磁力泵退磁原因分析及改进措施

中国石化集团

高级技师考评专题技术总结（论文）

题目：磁力泵退磁原因分析及改进措施姓名：

单位：中国石化集团

工种：机泵维修钳工

评价成绩：

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中国石化集团高级技师茂名培训基地

2010年07月

磁力泵退磁原因分析及改进措施

摘要：本文介绍了磁力泵的工作原理、基本结构、总结了使用中应注意的有关事项。对磁力泵退磁的原因进行了分析，发现主要原因是由于滑动轴承与推力盘和转轴之间发生干摩擦而导致事故发生的。根据磁力泵的工作原理和结构特点，提出了将泵轴由半空心改为全空心、回流孔改为通孔，同时将叶轮进行切割，并安装保护装置的改进措施。

关键词：磁力泵退磁原因解决方法注意事项

前言

随着科技进步和企业发展，根据清洁生产和安全环保的需要，我单位分批更新投用了磁力泵。其中纯苯装火车泵（主要特性参数见表1）在安装完毕后进行调试时，多次发生退磁现象，每次解体后都是滑动轴承严重磨损，内磁转子因高温退磁。生产厂家多次更换配件重新调试依旧发生类似情况。

表1 MT—CEP125—100—250A型磁力泵特性参数

项目参数

型号MT—CEP125—100—250A

介质纯苯

扬程/m 61

转速/rpm 2950

流量/m3·h-1180

出口压力/MPa 0.8

1、磁力泵的工作原理及优点

1．1磁力泵工作原理

磁力泵是应用现代磁力学原理，利用磁体能吸引铁磁物质以及磁体或磁场之间有磁力作用的特性进行工作的。是传动技术、材料技术、制造技术合成的结晶。电动机通过外部联轴器和外磁转子联在一起，叶轮和内磁转子联在一起。在外磁转子和内磁转子之间设有一个全密封的隔离套，隔离套紧固在泵盖上，将内、外磁转子完全隔开，使所输送的介质以静密封的形式封闭在泵体内，不会泄露。当电机带动外磁转子旋转时，由于内、外磁转子永磁极间的相互吸引与排斥作用，

带动内磁转子一起旋转，从而驱动泵轴旋转，达到输送液体的工作目的。磁力驱动技术的应用彻底解决了机械传动泵的轴封泄漏问题。

1．2磁力泵的优点

1）泵轴由动密封变成封闭式静密封，彻底避免了介质泄漏。

2）无需冷却水，降低了能耗。

3）动力传动不存在接触和摩擦，功耗小。

2、磁力泵的结构

磁力泵由泵、磁力耦合器、电动机三大部分组成，泵的结构简图如图1所示。

图1 磁力泵结构简图

1泵壳 2叶轮 3隔板 4隔离套 5外磁转子 6内磁转子 7泵轴磁力传动由磁力耦合器来完成，磁力耦合器主要包括内磁转子、外磁转子及隔离套等零部件，是磁力泵的核心部件。磁力耦合器的结构、磁路设计、及其各零部件的材料关系到磁力泵的可靠性，磁传动效率及寿命。

2．1内、外磁转子

内磁转子用粘合剂牢固地固定在导环上，并用不锈钢包套将内磁转子和介质隔离，以保护其内部的磁力机件。这样永磁机件就被封装了起来而不会接触到介质，包套最小厚度应为0.4mm，其材料应选用非磁性的材料，并适用于输送的介质。外磁转子也用粘合剂牢固地固定在外磁钢环上。为防止装配时外磁钢的损坏，

外磁钢内表面也覆以包套。磁力耦合器多用钕铁硼稀土型磁性材料，缺点是使用温度仅为120℃，且磁稳定性相对较差。

2．2隔离套

隔离套位于内、外磁转子之间，将内、外磁转子完全隔开，介质封闭在隔离套内。隔离套的厚度与工作压力和使用温度有关，太厚则增加内、外磁转子的间隙尺寸，从而影响磁传动效率，太薄则影响强度。隔离套有金属和非金属两种，金属隔离套存在涡流损失，非金属隔离套无涡流损失。金属隔离套应选用高电阻率的材料，也可选用奥氏体不锈钢，其厚度一般应大于或等于1.0mm。

2．3 滑动轴承

磁力泵的滑动轴承起到转子径向支撑、轴向定位的作用。它是依靠所输送的介质来进行冷却和润滑的，因此滑动轴承性能好坏将直接决定着磁力泵的使用寿命。磁力泵一般采用碳化硅轴承，其承载能力高，且具有极强的耐冲蚀、耐化学腐蚀、耐磨损性。滑动轴承的内侧一般开有螺旋槽，螺旋槽的润滑性能好于直槽,但是其流通杂质和散热性能没有直槽好,一些轴承厂家都是开组合槽，能够达到良好的润滑和冷却效果。

3、磁力泵退磁原因分析

磁力泵由于是新设备、新技术，而且运行时对工艺、操作的要求非常苛刻。事故发生后生产厂家对我们的工艺流程和操作提出质疑，为了彻底将磁力泵退磁原因分析清楚，我们做了以下工作。首先对外部工艺流程系统和司泵操作规程进行了检查。

1）对从储罐到泵的入口管线和泵的出口到装火车管线进行了认真细致地检查，通过工艺流程检查和确认，确定我们的工艺流程没有错误，排除了工艺系统的原因。

2）对泵入口前面的过滤器进行了检查，并没有发现任何杂质，因此排除了入口堵塞的可能。

3）对磁力泵进行了充分灌泵和彻底排空，否定了泵内存在空气的判断。

4）当时付料储罐的液位8.6米，不存在低液位付料。

5）罐区付料作业、装火车装车作业的工艺人员严格按照操作规程操作，不存在违章作业。

6）罐区司泵员操作时严格执行操作规程，而且厂家技术人员也在现场，不存在误操作。

在排除了工艺流程系统和操作因素的原因以后，我们又对磁力泵的自身结构设计进行了认真细致地分析。

由于磁力泵的滑动轴承是以所输送的介质进行润滑冷却的，因此运转时，润滑流道必须提供足够流量的介质对内磁转子与隔离套之间的环隙区域和滑动轴承与推力盘、转轴之间的摩擦副进行润滑冷却。而生产厂家只在一对滑动轴承之间即泵轴的中间部位开一个回流孔，而且轴和回流孔都不是通孔，这样将使通过摩擦副的冷却润滑介质流量不够，产生的热量不能及时带走，不能建立并保持良好的液体摩擦状态。自润滑冷却不好造成滑动轴承干摩擦导致抱轴，而外磁转子继续旋转产生热量。在内磁转子工作极限温度以下（钕铁硼为120℃），其传递能力的下降是可逆的，而在极限温度以上则是不可逆的。即内磁转子冷却后，丧失的传递能力再也不能恢复，使内磁转子逐步失去磁性，最终导致内磁转子出现高温退磁。因此磁力泵的自润滑系统设计缺陷是造成退磁的主要原因。改造前泵轴的结构简图如图1所示

图1 改造前泵轴的结构简图

除了磁力泵自身设计缺陷以外，我们还根据介质的性质，做了以下分析。1）所输送的介质（纯苯）易挥发，温度升高容易汽化。而且隔离套内的内磁转子和隔离套在运行中都会产生热量，（内磁转子与隔离套之间的环隙区域由于涡流产生高热量）这将使工作温度升高。由于磁力泵自身设计缺陷导致润滑冷却不好，如果介质进到泵里的温度高于进口压力所对应的汽化温度，则

会使介质产生汽化，形成气泡，这对输送易汽化液体的磁力泵会产生很大的安全隐患。

2）介质获得的静压能过低导致汽化温度降低而发生严重汽蚀使介质断流，发生干摩擦导致轴承烧毁抱轴。泵在运转时叶轮内部的压力是不同的，磁力泵由于离心力的作用使入口处的压力最低，但是当低于工作状态下的饱和蒸汽压力时介质就会产生汽蚀。当泵刚开始发生汽蚀时，汽蚀区域较小，对泵的正常工作没有明显影响，在泵的性能曲线上也没有明显反映。但当汽蚀发展到一定程度时，汽泡大量产生，堵塞流道，使泵内液体流动的连续性遭到破坏最后造成泵的抽空断流而发生干摩擦，由于冷却失效隔离套涡流损失发热严重，将导致介质温度和内磁转子的温度急剧升高。

根据以上分析我们将采取相应的措施加以预防。

严重烧损的隔离套、退磁的内磁转子见图2，烧损的滑动轴承见图3，烧损的隔离套见图4。

图2 严重烧损的隔离套、退磁的内磁转子

图3 烧损的滑动轴承

图4 烧损的隔离套

4、改进措施

如何改善磁力泵的自润滑冷却条件，防止摩擦副液膜不发生汽化导致干摩擦是解决磁力泵内磁转子退磁的关键。同时考虑到所输送的介质有易挥发、汽化的性质，可以根据能量守恒的原理，通过降低介质的速度能，提高静压能来提高介质的汽化温度，这样可以对介质因温度升高而汽化加以有效预防。根据以上思路，提出将磁力泵轴和叶轮同时进行改造的方案，将有望能够彻底解决磁力泵内磁转

子退磁的问题。具体改造措施如下。

1）将磁力泵轴由半空心改为全空心并且将回流孔钻透改为通孔，以增加介质的冷却润滑过流量。改造后泵轴的结构简图5所示

图5 改造后泵轴的结构简图

2）安装时使一对滑动轴承的螺旋槽（螺旋槽帮助介质冲洗和润滑转轴，螺旋槽的旋向要特别关注）的旋向相吻合，使冷却介质流动更加流畅，外磁转子高速旋转感应涡电流产生的热量能及时带走，改善滑动轴承与泵轴和推力环的冷却润滑效果，使摩擦副之间维持一层液膜，实现液体摩擦。

3）将叶轮进行切割。在保证效率基本不变的情况下将叶轮切割，一方面可以通过降低液体的速度能，提高静压能来提高介质的汽化温度；另一方面也可以减少外部能量的传入，以免介质温度提高而汽化。同时还扩大了磁力泵的操作范围，减少了工艺波动对泵的影响。

4）安装磁力泵保护系统，当磁力传动器的从动部件在过载情况下运行或内磁转子因抱轴卡住时，磁力传动器的主、从动部件会自动滑脱保护机泵。

5、磁力泵运行中的注意事项

1）开泵前灌泵一定要充分，彻底将泵内气体排出。

2）因磁力泵的轴承是依靠被输送的介质进行冷却和润滑的，所以绝对禁止空转，严禁介质抽空，否则会引起轴承干摩擦损坏及泵内温度急剧升高，导致内磁转子退磁。

3）被输送介质中若含有固体颗粒，泵入口要加过滤网，如含有铁磁质微粒需加磁性过滤器。

4）转子组件及驱动组件有较高的磁性，在组装和拆卸时，应当考虑磁力范围，它可能对电力及电子装置产生一定的影响，注意保持一定的距离。

5）泵运行中严禁用任何物体碰外磁转子。

6）磁力泵不能在泵出口阀门关闭的情况下长时间运行，否则将损坏泵内轴承及磁钢。

7）不得用吸入管路上的阀门来调节流量，避免发生汽蚀。

8）在出口阀关闭的情况下，泵连续运转时间不得超过2min，以防磁力传动器过热而退磁失效。

9）磁力泵正常运行1000小时后，应拆检轴承和推力环的磨损情况，并更换不宜再用的易损件。

6、结论：

改进后的磁力泵于2008年10月投入使用至今，一直运行良好，已经避免了退磁事故的发生。保证了磁力泵的安全长周期运行，减轻了维修人员的劳动强度，降低了维修费用，确保了安全生产。

参考文献

【1】林昌基. 机泵维修钳工. 北京：中国石化出版社，2008

【2】马栖林. 常用化工设备故障分析及处理. 北京：机械工业出版社，2007

【3】涂文义. 泵类设备维修问答. 北京：机械工业出版社，2007

【4】