磁力泵的外置沖洗方案淺析

摘 要：化工生產(chǎn)中要求輸送的介質絕對無泄漏，對工廠的設備特別是動設備要求更加嚴格?，F(xiàn)結合磁力泵在醋酐生產(chǎn)裝置中的應用，闡述了磁力泵的優(yōu)缺點，分析了幾種磁力泵外置沖洗方案。實踐表明，磁力泵采取外置沖洗方案取得了良好的使用效果，更好地保障了工藝的安全生產(chǎn)。

關鍵詞：磁力泵;外置沖洗;顆粒;無泄漏

0? ? 引言

為了保障化工企業(yè)安全生產(chǎn)，磁力泵被廣泛應用，伴隨著化工工藝復雜化，需要輸送的介質同時具備有毒有害、含有雜質顆粒等特性，這就要求對只能輸送純凈液體的磁力泵進行升級改造，對其內部進行必要的外置沖洗，從而達到保障安全生產(chǎn)、延長設備使用壽命的目的。

1? ? 磁力泵簡介

磁力泵是應用現(xiàn)代磁力學原理，利用永磁體的磁力傳動實現(xiàn)扭矩的無接觸傳遞的一種新型泵，也就是電機帶動外轉子（即外磁鋼）總成旋轉時，通過磁場的作用磁力線穿過隔離套帶動內轉子（即內磁鋼）旋轉，內磁鋼又和葉輪通過泵軸相連接，從而帶動葉輪同步旋轉，達到輸送介質的目的[1]。由于由泵體、泵蓋、隔離套部件組成的屏蔽密封腔體不存在動密封，這就保證了磁力泵的零泄漏、無污染。

在磁力泵的泵軸上，有兩對滑動軸承，起到支撐內磁鋼和葉輪的作用?；瑒虞S承由內套和外套組成，泵在工作時，滑動軸承的外套靜止，內套跟隨泵軸、葉輪、內磁鋼同步旋轉，輸送的介質在葉輪做功形成的壓力下，通過泵蓋內部開孔流經(jīng)滑動軸承，對滑動軸承進行潤滑、冷卻，再經(jīng)過泵軸中心孔回流到葉輪中心，即泵殼腔內?；瑒虞S承的材質為無壓燒結碳化硅，這種碳化硅硬度高，耐磨性能好，承受溫度可達1 800 ℃，靠介質本身冷卻潤滑，缺點一是非常脆，二是不能干磨，這就決定了磁力泵輸送的介質不能含有顆粒。如有顆粒存在于滑動軸承的內套和外套之間，泵工作后，滑動軸承內套和外套相互轉動，就會導致滑動軸承破碎損壞;磁力泵工作時還必須有介質潤滑滑動軸承，使滑動軸承內套和外套不至于干磨成粉末。

2? ? 磁力泵在醋酐裝置中的應用——磁力泵外置沖洗方案1

醋酐是一種有機物，化學式為C4H6O3，無色透明液體，有強烈的乙酸氣味，易燃，有腐蝕性，有催淚性，所以輸送醋酐時絕對不允許有任何泄漏，選用無泄漏的磁力泵是比較好的方案之一。

在醋酐的生產(chǎn)過程中，一些醋酐的粗品中往往帶有一些雜質和顆粒，這就對輸送設備磁力泵的滑動軸承系統(tǒng)造成了致命傷害。鑒于滑動軸承在泵運轉中是用所輸送介質來進行冷卻和潤滑的，因此在泵蓋外面開一個孔，把泵蓋內部開孔堵死，泵蓋外面開的孔一直延伸到滑動軸承所在的位置，在泵蓋開孔處接上管道，引進干凈的、不含雜質的醋酐（或醋酸），對滑動軸承進行沖洗。沖洗液經(jīng)過泵蓋到達滑動軸承所在位置，經(jīng)過內磁鋼端泵軸中心孔，回流到葉輪中心位置，使所輸送的醋酐粗品不能到達滑動軸承處，這樣滑動軸承內部就沒有了顆粒的存在。

需要注意的是，外置沖洗液的選擇需滿足以下幾點：（1）外置沖洗液必須是不含雜質的純凈液體，不結晶，不析出其他固體。（2）外置沖洗液不能與泵所輸送的介質發(fā)生反應，不改變原有輸送介質的性質。（3）外置沖洗液不能影響生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定運行，不會增加對外置沖洗液的處理工藝。

外置沖洗液的壓力確定和整個轉子的平衡調節(jié)：通過滑動軸承的支撐，磁力泵的葉輪、泵軸、內磁鋼組成了轉子。葉輪是靠葉輪中心的平衡孔大小來調節(jié)動態(tài)平衡的。當使用外置沖洗液對滑動軸承進行冷卻、潤滑時，引進了新的壓力，而且外置沖洗液還要通過內磁鋼端的泵軸的中心孔流到葉輪的中心位置，那么外置沖洗液的壓力必然要大于葉輪中心位置的壓力，也就是大于泵的入口壓力。不僅如此，外置沖洗液的壓力還要大于泵揚程所產(chǎn)生的壓力，這樣泵腔里面的液體才不會順著泵蓋和泵軸的間隙流到滑動軸承所在的隔離套腔體內。這就打破了原有的動態(tài)平衡，使葉輪向前推，于是就要增大葉輪的平衡孔直徑，以達到新的動態(tài)平衡。經(jīng)過試驗得出，當外置沖洗液壓力=（泵入口壓力+泵揚程壓力）×1.15時，葉輪正好能保持原有的平衡，無須增大葉輪平衡孔直徑。

外置沖洗液的壓力確定了，為實現(xiàn)這個壓力，則需要另外一臺設備給外置沖洗液加壓，可以選擇計量泵，還可以選擇新增加一臺磁力泵。對于工藝要求嚴格、關鍵的磁力泵設備，可以選擇這種主泵加輔泵的方案;對于多臺流程泵，不同工位且進口壓力和泵的揚程不一樣的工況，還可以選擇集中供給外置沖洗液的方案，即新增一臺外置沖洗液設備，新增設備的揚程（外置沖洗液的壓力）要以多臺流程泵中所需壓力最大的一臺為準進行選取，對于外置沖洗液壓力大于實際需要的壓力的流程泵，則采取增大葉輪平衡孔的方案，使葉輪達到新的動態(tài)平衡。

磁力泵外置沖洗方案1，滿足了磁力泵可以輸送含有雜質的介質且要求零泄漏的工況，為安全生產(chǎn)提供了多一層的保護。

3? ? 磁力泵外置沖洗方案2

當磁力泵輸送的介質含有顆粒，且找不到一種符合要求的外置沖洗液時，可以選擇讓外置沖洗液只流經(jīng)泵蓋和隔離套組成的腔體，完成對滑動軸承的冷卻、潤滑，不回流到泵體和泵蓋組成的腔體，也就是在泵蓋前面加上動態(tài)密封，以泵蓋為分界線，把泵體腔和隔離套腔分離開來，具體方案如下：

（1）外置沖洗液不進入工藝流程，應選擇價格低廉、純凈、不含雜質、穩(wěn)定性好的介質。

（2）增加泵軸長度，因為要在泵蓋前安裝動態(tài)密封，泵軸長度要增加。泵軸中心孔由通孔改為半通孔，即泵軸在泵蓋后面的部分鉆中心孔，在兩對滑動軸承之間的位置，垂直方向鉆兩孔，與中心孔相連接，為外置沖洗液循環(huán)用。

（3）泵蓋要開上下兩個孔，且都與隔離套腔相連接。外置沖洗液從特定的緩沖罐流出，經(jīng)過沖洗液加壓泵對沖洗液做功，沖洗液從泵蓋下孔流到滑動軸承處，一部分對滑動軸承進行冷卻、潤滑，一部分流過內磁鋼，經(jīng)泵軸后面的中心孔流回到滑動軸承的開孔處，再經(jīng)泵蓋上孔流回到緩沖罐，形成一個循環(huán)。

（4）外置沖洗液的壓力要小于主泵的揚程所產(chǎn)生的壓力，當泵蓋前面的動態(tài)密封損壞時，輸送的介質因為壓力高會流到隔離套腔體里（保證工藝中不進去其他液體），輸送介質伴隨著外置沖洗液流出主泵，在緩沖罐的刻度線上看到液面上升，就應及時對主泵進行維修，即更換損壞的動態(tài)密封。

（5）這種磁力泵的外置沖洗方案，可以使主泵應用于更多工況，例如：1）真空裝置。在很多生產(chǎn)工藝中，因為工藝需要，磁力泵的進口壓力為負壓，也就是在啟動主磁力泵后，磁力泵內并沒有液體，這樣持續(xù)運轉幾秒鐘，磁力泵的滑動軸承在沒有液體潤滑的情況下就會嚴重磨損，帶來不必要的損壞。如果采用這種外置沖洗液方案，滑動軸承內的冷卻潤滑液是外界單獨供給，不管泵腔里有沒有輸送的介質，泵都不會損壞，達到了磁力泵可以空運轉的目的。2）卸車裝置。有很多化工廠的原料需要外購，運輸方式大多是汽運或者火車，卸車泵如果選用的是磁力泵，在卸車的尾聲時，槽罐內的液體介質已經(jīng)很少了，滿足不了泵的吸量，管道內會進來大量氣體，磁力泵會出現(xiàn)不上量、振動等情況，極其容易損壞，原因就是沒有足夠的介質對滑動軸承冷卻、潤滑，而且卸車還卸不干凈，槽罐內有大量剩余的介質未流出。對磁力泵使用外置沖洗液后，上述情況就不會發(fā)生，卸車也能完全卸干凈。

4? ? 磁力泵外置沖洗方案3

當主泵所輸送的介質不能外泄還含有顆粒，或者介質外泄后很難處理，而又找不到一種可以進入工藝系統(tǒng)的介質時，可以選擇把原有的輸送介質中的顆粒分離出來，再用干凈、不含顆粒的輸送介質來沖洗滑動軸承，沖洗液隨著輸送介質一起進入工藝流程，具體方案如下：

（1）旋液分離器的使用：分離輸送介質中的顆粒，可以選擇使用旋液分離器[2]。在磁力泵的出口處和進口處分別開孔，磁力泵的出口處用管道連接旋液分離器，旋液分離器上端連接泵蓋開孔，下端連接泵進口的開孔，磁力泵的泵軸不需要增長或改變，泵蓋只在外面開一個孔，并連接到滑動軸承所在的位置。內部其他位置不開孔。

（2）沖洗液的流動途徑：磁力泵運轉后，輸送的介質有一小部分通過泵出口的開孔，進入旋液分離器。經(jīng)過旋液分離器對液體的分離，一部分帶有顆粒的介質經(jīng)旋液分離器的下端出口流回到磁力泵的進口，一部分干凈的介質通過管道進入泵蓋里，再經(jīng)過泵蓋內部的開孔，流到滑動軸承所在處，對滑動軸承進行冷卻、潤滑，再由泵軸的內磁鋼端中心孔流回葉輪中心位置，隨泵輸送介質一起進入工藝系統(tǒng)。此沖洗方案完美滿足了在沒有外界沖洗液存在的情況下，磁力泵輸送含有顆粒的無泄漏液體的工況。

5? ? 磁力泵外置沖洗方案4

磁力泵的內磁鋼位于隔離套腔內，整體都浸泡在磁力泵所輸送的介質或沖洗液中。內磁鋼選用的是優(yōu)質釤鈷合金磁塊，理論上所能承受的最高溫度是450 ℃，考慮到內磁鋼轉動，隔離套切割磁感線所產(chǎn)生的熱量，輸送的介質溫度一般都控制在350 ℃以內。為了使用磁力泵輸送高溫介質（在沒有外界沖洗液存在的情況下），可以把磁力泵外置沖洗方案3中的旋液分離器換成換熱器，降低沖洗液的溫度，再去沖洗滑動軸承系統(tǒng)，使磁力泵可以輸送更高溫度的介質。

6? ? 結語

磁力泵采用外置沖洗方案，實現(xiàn)了易燃易爆、有毒有害且含有顆粒的液體在高溫、要求無泄漏等工況下的輸送，更好地保障了工藝的安全生產(chǎn)。

[參考文獻]

[1] 美國石油協(xié)會.石油、重化學和天然氣工業(yè)用無密封式離心泵：API Std 685—2000[S].

[2] 李丹.API682標準簡介和分析[J].流體機械，1997（8）：42-43.

收稿日期：2021-08-19

作者簡介：陳金祥（1985—），男，山東滕州人，技術員，從事機電、設備方面的工作。