磁力泵常見故障及安全保護的設(shè)置

萬慶才

（中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州516086）

1 概述

在煉油化工裝置，由于機泵的機械密封泄漏造成的安全、環(huán)保事故時有發(fā)生，對生命財產(chǎn)及環(huán)境保護影響較大。例如，2011 年7 月11 日，某煉油廠連續(xù)重整裝置二甲苯塔底泵泄漏著火，造成塔底泵上方多條條管線損壞，管線內(nèi)油氣在開裂處燃燒，泵上方框架、少量儀表和動力電纜過火，無其他設(shè)備損壞，無人員傷亡。在煉油化工裝置中輸送易燃、易爆、劇毒等物料用泵的工作安全性就特別重要。為了安全生產(chǎn)，越來越多地采用無泄漏磁力泵。但是由于磁力泵本身的結(jié)構(gòu)特點設(shè)備故障頻發(fā)也會造成不可避免的事故，因此，在選型、操作及安全保護的設(shè)置上有一些特殊的要求，本文在磁力泵的結(jié)構(gòu)特點、潤滑及冷卻、故障的類型及保護措施、操作及連鎖控制設(shè)置上進行分析，為避免磁力泵本身的缺陷造成安全及環(huán)保事故，提出了安全保護措施。

2 磁力泵的結(jié)構(gòu)特點

對于磁力泵來說，是利用永磁體磁力傳動的工作原理以實現(xiàn)扭矩無接觸傳遞的一種新型泵,由泵、磁力耦合器、電動機三部分組成，葉輪、泵內(nèi)軸、內(nèi)磁缸、前后徑向軸承和前后推力軸承組成內(nèi)磁轉(zhuǎn)子,被非磁性材料制作的隔離套密閉在工作腔內(nèi),隔離套與泵體的靜密封取代軸端密封以實現(xiàn)零泄漏，隔離套外的外磁缸和泵外軸組成外磁轉(zhuǎn)子,由電機通過聯(lián)軸器傳遞扭矩,內(nèi)磁缸與外磁缸磁力相互作用,使葉輪同步高速旋轉(zhuǎn),達到輸送液體的目的，由于液體被封閉在靜止的隔離套內(nèi),所以是一種全密封、無泄漏的泵型。磁力耦合器由內(nèi)外磁缸及隔離套等部件組成(如圖1 所示)，是磁力泵的核心部件。磁力泵的轉(zhuǎn)子軸承是由介質(zhì)潤滑和冷卻的，除了磁力泵的磁力耦合器部分，其余結(jié)構(gòu)基本與普通帶密封離心泵相似。

由于自身結(jié)構(gòu)的原因，泵運行的最小熱流量是一個很重要的技術(shù)問題。當泵送流量小于最小熱量時，泵腔內(nèi)液體溫度逐漸升高，同時磁力泵隔離套處溫升隨之加劇，使得循環(huán)液體汽化，造成泵滑動軸承的干磨擦，導致滑動軸承損壞，磁鋼消磁等，引起事故。

圖1 磁力泵結(jié)構(gòu)

3 軸承的冷卻、潤滑

磁力泵的隔離套和滑動軸承需要冷卻和潤滑以達到泵的理想工況。冷卻和潤滑是靠泵的輸送介質(zhì)來完成的，這樣就確保這個冷卻、潤滑系統(tǒng)安全可靠，該系統(tǒng)能持續(xù)地將隔離套和滑動軸承產(chǎn)生的熱量帶走，并且提供給滑動軸承充分的潤滑，給隔離套營造一個良好的工作環(huán)境。圖2 是磁力泵的冷卻、潤滑示意圖。

圖2 冷卻潤滑示意圖

4 磁力泵的常見故障及原因

力泵在生產(chǎn)運行過程中故障的主要表現(xiàn)形式主要有：磁力泵的機械故障：隔離套損壞造成的泄漏，隔離套超溫造成磁缸消磁，轉(zhuǎn)子徑向軸承及推力燒研，泵振動大、噪聲大及異響，盤不動車等，磁力泵的性能故障：主要表現(xiàn)為磁力泵的流量揚程不足，不能滿足工藝要求。

4.1 隔離套損壞造成泄漏

隔離套損壞的原因：（1）介質(zhì)中含有顆粒，造成隔離套劃傷或劃穿，也會造成潤滑或冷卻通道堵塞引發(fā)隔離套損壞。（2）泵空轉(zhuǎn)導致內(nèi)、外磁轉(zhuǎn)子切割隔離套產(chǎn)生的磁渦流熱不能被帶走，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子受熱膨脹，將隔離套磨穿。（3）磁力泵在最小流量以下運轉(zhuǎn)或者抽造成發(fā)熱隔離套損壞。（4）隔離套結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理造成應(yīng)力裂紋或者選材錯誤引發(fā)腐蝕破損。

4.2 磁缸消磁

這種故障在磁力泵應(yīng)用中比較常見，時有發(fā)生，磁缸消磁常見的有兩種情況：高溫消磁和強拉消磁。

（1）高溫消磁的表現(xiàn)形式：一種是輸送介質(zhì)溫度超過設(shè)計溫度，致使內(nèi)外磁缸在高溫介質(zhì)中運行，導致消磁；另一種是泵輸送液體出現(xiàn)斷流，導致泵干轉(zhuǎn)或者在小流量情況冷卻回路的介質(zhì)不能有效循環(huán)，內(nèi)部溫度急劇升高，從而導致消磁。（2）強拉消磁的表現(xiàn)形式：一種是內(nèi)磁缸和葉輪旋轉(zhuǎn)部件突然卡死，泵不能及時跳車，外磁缸在電機強拉作用下持續(xù)運轉(zhuǎn)，導致內(nèi)外磁缸消磁；另一種是磁力泵超負荷使用，造成使用磁力矩超過設(shè)計磁力矩，造成內(nèi)外磁缸消磁；還有一種情況是內(nèi)外磁缸不配套，磁力線不同，內(nèi)外磁缸在運轉(zhuǎn)過程中造成磁力線紊亂而形成的強拉消磁。（3）介質(zhì)中的鐵磁性物體過多，造成磁缸消磁。

4.3 隔離套超溫

磁力泵在小流量或無介質(zhì)空轉(zhuǎn)時，介質(zhì)對內(nèi)磁轉(zhuǎn)子、隔離套和軸承冷卻、潤滑不足，導致泵內(nèi)溫度急劇升高，引起隔離套超溫；或者由于隔離套和磁極的配合間隙過小也會造成隔離套超溫。

4.4 泵轉(zhuǎn)子軸承燒研

磁力泵滑動軸承損壞的主要原因：顆粒異物進入滑動軸承間隙導致軸承損壞；泵抽空或泵出口流量不滿足最小流量要求；滑動軸承無潤滑及冷卻，滑動軸承的安裝配合間隙過小，滑動軸承的材質(zhì)選擇不當均會導致軸承損壞等。

4.5 超電流

引起磁力泵超電流的原因主要有超負荷、部件動靜摩擦等原因。

4.6 流量不足

磁力泵流量不足的原因主要有：設(shè)計選型不當、過濾器堵塞、轉(zhuǎn)速達不到設(shè)計要求。

5 常用的安全保障的設(shè)置

針對上述磁力泵的故障，為了保證磁力泵的安全運行通常采取以下措施：

5.1 針對磁力泵隔離套破損通常采取下述措施

（1）雙隔離套加壓力報警；（2）單隔離套加泄漏開關(guān)。

5.2 針對磁力泵磁缸消磁采取下述措施

（1）隔離套超溫報警；（2）低流量報警；（3）低電流報警；（4）超電流報警；（5）設(shè)置最小流量線；（6）入口設(shè)置磁力過濾器。

5.3 針對隔離套超溫采取下述措施

（1）隔離套超溫報警；（2）低流量報警；（3）低電流報警；（4）超電流報警；（5）設(shè)置最小流量線。

5.4 針對泵轉(zhuǎn)子軸承燒研采取下述措施

（1）低流量報警；（2）低電流報警；（3）超電流報警；（4）設(shè)置最小流量線；（5）設(shè)置外部強制冷卻潤滑。

6 結(jié)論

隨著磁力泵在石油化工行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛，在磁力泵的選型過程中安全保護的設(shè)置成為磁力泵的重要保護手段，既不過度保護也不能欠保護，達到在運行中既能保護磁力泵的安全運行，又能節(jié)約投資，本文從磁力泵的結(jié)構(gòu)、原理、冷卻、潤滑及磁力泵的常見故障及原因分析了保護措施的設(shè)置，從而保證磁力泵的安全運行。