磁力泵溫度測(cè)量系統(tǒng)原理與改進(jìn)研究

郭宇　邵彥順

【摘 要】在化工行業(yè)中，磁力泵受材料及磁性傳動(dòng)的限制，對(duì)泵體的溫度，測(cè)量要求較高。由于現(xiàn)在使用的磁力泵測(cè)溫系統(tǒng)存在著缺陷，給生產(chǎn)帶來了一定的影響，經(jīng)過分析研究，在本文中對(duì)磁力泵測(cè)溫系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，在很大程度上解決了我們?cè)趯?shí)際工作中面臨的問題，并且解決了成本控制的問題。

【關(guān)鍵詞】磁力泵 溫度測(cè)量 熱電偶

在我們的實(shí)際生產(chǎn)中我們可以發(fā)現(xiàn)，一些企業(yè)需要用泵來實(shí)現(xiàn)液體物料傳送，而磁力泵因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在具體的時(shí)間中有著廣泛的應(yīng)用，它把泵軸的旋轉(zhuǎn)部分，葉輪內(nèi)磁轉(zhuǎn)子等封閉在隔離罩內(nèi)，使泵內(nèi)液體與外界完全隔離達(dá)到了無泄漏的目的，磁力泵因其固有的特點(diǎn)，解決了石化企業(yè)液體介質(zhì)傳輸中“跑﹑冒﹑滴﹑漏”等問題，減少了環(huán)境污染，而得到了廣泛應(yīng)用。磁力泵雖然實(shí)現(xiàn)了無泄漏，但它最大缺點(diǎn)就是磁性材料受工作溫度影響，過高的溫度極大的影響其效果這就是我們需要解決的問題。

1 磁力泵測(cè)溫系統(tǒng)構(gòu)成及熱電偶的原理

磁力泵由泵﹑磁力傳動(dòng)器﹑電機(jī)三部分組成.關(guān)鍵部件磁力傳動(dòng)器由外磁轉(zhuǎn)子﹑內(nèi)磁轉(zhuǎn)子及不導(dǎo)磁的隔離罩組成。磁力泵應(yīng)在規(guī)定的溫度下運(yùn)行，嚴(yán)禁溫度超標(biāo)，在磁力泵隔離罩表面裝設(shè)熱電偶溫度檢測(cè)裝置，檢測(cè)外轉(zhuǎn)子與隔離罩環(huán)隙區(qū)域溫度，以便在溫度超標(biāo)時(shí)報(bào)警或停機(jī)。磁力泵一般情況下只用于溫度不高于100°C，排出壓力低于1.6MPa的液體物料輸送。而我們現(xiàn)場(chǎng)用來測(cè)溫的熱電偶是一種感溫元件，它測(cè)量溫度的基本原理：是由兩種導(dǎo)體（不同成份的材質(zhì)）組成一個(gè)閉合回路，一但它們兩端存在溫度梯度時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生電流，電流產(chǎn)生后，兩端之間就存在熱電動(dòng)勢(shì)。兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體，溫度較高的一端作為工作端，溫度較低的一端作為自由端，一般自由端會(huì)處于某個(gè)恒定的溫度下。

1.1 測(cè)量溫度系統(tǒng)的工作原理

現(xiàn)場(chǎng)磁力泵的測(cè)溫系統(tǒng)由合金絲﹑熱電芯﹑與不銹鋼隔離罩，熱偶外殼組成熱電偶測(cè)量回路。合金絲一端被焊在不銹鋼隔離罩上，另一端與熱電偶外殼連接起來，整個(gè)隔離罩作為熱偶測(cè)量回路組成部分，所以測(cè)得是隔離罩上合金絲焊點(diǎn)處的局部溫度。例如：兩種不同的金屬導(dǎo)體A和B接觸時(shí)，有溫差時(shí)，在它們的交界處會(huì)形成電動(dòng)勢(shì)，這就是熱電動(dòng)勢(shì)，熱電動(dòng)勢(shì)的大小與溫度高低有關(guān)，溫度越高，熱電動(dòng)勢(shì)越大。熱電勢(shì)等于熱電偶兩接點(diǎn)電勢(shì)的代數(shù)和，當(dāng)A﹑B導(dǎo)體材料確定后，熱電勢(shì)就是接電溫度的函數(shù)差。如果一端溫度保持不變，即為常數(shù)；則熱電勢(shì)就成為另一端溫度T的單值函數(shù)了。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)磁力泵測(cè)溫系統(tǒng)構(gòu)成

磁力泵測(cè)溫系統(tǒng)傳感部分（如圖2）由內(nèi)外二部分組成：內(nèi)部80mm合金長(zhǎng)絲頭部點(diǎn)焊在隔離罩中間表面，合金絲與隔離罩表面之間用絕緣層隔離，合金絲緊密粘貼在隔離罩表面，延伸至A點(diǎn)，合金絲作為熱電偶負(fù)端，不銹鋼隔離罩作為熱電偶正端，外部由溫度變送器與熱電偶組成，熱電偶芯是活動(dòng)的，設(shè)備里面有彈簧和合金絲，由ф12大小的螺紋設(shè)備擰入泵體至A點(diǎn)，依靠彈簧彈力與合金絲連接組成熱電偶負(fù)端，熱電偶外殼也依靠彈簧彈力與隔離罩表面連接組成熱電偶正端，一但這兩部溫度不同，則在回路內(nèi)會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。而配置的溫度變送器為德國(guó)產(chǎn)的隨機(jī)產(chǎn)品，沒有詳細(xì)資料，也不支持HART通訊器，以現(xiàn)有的條件無法判斷熱電偶的分度號(hào)。如圖1、圖2、圖3所示。

2 磁力泵測(cè)量溫度系統(tǒng)缺陷

在日常儀表維護(hù)工作中，磁力泵溫度測(cè)量故障較多，表現(xiàn)為：溫度指示與實(shí)際值偏差大，波動(dòng)頻繁，有時(shí)甚至溫度指示超標(biāo)，引起聯(lián)鎖起跳，導(dǎo)致泵無法運(yùn)行，裝置非計(jì)劃停車。對(duì)于這些故障，我們經(jīng)過分析研究，并對(duì)發(fā)生溫度指示故障的泵進(jìn)行解體檢查發(fā)現(xiàn)，引起磁力泵溫度指示不準(zhǔn)的故障原因有以下幾點(diǎn)：

（1）溫度變送器老化，穩(wěn)定性變差。磁力泵測(cè)溫系統(tǒng)傳感器與溫度變送器系是一體化的，且不支持HART通訊，無法對(duì)其校驗(yàn)檢修，不能用其它獨(dú)立的溫度變送器替代，只能整套更換。（2）隔離罩與外磁轉(zhuǎn)子間內(nèi)有異物。隔離罩與外磁轉(zhuǎn)子間內(nèi)有異物，發(fā)生摩擦造成熱偶絲斷裂，從而引起測(cè)量回路斷路。（3）接觸點(diǎn)A點(diǎn)部位有垃圾油污粘附。接觸點(diǎn)有垃圾或者油污，使得接觸接觸不良，引起溫度忽上忽下，特別在夏天，會(huì)引起設(shè)備聯(lián)鎖起跳。（4）安裝上的原因。由于外部熱電偶與合金絲連接依靠彈簧彈力，測(cè)量設(shè)備擰得過緊或過松，會(huì)引起測(cè)量回路開路和測(cè)量不準(zhǔn)。（5）泵體本身震動(dòng)，也會(huì)引起接觸不良。泵體本身使用過久會(huì)引起震動(dòng)，使得測(cè)量接觸不良，測(cè)溫不準(zhǔn)。

由于以上原因的存在，特別在夏季室外環(huán)境溫度可達(dá)40-50°C時(shí)候。而磁力泵溫度控制指標(biāo)：55°C時(shí)候DCS報(bào)警，60°C聯(lián)鎖啟動(dòng)停泵。泵的指示溫度一波動(dòng)，馬上會(huì)引起DCS報(bào)警，直至聯(lián)鎖停泵，對(duì)裝置安全生產(chǎn)帶來了很大的影響，成為夏季生產(chǎn)“老大難”問題。針對(duì)這種情況，經(jīng)過不斷摸索，研究及試驗(yàn)，對(duì)磁力泵溫度測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了改造。

3 磁力泵溫度測(cè)量系統(tǒng)改造

3.1 熱電偶的制作

磁力泵測(cè)溫點(diǎn)在隔離罩表面，外磁轉(zhuǎn)子與隔離罩之間間隙，經(jīng)測(cè)量只有0.8—1mm，且外磁轉(zhuǎn)子是高速旋轉(zhuǎn)的，現(xiàn)有偏平式及鎧裝式熱偶都無條件安裝，只有自制熱電偶方式來測(cè)量隔離罩溫度（放棄以前彈簧式接觸的測(cè)量方式）。熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線是在一定溫度范圍內(nèi)（0～100°C）的一對(duì)各自帶有絕緣層的導(dǎo)線，補(bǔ)償導(dǎo)線實(shí)際上就是熱電偶的延長(zhǎng)，所以用補(bǔ)償導(dǎo)線來制作熱電偶是一個(gè)可行的辦法。T型（銅，銅鎳）熱電偶是所有廉價(jià)金屬熱電偶精度最高，通常用來測(cè)量300°C以下的溫度，經(jīng)過對(duì)比選擇T型（銅，銅鎳）補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線。型號(hào)為：TXHFF多股線芯，單股線徑為0.2mm來制作分度號(hào)為T型熱電偶。

首先清潔隔離罩表面，用細(xì)砂紙打磨，隨后用單股線徑為0.2mm補(bǔ)償導(dǎo)線正端（銅）和補(bǔ)償導(dǎo)線負(fù)端（銅鎳）分別焊接在隔離罩中間表面作為熱電阻正負(fù)極，為了減少傳熱誤差和滯后，焊接要求接觸良好，牢固，焊接點(diǎn)盡量小。把熱偶絲緊密地用專用絕緣膠帶粘在隔離罩表面，延伸至泵體外的儀表接線盒，連接溫度變送器（ROSEMOUNT廠家的248），儀表接線盒內(nèi)長(zhǎng)約250mm，正負(fù)偶絲與隔離罩要很好的絕緣，防止短路。

3.2 自制熱電偶標(biāo)定校驗(yàn)

自制熱電偶配套溫度變送器選用本公司廣泛使用ROSEMOUNT248HAI5NONS溫度變送器。根據(jù)磁力泵運(yùn)行的工況條件，溫度變送器量程設(shè)置0—100°C，分度號(hào)選擇T，標(biāo)定校驗(yàn)設(shè)備：標(biāo)準(zhǔn)精密溫度計(jì)，24V穩(wěn)壓電源，250歐姆標(biāo)準(zhǔn)電阻，HART375通訊器。

4 結(jié)語

磁力泵測(cè)溫系統(tǒng)的改造，由于摒棄了中間彈簧力接觸點(diǎn)測(cè)量方式，多年以來困擾磁力泵正常運(yùn)行的“老大難”問題迎刃而解，又可為企業(yè)節(jié)約大量資金，降低生產(chǎn)成本，取得了顯著效果，為今后工作開拓了新思路。

參考文獻(xiàn)：

[1] 唐飛，劉興然.安全閥的計(jì)算及選用[J].化學(xué)工程與裝備，2015（4）.

[2] 譚林偉，施衛(wèi)東，孔繁余，張德勝.磁力泵冷卻循環(huán)回路的設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015（8）.

[3] 鄭麗麗，盧艷青，李培興.聚磁參數(shù)對(duì)直流電磁泵磁場(chǎng)分布影響的數(shù)值模擬[J].材料與冶金學(xué)報(bào)，2014（1）.

[4] 楊國(guó)來，李世偉，張俊峰.一種新型永磁式電磁泵的設(shè)計(jì)[J].新技術(shù)新工藝，2014（1）.

[5] 王建校.磁力泵滑磁故障的保護(hù)[J].設(shè)備管理與維修，2013.

[6] 高振軍，劉建瑞，付威.磁力泵滑動(dòng)軸承磨損監(jiān)測(cè)裝置設(shè)計(jì)[J].哈爾濱軸承，2014.

[7] 劉斌，車萬慧.鉻鋼在機(jī)械密封端面中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)[J].化工設(shè)備與管道，2013.