新型脫硫裝置用磁力驅(qū)動攪拌器及其應(yīng)用分析

車敬標(biāo) 張春義

摘 要：本文首先對新型脫硫裝置用磁力驅(qū)動攪拌器的工作原理進行了闡釋;其后，分析了新型脫硫裝置用磁力驅(qū)動攪拌器應(yīng)用中常見的渦流效應(yīng)與軸承損耗量大問題;最后，從渦流效應(yīng)、軸承質(zhì)量、水源供給三個角度入手，研究了新型脫硫裝置用磁力驅(qū)動攪拌器應(yīng)用的優(yōu)化策略。

關(guān)鍵詞：脫硫裝置;磁力傳動器;冷卻水

在新型脫硫裝置當(dāng)中，攪拌器主要用于塔內(nèi)漿液的充分?jǐn)嚢?，以此避免漿液出現(xiàn)凝固。同時，在攪拌器葉輪的帶動之下，氧化風(fēng)會加速擴散，進而提高塔內(nèi)石膏漿液的氧化效率。

1 新型脫硫裝置用磁力驅(qū)動攪拌器的工作原理

磁力驅(qū)動攪拌器的核心技術(shù)是磁力驅(qū)動技術(shù)，這一技術(shù)主要以現(xiàn)代磁力學(xué)為理論基礎(chǔ)，通過人工電磁材料或自然永磁材料的磁力作用，實現(xiàn)無接觸狀態(tài)下扭矩和力的外化傳遞。在實際的設(shè)備應(yīng)用中，磁力驅(qū)動技術(shù)多以磁力傳動器的形式出現(xiàn)。磁力傳動器由內(nèi)磁轉(zhuǎn)子、外磁轉(zhuǎn)子以及隔離套三個部分構(gòu)成，其中內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與外磁轉(zhuǎn)子被隔離套分隔開來，完全不進行接觸?；诖帕π?yīng)，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與外磁轉(zhuǎn)子之間會形成磁場，當(dāng)外磁轉(zhuǎn)子在機電作用下發(fā)生旋轉(zhuǎn)時，其與內(nèi)磁轉(zhuǎn)子之間的磁場中會發(fā)生耦合作用，進而在無接觸狀態(tài)下完成內(nèi)磁轉(zhuǎn)子的運行驅(qū)動。這樣一來，與內(nèi)磁轉(zhuǎn)子相連的功能構(gòu)件（如泵設(shè)備的葉輪軸、攪拌設(shè)備的槳葉軸、風(fēng)機設(shè)備的葉片軸等）便會進行同步運行，達成設(shè)備系統(tǒng)的運行驅(qū)動[1]。

在磁力傳動器工作原理的基礎(chǔ)上，磁力驅(qū)動攪拌器被開發(fā)出來，并廣泛應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中。通常情況下，磁力驅(qū)動攪拌器主要包含連接體、減速機、軸承體、磁力傳動器、滑動軸承、密封桶、槳葉軸、槳葉等多個結(jié)構(gòu)部分。其中，槳葉、槳葉軸與內(nèi)磁轉(zhuǎn)子相連，或直接制造為一體式構(gòu)件，在軸承體的支撐作用下，共同形成磁力驅(qū)動攪拌器的從動結(jié)構(gòu);減速機與外磁轉(zhuǎn)子相連，共同形成磁力驅(qū)動攪拌器的主動結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)驅(qū)動力的產(chǎn)生與調(diào)控。在從動結(jié)構(gòu)與主動結(jié)構(gòu)之間，有密封桶作為隔離體，以此避免內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與外磁轉(zhuǎn)子發(fā)生磁力接觸，保障兩個結(jié)構(gòu)間磁場的性能穩(wěn)定。將此類結(jié)構(gòu)的磁力驅(qū)動攪拌器應(yīng)用到新型脫硫裝置當(dāng)中，既能實現(xiàn)良好的動、靜密封效果，避免攪拌過程中塔內(nèi)漿液泄漏故障的產(chǎn)生，又可在無接觸狀態(tài)下消除傳統(tǒng)機械攪拌器的構(gòu)件磨損問題，延長攪拌器的使用壽命。

2 新型脫硫裝置用磁力驅(qū)動攪拌器的應(yīng)用問題

在磁力驅(qū)動攪拌器應(yīng)用于新型脫硫裝置的過程當(dāng)中，主要可能出現(xiàn)以下幾點問題：

2.1 渦流效應(yīng)問題

在磁力驅(qū)動攪拌器的傳動器結(jié)構(gòu)中，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與外磁轉(zhuǎn)子之間存在磁場。當(dāng)攪拌器運行時，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與外磁轉(zhuǎn)子勢必會隨之發(fā)生同步或不同步的旋轉(zhuǎn)，進而使得金屬密封桶處在交變磁場當(dāng)中。這樣一來，基于磁場中磁力方向、量級的變化，金屬密封桶的磁通量將持續(xù)動態(tài)化，進而產(chǎn)生與磁通量同向變化的電流，即形成渦流效應(yīng)。在該效應(yīng)形成以后，一方面會削弱磁場本身的傳遞能力，繼而降低磁力驅(qū)動攪拌器整體的動能水平。另一方面，也會導(dǎo)致內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與外磁轉(zhuǎn)子間工作環(huán)境的溫度上升，在降低驅(qū)動結(jié)構(gòu)磁力質(zhì)量的同時，埋下過熱損耗的故障隱患[2]。

2.2 軸承損耗問題

從某種程度上來講，磁力驅(qū)動攪拌器在解決動密封處漿液泄露故障問題的同時，也將運行矛盾轉(zhuǎn)移到了軸承體上。在磁力驅(qū)動攪拌器的運行過程當(dāng)中，雖然從動結(jié)構(gòu)與主動結(jié)構(gòu)之間互不接觸，但從動結(jié)構(gòu)內(nèi)部的軸承體與兩方介質(zhì)長期處于接觸狀態(tài)，因此必然產(chǎn)生使用壽命的消耗。同時，由于從動結(jié)構(gòu)被金屬密封桶封閉起來，當(dāng)軸承發(fā)生故障損耗時，相關(guān)人員也很難及時做到發(fā)現(xiàn)、監(jiān)測與處理。此外，基于磁力驅(qū)動攪拌器在新型脫硫裝置中的應(yīng)用特點，其內(nèi)部軸承體需要處于高轉(zhuǎn)速、持續(xù)化的工作狀態(tài)，進而摩擦產(chǎn)生較高的熱量。因此，必須用水、冷卻液等液體介質(zhì)進行冷卻處理。若液體介質(zhì)的流量過小，或潤滑質(zhì)量、冷卻質(zhì)量較低，軸承體及周邊環(huán)境的溫度很容易出現(xiàn)驟升情況，當(dāng)溫度超過80℃時，將可能出現(xiàn)內(nèi)、外磁轉(zhuǎn)子卡頓、磁體退磁現(xiàn)象等故障問題。

3 新型脫硫裝置用磁力驅(qū)動攪拌器的應(yīng)用優(yōu)化

3.1 磁力驅(qū)動攪拌器渦流效應(yīng)的應(yīng)用優(yōu)化

首先，渦流效應(yīng)與密封桶金屬材質(zhì)的強導(dǎo)電性存在密切關(guān)系。因此，在新型脫硫裝置用磁力驅(qū)動攪拌器的應(yīng)用優(yōu)化當(dāng)中，應(yīng)先從隔離套的材質(zhì)性能入手進行調(diào)整。現(xiàn)階段，在工作條件允許的情況下，可將非金屬材料（如氧化鋯）作為密封桶的首選，以確保從根源上解決渦流效應(yīng)的產(chǎn)生。若受到工況限制，必須應(yīng)用金屬密封桶的，則應(yīng)盡可能多地提高隔離套材質(zhì)的電阻強度，如選用哈氏合金C、316L不銹鋼、鈦合金等。其次，盡量避免密封桶的內(nèi)部空間過于寬闊，轉(zhuǎn)而將其形狀設(shè)計為細(xì)長條形。這樣一來，能在保證內(nèi)磁轉(zhuǎn)子、外磁轉(zhuǎn)子互不接觸的基礎(chǔ)上，盡量實現(xiàn)布局結(jié)構(gòu)的緊湊化，繼而縮短力與轉(zhuǎn)矩的傳動半徑，降低渦流效應(yīng)對磁場傳遞能力的影響程度。最后，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與外磁轉(zhuǎn)子間環(huán)境溫度的異常上升，也是研究渦流效應(yīng)時不可忽視的問題。對此，可將磁力驅(qū)動攪拌器的常規(guī)密封桶構(gòu)件替換為疊層隔離構(gòu)件，或在密封桶內(nèi)部假設(shè)冷卻系統(tǒng)（如專利號為200420055044的新型實用專利高速磁力傳統(tǒng)裝置），從而實現(xiàn)環(huán)境溫度的有效控制，為磁力質(zhì)量與構(gòu)件壽命提供穩(wěn)定保障。

3.2 磁力驅(qū)動攪拌器軸承問題的應(yīng)用優(yōu)化

對于新型脫硫裝置用磁力驅(qū)動攪拌器在應(yīng)用中的軸承故障問題，主要可從材料性能與結(jié)構(gòu)工藝兩方面入手進行改進。具體來講：

3.2.1 軸承材料性能上的優(yōu)化改進

在目前，國內(nèi)外已研制出了多種功能特殊、性能優(yōu)質(zhì)的軸承材料，如以DV型為主的自冷卻、自潤滑復(fù)合型軸承材料，以SF型為主的多層自潤滑復(fù)合型軸承材料，以氧化鋁、氮化硅、碳化硅為主的“三耐型”（耐腐蝕、耐高溫、耐磨損）軸承材料等。在實際應(yīng)用過程中，相關(guān)人員可根據(jù)磁力驅(qū)動攪拌器具體表現(xiàn)出的故障問題，選擇合適的軸承材料，以此提高攪拌器乃至脫硫裝置整體的運行質(zhì)量[3]。

3.2.2 軸承結(jié)構(gòu)工藝上的優(yōu)化改進

在磁力驅(qū)動攪拌器的運行過程當(dāng)中，液體介質(zhì)流動性的優(yōu)劣與否，在很大程度上決定了軸承體的潤滑和冷卻效果。因此，在優(yōu)化改進的實踐時，相關(guān)人員可對軸承的表面結(jié)構(gòu)進行開槽設(shè)計，如直線槽、螺旋槽等，以此實現(xiàn)液體介質(zhì)的順利導(dǎo)流。這樣一來，水、冷卻液等液體介質(zhì)流經(jīng)軸承體時，會在槽體結(jié)構(gòu)的支持下，順利形成覆蓋在軸承外部的液膜，進而提升軸承的耐高溫性能與應(yīng)力承載水平，并降低軸承的動摩擦程度。除此之外，保證軸承體結(jié)構(gòu)、質(zhì)量的整體完好，是避免軸承故障的最根本方法。因此，相關(guān)人員在檢修脫硫塔及磁力驅(qū)動攪拌器時，必須要著重對密封桶包裹下的軸承部位進行檢查，若發(fā)現(xiàn)軸承體接觸面的損耗量大于0.8mm，應(yīng)做到損壞件的及時更換。

3.3 磁力驅(qū)動攪拌器水源供給的應(yīng)用優(yōu)化

水是磁力驅(qū)動攪拌器穩(wěn)定運行的重要介質(zhì)，一旦供水的穩(wěn)定性較差或出現(xiàn)停水情況，將引發(fā)磁力驅(qū)動攪拌器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的多處故障?，F(xiàn)階段，通?？刹捎脭嚢杵魍饨庸I(yè)循環(huán)式的方式，實現(xiàn)磁力傳動器、軸承體等器件結(jié)構(gòu)的持續(xù)冷卻。同時，還需對水源的供給強度進行科學(xué)控制，將水流壓力控制在0.3MPa至0.5MPa之間、水流量級控制在0.3m/h至0.5m/h之間，以此確保冷卻效果的最優(yōu)化，為磁力驅(qū)動攪拌器乃至新型脫硫裝置整體的安全穩(wěn)定運行創(chuàng)造條件。

4 總結(jié)

綜上所述，與傳統(tǒng)的機械傳統(tǒng)攪拌器相比，磁力驅(qū)動攪拌器具有密封性強、使用壽命長的特點，可在很大程度上避免漿液泄露故障的發(fā)生。但需要注意的是，在實際的脫硫裝置應(yīng)用當(dāng)中，相關(guān)人員需要重視磁力驅(qū)動攪拌器的渦流效應(yīng)、軸承磨損等常見問題，并實施出針對性、有效性的優(yōu)化處理措施。

參考文獻：

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[3]薛明.火力發(fā)電廠煙氣脫硫泵用機械密封的研發(fā)與應(yīng)用研究[D].石家莊：河北科技大學(xué)，2017.