬波紋墊)或采用特殊的金屬材料 (如鈦合金)等。

          (2)石墨

          石墨具有較好的自潤滑性能,可經受短時間的干運行,使用溫度可達450℃,缺點是耐磨性能較差。石墨滑動軸承的使用壽命一般可達1年以上。

          泵保護系統

          為提高使用壽命和運轉的安全性,磁力泵可以提供以下一種或數種安全保護裝置。

          1 . 軸承狀態檢測器

          如果用戶需要,一些國際知名廣商可配置非接觸式的軸承狀態監測器,用于防止軸承磨損失效、聯軸器的脫耦、轉子卡住及功率系統故障等。

          2 . 電機功率監控器

          電機功率監控器通過監測電機功率,來避免發生低流量或干運轉。

          3 . 溫度探頭

          用溫度探頭(RTD)來監測隔離套的溫度,以反映泵在操作中狀態的變化??煞乐贡玫母蛇\轉、內外軸承磨損、嚴重汽蝕、悶泵、泵卡住以及系統過熱等。

          4 . 差壓開關

          用差壓開關來監測泵出口的壓力變化,可防止泵的干運轉、嚴重汽蝕、悶泵、泵卡住等。尤其適用手容器卸空/槽車卸載等。

          5 . 第二層保護

          (1) 壓密閉的磁耦合箱體

          隔離套外為磁耦合箱體。對于高系統壓力下輸送某些劇毒或易燃化學品時,該箱體應為承壓密閉容器,其設計和試驗壓力值與泵的液力端相同;且泵外軸和磁耦合箱體之間應設節流襯套和機械密封(俗稱二次密封)。API685推薦此種型式。

          (2)雙隔離套結構

          當采用雙隔離套結構時,其外隔離套的設計和試驗壓力值也應與泵的液力端相同。

          6 . 液體泄漏探頭

          對于采用第二層保護的磁力泵,應設置液體泄漏探頭。對于承壓密閉的磁耦合箱體結構的磁力泵,當隔離套破裂或由于其他原因有液體進入磁耦合箱體時,探頭就會報警;對于雙隔離套結構的磁力泵,當內隔離套破裂或由于其他原因有液體進入內外隔離套之間的腔體時,探頭就會報警。


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