磁力泵的選用原則和條件及優(yōu)化方案分析

周大朋，周雪松，劉振東

（中國石油吉林石化公司乙烯廠，吉林吉林 132021）

0 引言

煉油、石化、化工等重工業(yè)是國民經濟的支柱產業(yè)，生產的橡膠、樹脂、化纖、汽油、柴油是各行業(yè)的基礎原材料，與人們的衣食住行息息相關。這些基礎原材料都是依靠石油煉化裂解制得，而乙烯是衡量一個國家重工業(yè)水平高低的基礎化工原料。為了保證乙烯的產量，我國經過幾十年的發(fā)展已經逐步壯大，已經建立了一大批乙烯及其相關裝置，因此乙烯裝置及其相關設備的安全、穩(wěn)定運行十分重要。

1 磁力泵原理

磁力泵由泵頭、磁力聯(lián)軸器、驅動機等組成，其與普通泵的區(qū)別是磁力聯(lián)軸器由內磁轉子、外磁轉子以及承壓且不導磁的隔離套組成（圖1）。當驅動機帶動外磁轉子旋轉時，磁力感應線透過空氣和隔離套，帶動內磁轉子（葉輪、內磁泵軸）同步旋轉，將旋轉軸封轉換為無靜密封，實現(xiàn)動力零泄漏、無污染傳遞。

由于泵軸、內磁轉子被泵體、隔離套完全封閉，徹底解決了“跑、冒、滴、漏”問題，消除了煉油化工行業(yè)易燃、易爆、有毒、有害介質通過泵密封泄漏的安全隱患，有力地保證了職工的身心健康和安全生產。

圖1 磁力泵內部結構

磁力泵內磁轉子兩端有滑動徑向軸承作為支撐，并且兩側均有滑動直推軸承平衡軸向力，處于一種軸向力自動平衡狀態(tài)（軸向竄量3～5 mm），徹底解決了磁力泵的軸向力平衡問題。采用釤鈷合金滑動軸承，柔性承載結構，耐沖擊耐更高的溫差。二次密封與雙層隔離套比較，隔離套承壓好、抗磨蝕性能好，減小了摩擦阻力。

2 磁力泵的選用

磁力泵在選型、設計時，各設計院或用戶首先是確定生產裝置中泵的用途和性能要求，據(jù)此選擇磁力泵的類型。選擇時首先要考慮泵的種類和形式，再根據(jù)一定的選型原則和依據(jù)進行選擇。

2.1 選用原則和注意事項

（1）磁力泵是為生產服務的，選擇時首先要符合工藝流量、揚程過程、輸送介質的需要。其基本機泵性能參數(shù)，如流量、揚程、壓力、溫度、汽蝕余量等，與離心泵類似，選擇時盡可能要求有較寬的工作范圍，以適應工藝操作范圍的變化。選擇磁力泵時，主要依據(jù)2 點進行綜合判斷、抉擇：①一般選擇綜合性能較好的機泵，但還要結合生產實際情況，進行綜合經濟分析；②盡可能在現(xiàn)有成熟的機泵系列中選取，也可以按規(guī)定程序設計、試新產品。流量—揚程曲線斜率變化較快速的機泵，一般應用在工程實際中揚程變化較大的場合，而變化較平穩(wěn)的機泵，則用于工程實際中流量變化需求較大的場合。無論怎么選擇機泵性能，都應該保證其工作點在額定（設計）工況區(qū)域內。新設計試制的各種工況磁力泵，應使其機組能安全運行、不發(fā)生汽蝕、振動和超載等。

（2）磁力泵一般用于輸送易燃易爆、毒性為中度及上、腐蝕性較強或特別貴重的特殊介質，因此對機泵的靜密封要求較高。如果介質含有腐蝕性介質且腐蝕性是變化的，那么磁力泵的所有過流部件均需要耐強腐蝕性。介質中含有固體顆粒時，不但需要各過濾部件具有較好的耐磨性，而且機泵的入口最好選擇有磁過濾的復合過濾器，以清除管路中的鐵磁性物質，保證磁力泵的正常運轉，延長設備使用壽命。

（3）所選擇的磁力泵在全生命周期中，平均效率均應最優(yōu)，這樣可以有較降低能耗和運行成本。

（4）設備的綜合經濟指標，不但要考慮設備的購置費、安裝費用、維護檢修費用，還需要考慮機泵在整個工藝系統(tǒng)中投入的經濟性，盡可能在磁力泵全生命周期內考慮經濟實用型。

（5）磁力泵本身要求可靠、安裝容易、維修簡便，盡量不要設計特殊的檢修工具。

（6）工藝系統(tǒng)中相互關聯(lián)的機泵，需要考慮上下游、橫線的流量揚程變化，與彼此的相互影響。

（7）對于磁力泵的各核心部件，直接關系到泵整體運行的穩(wěn)定性、可靠性、壽命等，每個部件均應標明具體的供貨廠家、材質以及其主要的技術指標。

（8）為了確保工程質量，對有特殊要求參數(shù)范的泵，一般不宜委托國內生產廠家研制或開發(fā)，以保證工程質量和進度。

（9）現(xiàn)在階段一般磁力泵要求介質的溫度為-75～450 ℃。

（10）對于高黏度的介質，磁力泵的能耗較高，因此介質的黏度要求在100 mPa·s 以內。

（11）輸送介質不宜含有較多顆粒。

（12）保證泵入口處的有效汽蝕余量，對于易汽化、低沸點介質選用要慎重。

（13）根據(jù)磁力聯(lián)軸器的能耗比，要求驅動機的功率不高于160kW。

2.2 選型依據(jù)

磁力泵在選型過程中要根據(jù)石油化工生產裝置的性質、自身狀況和允許的條件進行選擇，主要是從介質的理化性質、工藝參數(shù)（流量、揚程、溫度）、管線設計以及現(xiàn)場設計操作工況等多方面綜合考慮。

（1）根據(jù)泵送介質的理化性質條件選擇。介質的理化性質是選泵的首要條件，不但決定泵制造材料，還決定的結構、性能等。

（2）根據(jù)工藝參數(shù)條件選擇。磁力泵的輸送介質的能力決定整個裝置的生產能力，而泵送能力由磁力泵工藝參數(shù)條件決定。工藝參數(shù)主要包括流量（最小、最大、正常、額定流量）、揚程、出入口壓力、溫度以及有效汽蝕余量等。

（3）根據(jù)實際條件選擇。磁力泵實際工作包括環(huán)境溫度、相對濕度、安裝溫度、大氣壓力、大氣腐蝕狀況、危險區(qū)域的劃分等級。

（4）根據(jù)管路設計條件選擇。現(xiàn)場管路設計條件，確定管路的規(guī)格、實際走向，確定管路損失和汽蝕余量。

（5）根據(jù)操作條件選擇?，F(xiàn)場操作條件是磁力泵選型的有效補充，在實際工作中必須予以考慮。

3 優(yōu)化運行方案

磁力泵在正確的選型、設計、制造之后就有了機泵的運行保障。根據(jù)磁力泵結構特點，磁力泵常出現(xiàn)故障的原因為內外磁轉子超溫和泵抽空干磨，因此優(yōu)化措施主要針對這2 個方面進行。

（1）負荷監(jiān)測。無泄漏磁力泵在運行過程中經常出現(xiàn)過載、欠載、汽蝕、干轉等故障，這將造成電機或泵體的損壞，必須在短時間內停機。一般選用功率型保護、電流型保護對機泵負荷進行監(jiān)測。

（2）溫度傳感器。采用PT100 對驅動軸所在的滾動軸承箱進行監(jiān)測是常見的一種優(yōu)化方案，可以有效避免因滾動軸承損壞后造成的隔離套失效等嚴重安全環(huán)保事故。

（3）泄漏監(jiān)測。由于磁力泵輸送的介質較為特殊，因此設置隔離套泄漏檢查，以避免危險或者貴重介質大量泄漏而造成安全事故和經濟損失。常見的監(jiān)測方式有音叉監(jiān)測。

4 結束語

磁力泵是一種不存在動密封的無泄漏、零污染的流體輸送設備，是創(chuàng)建無泄漏工藝環(huán)境和生產環(huán)境的理想用泵。在石化裝置等流體輸送領域，機械密封占比達到了70%以上，因機械密封失效引起的設備故障和安全事故時有發(fā)生，因而磁力泵受到越來越多工程技術人員的喜愛。磁力泵在正確選型設計之后，再有優(yōu)化運行方案，就形成了一個完善的設備運行基礎。