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无泄漏,用屏蔽泵还是磁力泵?

给石油化工装置泵选型时,对泵的要求必须满足对介质特性的要求,对输送易燃、易爆、易挥发的低温介质(液化石油气等)、有毒或贵介质的泵要求轴封可靠或采用无泄漏泵。应优先选用无泄漏泵,如屏蔽泵、磁力泵。

本文从屏蔽泵和磁力泵的结构和原理,深入分析屏蔽泵和磁力泵各自的优势特点,对石化化工装置无泄漏泵的选型有一定的指导意义。

 

一、工业对泵的高要求

 

随着化学工业的发展以及人们对环境、安全意识的提高,对化工用泵的要求也越来越高。在一些场合(如输送易燃、易爆、易挥发的低温介质(液化石油气等)、有毒或贵介质的场合)对某些泵提出了绝对无泄漏要求,这种需求促进了无泄漏泵,屏蔽泵和磁力泵的发展。

 

现在屏蔽泵和磁力泵广泛应用于化工、制药、核工业、航天等行业。屏蔽泵和磁力泵都属于无泄漏泵,无轴封,但他们的结构和原理不同。

 

屏蔽泵和磁力泵相比,磁力泵具有价格低、不用返厂维修的优点,屏蔽泵具有安全性更高、运行振动和噪音小、故障率低、平时维修工作量小的优点。

 

二、屏蔽泵和磁力泵的结构特点和工作原理

 

1.屏蔽泵的结构特点和工作原理

屏蔽泵是一种无密封泵,泵轴与电机轴共用一根轴,叶轮装在这根公共轴上,电机与泵融为一体,都被密封在一个被泵送介质充满的压力容器内,此压力容器只有静密封,并由一个电线组来提供旋转磁场并驱动转子。

图1,其主要由泵体、叶轮、定子、转子、前后导轴承、轴套以及推动盘组成。转子轴端装有叶轮,由前后导轴承支撑,浸在输送的介质中,形成无轴封的结构,以达到无泄漏输送的目的。

图1:屏蔽泵结构简图

 

屏蔽泵其实就是把电机里面的转子和定子隔离开,电机转子与叶轮都做在公共轴上,转子与叶轮一起旋转。转子外面再做一个屏蔽套密封起来,这样介质与转子接触,被密封在屏蔽套里面。

 

电机定子绕组在屏蔽套外周,直接利用电动机的原理来驱动叶轮(屏蔽泵这种电机设计是一种屏蔽式专用电机)。简单来讲,屏蔽泵效果就相同于把泵与电机封在同一个密封壳中。

 

 

2.磁力泵的结构特点和工作原理

磁力泵由泵、磁力传动器、电动机三部分组成,电机是普通电机,电机轴和泵轴是2根轴,通过普通联轴器连接,关键部件磁力传动器由外磁转子、内磁转子及不导磁的隔离套组成。

 

图1,其主要由泵体、叶轮、轴、内磁钢转子、外磁钢转子、隔离套、轴承等组成。泵轴上装有一个圆筒形的外磁转子,外磁转子内表面均匀布置着NS极相见排列的永磁体。

 

泵的转动部件也装有一个圆筒形的内磁转子,内磁转子外表面同样均匀布置着NS极相见排列的永磁体。电机带动外磁转子旋转,由于永磁体的相互吸引,外磁转子带动内磁转子同步旋转,进而带动泵轴旋转。

 

内磁转子与介质接触,内外磁转子之间加一个非磁性材料制作的隔离套,隔离套固定在泵端盖上,这样将被抽送的介质以静密封的形式密封在隔离套内。磁力泵主要用在高端应用场合,比如在输送强酸、强碱、液氯等有害介质时是最理想的选择。

图2:磁力泵结构示例图

 

三、屏蔽泵和磁力泵的特点对比分析

 

根据屏蔽泵和磁力泵的结构特点和工作原理,可知屏蔽泵和磁力泵的共同点是都属于叶片式离心泵,无泄漏泵,都没有任何轴封;不同点是彼此的结构原理完全不同。其各自的优势如下表1和2所示:

 

表1 屏蔽泵优势

序号比较项目屏蔽泵磁力泵
 1密封性能、轴承润滑工艺介质部分全密封结构,轴承由工艺介质润滑工艺介质部分全密封结构,隔离套内轴承由工艺介质润滑,但泵腔外部轴承必须定期加油润滑
2安全性屏蔽套和电机外壳双层密封,一旦屏蔽套破损,屏蔽电机的外壳也起到密封的作用介质与外界之间只有隔离套起密封作用,一旦隔离套破损将导致工艺介质迅速扩散到大气中
3压力
虽说屏蔽套一般只有0.5~0.6mm厚,但在定子及加固套的辅助作用下,屏蔽泵可承受较大的工艺介质压力。磁力泵的耐压的提高只能通过增加隔离的厚度来实现,但隔离套加厚将导致磁力的传导能力下降,降低效率,所以隔离套不能太厚,使磁力泵的耐压能力受到限制
4温度
–160~+480℃–10 ~+400℃
5粘度范围
屏蔽电机产生的热量能够给工艺介质加热,使得电机腔内的介质粘度下降,因此屏蔽泵适用的粘度范围比磁力泵大适用的粘度范围较窄
6噪音
噪音很小,无滚动轴承、联轴器、电机风扇电机风扇、联轴器、滚动轴承运转时会产生很大的噪音
7长度
短小,结构紧凑有轴承架、联轴器、电机部分,总体尺寸较大
8联轴器
不需联轴器
需要普通联轴器与电机连接
9主要故障点及维修工作量故障点较少:两个轴承、屏蔽套、电机线圈。故障较少,维修量小故障点较多:六个轴承、联轴器、隔离套、电机线圈。故障相对较多,维修量相对较大

 

表2:磁力泵优势

序号比较项目屏蔽泵磁力泵
1是否返厂维修轴承可以现场更换,但若屏蔽套破损,需返厂进行更换所有备件均可在用现场更换,不用返厂维修。
2屏蔽(隔离)套厚度一般0.5mm一般0.8~1.3mm
3输送含颗粒介质原则上不允许有颗粒,特别是硬质颗粒影响轴承润滑和屏蔽套。原则上不允许有颗粒,特别是硬质颗粒影响轴承润滑和隔离套,但由于隔离套相对屏蔽泵屏蔽套要厚,杂质划伤对隔离套影响相对要小一点
4效率比磁力泵略低一般磁力泵电机(普通电机)比屏蔽泵电机的效率高,但由于磁力传动及机械联轴器传动相应损失一定的效率,总体来说磁力泵的效率比屏蔽泵的效率略高
5价格比磁力泵价格要高根据厂家不同,价格比屏蔽泵低约5~20%

4

 

四、结语

在石油、化工装置对泵的要求,必须满足对介质特性的要求,要充分考虑输送介质的特性,工况环境的特点,安全环保的要求及经济成本进行综合考虑。安全优先,经济性为本。

 

在石油化工泵选型规范中,对输送易燃、易爆、易挥发、有毒或贵介质的泵要求达到无泄漏,因此应优先选用无泄漏泵,屏蔽泵、磁力泵。而对于屏蔽泵和磁力泵具体如何选择,那就应该结合两种泵的不同特点,介质工况及生产的实际需要,综合考虑经济成本来决定。

 

从上面的对比可以看出,屏蔽泵和磁力泵是两种不同的技术,但流体部分都是全密封构造,无须机械密封或填料密封即可实现无泄漏,都可选为对密封要求高的工艺介质用泵。

 

屏蔽泵和磁力泵相比,磁力泵具有价格低、不用返厂维修的优点,屏蔽泵具有安全性更高、运行振动和噪音小、故障率低、平时维修工作量小的优点。


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