磁力驅(qū)動泵是將永磁聯(lián)軸器的工作原理應(yīng)用于離心泵的新產(chǎn)品,主要材料有不銹鋼、增強聚丙稀,工程塑料。設(shè)計合理、工藝先進,具有全密封、無泄漏、耐腐蝕的特點,其性能達到國外同類產(chǎn)品的先進水平。博生磁力驅(qū)動泵常規(guī)分類:不銹鋼磁力驅(qū)動泵,塑料磁力驅(qū)動泵,高溫磁力驅(qū)動泵,自吸磁力驅(qū)動泵。 磁力驅(qū)動泵工作原理及運行簡介
磁力驅(qū)動泵是應(yīng)用永磁體所產(chǎn)生的磁力作用,實現(xiàn)力或轉(zhuǎn)矩?zé)o接觸傳遞的一種驅(qū)動新技術(shù)。通常磁力驅(qū)動器由內(nèi)磁轉(zhuǎn)子,外磁轉(zhuǎn)子以及內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子間工作氣隙中設(shè)置的隔離套等三部分組成。當(dāng)電機帶動外磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,即可通過內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子中永磁體相互產(chǎn)生的磁轉(zhuǎn)矩(磁場力)實現(xiàn)內(nèi)磁轉(zhuǎn)子的同步旋轉(zhuǎn)
磁力驅(qū)動技術(shù)以無泄漏,振動小,結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,維修方便等優(yōu)勢得到了迅猛的發(fā)展和應(yīng)用。
由于鹵水介質(zhì)和含水原油具有相似的粘度及腐蝕特性,因此經(jīng)常發(fā)生嚴(yán)重的氣蝕高溫?zé)龘p問題,造成內(nèi)外磁缸高溫消磁,滑動軸承燒毀碎裂,導(dǎo)致嚴(yán)重的設(shè)備損毀事故,頻繁的設(shè)備事故的發(fā)生,不但造成維修材料費用的大幅上升,而且對聯(lián)合站的安全平穩(wěn)生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅,因此為徹底解決磁力驅(qū)動泵高溫損毀問題,分析發(fā)生此類事故的原因及采取解決措施。
磁力驅(qū)動泵故障分析通過長期現(xiàn)場技術(shù)跟蹤分析,發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致磁力驅(qū)動泵損壞的四大原因:
內(nèi)外磁缸及軸承冷卻潤滑流道不通暢,由于滑動軸承未設(shè)計冷卻潤滑油槽,導(dǎo)致潤滑冷卻介質(zhì)流通循環(huán)不暢,潤滑不良導(dǎo)致摩擦熱熱量大量產(chǎn)生,內(nèi)外磁缸之間產(chǎn)生的渦流熱及軸承產(chǎn)生磨擦熱不能被及時帶走釋放,熱量聚集導(dǎo)致介質(zhì)汽化,甚至軸承以及內(nèi)外磁缸燒損消磁。
石墨軸承質(zhì)地疏松,耐磨性差,機械強度低,使用壽命短,易造成軸承過渡磨損,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子卡死,內(nèi)外磁缸產(chǎn)生相對滑動,短時間內(nèi)產(chǎn)生大量渦流熱,導(dǎo)致內(nèi)外磁缸高溫消磁失效。
內(nèi)磁缸,葉輪的防松設(shè)計為閉帽防松結(jié)構(gòu),閉帽預(yù)緊防松力矩止推軸承為石墨軸承,所以閉帽預(yù)緊防松力矩不能過大,否則將導(dǎo)熱石墨軸承的脆斷損壞。閉帽預(yù)緊力矩不足,加之該泵采用變頻控制,易造成內(nèi)磁缸,葉輪防松螺帽松動,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動部件滑脫甚至轉(zhuǎn)子異常磨損卡死,內(nèi)外磁缸產(chǎn)生相對滑動,產(chǎn)生大量渦流熱,磁缸高溫消磁失效。
磁力驅(qū)動泵未設(shè)計安裝溫度保護裝置(溫度傳感器)。磁力驅(qū)動泵故障導(dǎo)致溫升不能及時被檢測并保護停機,最終導(dǎo)致磁力驅(qū)動泵高溫損毀。
綜合以上四項存在問題,任何一項發(fā)生故障,均可產(chǎn)生磁力驅(qū)動泵的溫升損毀,最終導(dǎo)致內(nèi)外磁缸脫磁,軸承和轉(zhuǎn)動部件嚴(yán)重損毀的事件。
磁力驅(qū)動泵磁體消磁的機理
磁力驅(qū)動泵磁體消磁的機理磁力驅(qū)動泵內(nèi)外磁缸處高溫損毀,主要因素為磁渦流熱,磨擦熱等能量聚集達到潤滑冷卻介質(zhì)的汽化溫度,最終導(dǎo)致介質(zhì)潤滑和冷卻功能的喪失。其中磁渦流熱為高溫汽化發(fā)生的主要原因。
磁力驅(qū)動裝置由內(nèi),外磁轉(zhuǎn)子及內(nèi),外磁轉(zhuǎn)子間的隔離套三大部件組成。隔離套是磁力密封傳動裝置中的一個重要部件。若隔離套為金屬材料,那么當(dāng)內(nèi),外磁轉(zhuǎn)子同步或不同步旋轉(zhuǎn)運動時,金屬隔離套便處在交變磁場中,磁場的方向和大小按一定規(guī)律瞬間變化,即隔離套壁厚中的磁通量隨時間而變化,作為導(dǎo)體將產(chǎn)生環(huán)繞磁通量變化方向的渦電流,即環(huán)形電流,我們稱為渦流。渦流產(chǎn)生的過程稱為超膚效應(yīng)過程。一方面減弱了工作磁場,降低了傳遞的力或轉(zhuǎn)矩,另一方面產(chǎn)生渦流損耗,以熱量的形式釋放能量,消耗原動機的功率(能量),降低工作效率。金屬隔離套密封磁力驅(qū)動裝置在正常運轉(zhuǎn)工作時由于渦流的產(chǎn)生,連續(xù)釋放熱量,磁性材料工作的環(huán)境溫度不斷上升,溫度升高到一額定溫度值時,達到泵輸送介質(zhì)的汽化點,介質(zhì)在內(nèi)外磁缸處發(fā)生氣蝕,氣蝕的發(fā)生又加劇了溫度的快速升高,當(dāng)溫度升高至磁性材料的居里溫度點時,磁性材料的磁性能完全消失,即磁傳動裝置的工作作用完全失效。
磁力驅(qū)動泵技術(shù)改造方案制定與實施通過對磁力驅(qū)動泵損毀機理的深入分析,同時針對磁力驅(qū)動泵存在的4個問題,為了徹底消除磁力驅(qū)動泵氣蝕現(xiàn)象,中國石油吐哈油田溫米采油廠,中國石油江蘇金壇鹽礦儲備庫,磁力驅(qū)動泵生產(chǎn)廠家均同意對該泵進行如下技術(shù)改造:
優(yōu)化設(shè)計,疏通內(nèi)外磁缸和滑動軸承的冷卻潤滑流道,增加軸承介質(zhì)潤滑量,降低滑動軸承摩擦系數(shù),降低摩擦生熱量,減少軸承磨損以及軸承使用壽命,并及時將磁力驅(qū)動泵產(chǎn)生渦流熱和摩擦熱及時帶走,達到軸承以及內(nèi)外磁缸部位降溫的目的。為了實現(xiàn)潤滑冷卻介質(zhì)循環(huán)通暢,我們對磁力驅(qū)動泵進行以下改造:
(1)滑動軸承結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計改造。
滑動軸承無油槽設(shè)計為2道軸向油槽設(shè)計,增加油槽不但能使軸承得到良好的潤滑,而且徹底疏通潤滑冷卻介質(zhì)的循環(huán)流道,軸承潤滑良好,磁力驅(qū)動泵產(chǎn)生渦流熱和摩擦熱能及時帶走;
(2)葉輪的技術(shù)改造。改造葉輪無平衡孔設(shè)計為有平衡孔設(shè)計。平衡孔的設(shè)計不但降低了葉輪產(chǎn)生的軸向力,而且疏通了冷卻潤滑介質(zhì)的通道,潤滑冷卻介質(zhì)由葉輪平衡孔回流至葉輪入口,實現(xiàn)了泵體潤滑冷卻介質(zhì)閉環(huán)暢通循環(huán)。
通過滑動軸承增加油槽以及葉輪增加設(shè)計平衡孔,完全疏通了介質(zhì)冷卻潤滑的通道。改造后介質(zhì)的冷卻潤滑流道,形成由泵出口(高壓區(qū))至葉輪入口(低壓區(qū))流通循環(huán)通暢的冷卻潤滑流程,確保了內(nèi)外磁缸,滑動軸承產(chǎn)生的大量熱量能被及時帶。從而避免了熱量的大量聚集,避免了嚴(yán)重的氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生以及內(nèi)外磁缸燒損消磁的嚴(yán)重設(shè)備事故。
石墨軸承材質(zhì)的優(yōu)化改造設(shè)計石墨軸承質(zhì)地疏松,耐磨性差,機械強度低,加之磁力驅(qū)動泵軸向力較大,止推軸承使用壽命短,易造成軸承過渡磨損,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子卡死,內(nèi)外磁缸產(chǎn)生相對滑動,短時間內(nèi)產(chǎn)生大量渦流熱,導(dǎo)致內(nèi)外磁缸高溫消磁失效。因此,將石墨軸承改造為耐磨性優(yōu)異的稀土陶瓷軸承,軸承使用壽命得到大幅提升,基本杜絕了因軸承過渡磨損而導(dǎo)致的設(shè)備損毀。
內(nèi)磁缸,葉輪的防松結(jié)構(gòu)設(shè)計改進內(nèi)磁缸,葉輪的防松結(jié)構(gòu)以前為閉帽防松結(jié)構(gòu),止推軸承為非金屬材料軸承,要求閉帽預(yù)緊力矩不能過大,否則將損壞滑動軸承套。加之該泵采用變頻控制,易造成內(nèi)磁缸,葉輪松動滑脫,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動受阻,內(nèi)外磁缸產(chǎn)生相對滑動,產(chǎn)生大量渦流熱,磁缸高溫消磁失效,通過對泵軸進行改造,加裝防松性能可靠的防松鎖片,確保磁力驅(qū)動泵軸向間隙不發(fā)生變化,徹底消除了內(nèi)磁缸,葉輪松動導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子卡死以及內(nèi)外磁缸損毀現(xiàn)象。
磁力驅(qū)動泵增加設(shè)計安裝溫度保護裝置(溫度傳感器)。當(dāng)磁力驅(qū)動泵發(fā)生某種故障導(dǎo)致溫升,溫度傳感器及時將溫升信號傳遞給溫控保護裝置,達到設(shè)定溫度保護值時,磁力驅(qū)動泵可以及時保護停機,實現(xiàn)設(shè)備運行的本質(zhì)安全,避免磁力驅(qū)動泵高溫導(dǎo)致的設(shè)備事故的發(fā)生。
通過以上系統(tǒng)改造,磁力驅(qū)動泵頻繁高溫?zé)龘p的現(xiàn)象得到根本扭轉(zhuǎn),大大降低了設(shè)備的故障停機率。
這項改造技術(shù)已被生產(chǎn)廠家所采納,對全系產(chǎn)品進行系統(tǒng)升級改造,已在全國范圍推廣。
技術(shù)改造
實施效果通過系統(tǒng)地技術(shù)改造,磁力驅(qū)動泵工作性能有很大提高,故障率不斷降低。