磁力泵内外磁转子消磁原因浅析

一、碱液循环泵简介

中石化洛阳分公司液化气脱硫醇装置剂碱循环泵原密封形式为机械密封, 其运行效果一直不理想, 经常出现机封泄漏, 漏碱、甩碱现象, 影响操作人员人身安全及装置长周期安稳运行。2005年初, 经机动处批准, 剂碱循环泵由原来的机械密封离心泵改为磁力驱动泵, 该磁力泵由丹东克隆集团生产, 型号为CMC40-315。机泵具体设计参数见表1:

设备更新为磁力泵有效解决了机泵漏碱、甩碱的问题, 机泵卫生易于保持。

二、磁力泵工作原理

磁力泵的主要部件有内外磁转子, 即磁缸及磁鼓、隔离套、滑动轴承、推力盘等。其立体剖视图、示意图如图1、图2所示。

磁力泵是根据永磁体的特性“同极相斥、异极相吸”的原理, 利用永磁体的磁力传动实现扭矩无接触传递的一种新型泵, 由电机带动外转子 (即外磁缸) 总成旋转, 通过磁场的作用磁力线穿过隔离套带动内转子 (即内磁钢) 总成和叶轮同步旋转, 由于介质封闭在静止的隔离套内, 从而达到无泄漏抽送介质的目的, 彻底解决了机械传动泵的轴封泄漏问题。

CMC40-315型磁力泵采用的是圆筒型磁力传动方式, 从动磁极动力分析如图3所示, 它由外转子、驱动 (外) 磁钢、从动 (内) 磁钢、内转子和隔离套等零件组成, 当磁路及磁钢规格确定后, 圆筒形磁力传动的磁力矩就取决于耦合器外磁钢相对于内磁钢的位移角。这种磁路称为吸斥式 (或称推拉式) 磁路, 它具有磁能利用好、漏磁少、工作磁场强、结构紧凑等优点。

从动磁极动力分析:

1. 自然状态下, 相反极性的磁极 (N-S) 彼此面相对, 相互吸引此时磁力距为零;

2. 当内、外磁极转一个微小角度则必然产生一个微小的磁力矩, 随着角度的增加, 磁力距增大, 当达到图3所示位置时, 磁力距达到最大值, 磁系统的磁能最大, 在这期间, 磁力传递保持稳定。

3. 当角度继续增大时, 根据力的平行四边形法则可知, 磁力距逐渐减小, 到一定角度时, 彼此相对的内、外磁极完全错开, 同级磁极相对, 互相排斥。这时磁力距为零, 在这一过程内, 磁力传动是不稳定的, 即发生磁极滑动。

三、设备故障现象

自2013年2月1日以来, 车间磁力泵频繁出现抽空、流量不稳定、磁转子消磁现象, 三个月来检修次数高达6次, 检修记录见表2。其中, 内件腐蚀裂纹检修1次, 内外磁转子失磁检修4次, 更换轴承及推力盘检修1次。

6次机泵检修中, 4次是涉碱作业使用机泵时出现泵不上量, 泵抽空或半抽空状, 故加强对班组人员磁力泵使用培训。

四、原因分析及措施

1. 碱介质对机泵内件腐蚀

4.1.1 P704使用过程中, 发现泵不上量, 电机超电流, 随后电气人员空试电机, 正常。钳工检修机泵, 解体后发现轴承座2个定位螺栓中1个脱落, 1个螺杆腐蚀断裂, 致使轴承轴向无法定位, 轴向窜量超, 叶轮与泵壳之间发生摩擦 (如图4、图5所示) 。机泵内磁转子受阻, 磁极间发生滑动, 严重影响磁力泵磁转子使用寿命。

2.工艺操作因素

(1) 磁力泵启泵前要盘车需充分灌泵

盘车是为了提前判断内外磁转子是否有卡涩现象。由于各碱罐为常压罐, 当罐容较低时, 入口压力较低, 再加上入口管线阻力损失, 造成灌泵困难。车间改用泵入口新鲜水灌泵, 这样既能提高灌泵时的入口压力, 又能冲洗泵入口管线, 减少入口管线内碱结晶。

(2) 磁力泵启动后3-5分钟内, 泵易抽空。

分析原因有两点: (1) 泵入口有一段倒U形管线, 灌泵时, 通过DN20排凝排液, 流量较小, 有部分气体存在于倒U形管状管线顶部无法排出, 启泵后, 流量增大, 气体断续的进入泵体, 造成泵气敷不上量;这时, 操作工需停泵, 外部冷却, 排气灌泵后再开泵运行; (2) 机泵刚启动时, 由于滑动轴承润滑不良, 温度上升, 使轴承周围的液体汽化, 造成泵气敷不上量, 启泵时需稍带负荷, 润滑轴承。

(3) 禁止泵无流量运转, 抽空或长期低流量运转

低流量运转可造成轴承润滑不良, 长时间低流量运转造成泵内温度过高, 超过磁极的许用温度, 磁转子消磁。现场操作时, 往往入口碱液罐液位较低时, 泵上量不好, 出口压力降, 操作员关小出口阀, 泵低流量运转, 长时间低流量运转将造成磁转子消磁。为防止罐抽空后泵无液运转或长期低流量运转, 车间规定碱作业后, 泵入口碱罐需留有一定液位:碱渣罐下部玻璃板液位≥50%;原碱罐、剂碱罐下部玻璃板液位≥20%, 留存入口罐一定液位有效提高磁力泵内外磁转子的使用寿命。

(4) 滑动轴承及推力盘损坏, 转子卡死

P702某次检修滑动轴承及推力盘粉碎性损坏, 如图6所示。内磁转子卡死, 电机超载跳闸, 内外磁转子失磁。

滑动轴承材质为碳化硅, 硬度高, 较脆。损坏原因应为:1.泵抽空或半抽空未及时停泵, 滑动轴承干摩擦, 轴承温度急剧升高, 轴承炸裂;2.泵抽空后轴承温度较高, 此时灌泵, 冷介质突然进入, 局部温升不等时造成轴承开裂。涉碱作业时, 车间规定作业现场不离人, 机泵异常工况及时停泵, 防止泵长时间抽空导致内外磁转子消磁, 轴承炸裂。

3. 机泵入口过滤器脏

碱液入口罐及与罐相连管线均为碳钢材质, 易腐蚀产生锈渣, 机泵入口过滤器需定时清理, 防止过滤器压差过大, 泵汽蚀抽空。某次过滤器拆开检查情况如图7所示。

每次定期切泵作用后, 车间对各磁力泵入口过滤器集中清理, 消除过滤器差压过大带来的机泵上量不畅现象, 有效降低机泵故障率。

4. 管线吹扫风漏量

为冬季防冻防凝, 碱液罐至泵入口管线设计有吹扫风, 气温低时, 每次补碱或配碱工作结束后操作工需将泵入口管线吹扫干净, 防止管线内碱结晶。经仔细排查发现, 泵在停用状态下, 入口管线内有风压, 随即检查吹扫风两道手阀, 确有轻微漏量, 将风线手阀全部更换。并在风线2道手阀之间安装排空线, 防止泵入口管线再次串入吹扫风。

结语

针对机泵几次检修进行原因分析, 采用以下措施:新鲜水灌泵及冲洗泵入口管线、入口罐保持一定液位防止泵低流量运转或抽空、排查与泵入口管线相连的蒸汽线、风线, 更换风线阀门防互串、涉碱作业现场不离人, 泵运行异常时及时停泵等, 同时要求检维修单位提高检修质量, 保证各部件配合间隙在标准范围内, 各组件规格、质量符合要求。近一年来, 磁力泵运转良好, 未发生内外磁转子失磁, 滑动轴承炸裂等故障, 有效降低机泵故障率, 大幅提高磁转子使用寿命。

摘要：中石化洛阳分公司液化气脱硫醇装置剂碱循环泵P702AB为磁力驱动泵, 2013年曾多次出现故障, 做为再生系统的碱液循环泵, 机泵频繁检修对安全生产构成一定威胁。下面对近几次磁力泵故障检修做总结, 浅析原因并提出降低磁力泵故障率的方法。

关键词：磁力泵,磁缸,磁鼓,消磁