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磁力泵的結構特點及使用與維修

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CQ型磁力驅動泵,簡稱磁力泵,是一種通過磁力傳動器(磁力聯軸器)來實現無接觸力矩傳遞從而以靜密封取代動密封,使磁力泵達到完全無泄漏的離心泵。
    1磁力泵的結構特點
    磁力泵由泵、磁力聯軸器和驅動電機三部分組成。泵軸的左端裝有葉輪,右端裝有內磁轉子,泵軸由滑動軸承支承。托架聯接泵和電機并保證內外磁轉子的位置精度。當電機驅動外磁轉子旋轉時,磁場通過空氣氣隙和隔(離)套,帶動內磁轉子同步旋轉,從而帶動葉輪旋轉。
    1.1、泵
    泵一般選用耐腐蝕、高強度的工程塑料、剛玉陶瓷、不銹鋼等作為制作材料,具有良好的耐腐蝕性能,并可以使被輸送的介質免受污染。如CQB系列磁力泵的接觸被輸送液體部分是由抗化學品的氟塑料合金制造。氟塑料合金由可熱塑加工的超高分子量聚全氟乙丙烯和一種以上其他塑料共混組成,可加人填料。如由超高分子量聚全氟乙丙烯和聚四氟乙烯組成的塑料合金,前者占重量比為0.1%一99.9%,后者占重量比為99.9%一0.1%,采用干粉共磨或干粉濕法共磨的共混方法制造。用熱壓或冷壓燒結等方法加工成各種制品,克服了聚四氟乙烯冷流和易變形缺點,可延長使用壽命。
    磁力泵的軸承是浸沒在輸送介質中,并用輸送介質潤滑和冷卻。國內較為常用的軸承多為石墨和增強塑料。石墨特別是浸漬石墨具有良好的自潤滑性、耐熱腐蝕、摩擦系數低、應用范圍很廣,但石墨較脆,強度也較低,對軸的彎曲和局部過載很敏感,應特別注意。以鋼為基體、多孔性青銅為中間層、塑料為表面層的三層復合軸承抗壓強度高、摩擦系數小、尺寸穩定,消音減震,近年來得到應用。
    1.2、磁力聯軸器
    磁力聯軸器是實現無接觸力矩傳遞從而達到完全無泄漏的關鍵部件。一般有圓盤形和圓筒形兩種形式。由于圓盤形聯軸器由兩個面對面的環形磁體及其中的隔套組成,兩個環形磁體之間存在軸向力,尤其在功率較大時,軸向力很大,克服它很棘手,一般較少采用。圓筒形聯軸器包括外磁轉子、內磁轉子和隔(離)套3個部件,外磁轉子與電機相聯,并處于大氣中,內磁轉子與泵軸聯成一體,整個轉子被包容在泵殼和隔套內并浸沒在輸送介質中,隔套處在內外轉子之間并固定在泵殼體上,使磁力泵殼和隔離套內部形成連通的、完全密封的腔室。磁鋼在內磁轉子的外圓柱面及外磁轉子的內圓柱面上沿圓周方向緊密排列,形成“組合推拉磁路”。
    目前,可供磁力泵選用的磁性材料較多,常用的有AlNiCo、鐵氧體及稀上永磁材料衫鉆SmCo5(簡稱1:5),Sm(Co,Cu,Fe,Zr)7.4(簡稱2:17) , Nd-Fe-B等。其中稀土永磁材料最優先選用,最強有力的是鉸鐵硼Nd-Fe-B,其最大磁能積高達28 x 104T·A/m以上,內察矯頑力超過1120kA/m,倍受青睞。但其工作溫度不能超過120℃高溫條件下可選用衫鉆永磁材料,Sm(Co,Cu,Fe,Zr)7.4的磁能積約為192 x 103T·A/m,其工作溫度可高達300℃.
    圓筒形聯軸器在設計、加工、裝配時均應十分注意內外磁轉子間的位置,否則會產生徑向力。這種徑向力不僅影響力矩傳遞,而且對軸承的壽命也有直接影響,嚴重時,會使磁力聯軸器無法工作。解決這種徑向力的關鍵是保證內外磁轉子應有必要的同軸度。另外在磁力泵裝配和拆卸時,應有專用的工裝和工具,以保護人員和零件免遭磕破撞傷。
    在磁力泵工作時,隔套處在一個交變的磁場中,會感應出渦流。這種渦流,一方面消耗了軸功率,降低了傳動效率。另一方面又轉變為熱量,傳遞給介質并提高循環介質的溫度。所以隔套的設計必須注意材料的選擇和幾何形狀尺寸,尤其對輸送易汽化的液體。在泵的參數及要求給出后,隔套損失功率p的主要因素可以近似表達為P∝d2/p·σ,式中d為隔套直徑,p為材料的電阻率,。為材料的許用拉應力。可見,減少渦流損失的主要途徑是選用高電阻率、高強度的材料,并盡可能減少隔套直徑。
    通常滿足制造密封套的材料分兩大類:金屬材料和非金屬材料。金屬材料有較高的機械強度,壁厚可控制在最薄,以減小內外磁轉子的間隙,增大傳動效率,同時降低隔套內部產生的電渦流損失。國內一般采用1Cr18Ni9Ti和欽合金。非金屬材料有較好的耐腐蝕性,不會產生電渦流損失,能提高傳動效率,但往往受到輸送介質的壓力和溫度的制約而限制了應用范圍,國內常用的是聚四氟乙烯。
    1.3、電機
    磁力泵選用的電機一般為常用電機,特殊要求按規定選配。
    2磁力泵的使用與維修
    2.1磁力泵使用注意事項
    (1)安裝完畢后,用手轉動聯軸器檢查有無碰擦現象。
    (2)為防止雜物進人磁力泵內,磁力泵進口處設過濾器,過濾面積大于管路截面積的3一4倍。
    (3)嚴禁空運轉。
    (4)揚程高的磁力泵在出口管路上應裝止回閥,以防突然停機的水錘破壞。
    (5)開泵程序:開車前打開進口閥門,將泵內灌滿須輸送的液體;關閉出口閥;點動電揚機,檢查磁力泵的轉向是否正確;磁力泵啟動后,出口閥應緩慢開啟,待泵達到正常運行狀態后,再將出口閥調到所需開度。試運轉5~10min,如無異常,可投入運行。
    停車程序:關閉出口閥門;切斷電源;關閉進口,長期停機不用時,清洗泵內流道并切斷電源。
    2.2、維修注意事項
    (1)磁力泵軸折斷。CQB型磁力泵的泵軸采用的材料是99%的氧化鋁瓷,泵軸折斷的主要原因是,因為泵空運轉,軸承干磨而將軸扭斷。拆開泵檢查時可看到軸承已磨損嚴重預防泵折斷的主要辦法是避免泵的空運轉。
    (2)磁力泵軸承損壞。CQB磁力泵的軸承采用的材料是高密度碳,如遇泵斷水或泵內有雜質,就會造成軸承的損壞。圓筒形聯軸器內外磁轉子間的同軸度要求若得不到保證,也會直接影響軸承的壽命。
    (3)磁力泵打不出液體。磁力泵打不出液體是泵最易出現的故障,其原因也較多。首先應檢查泵的吸入管路是否有漏氣的地方,檢查吸入管內空氣是否排出,磁力泵內灌注的液體量是否足夠,吸人管內是否有雜物堵塞,還應查一查泵是否反轉(尤其是在換過電機后或供電線路檢修過后),還應注意泵的吸上高度是否太高。通過以上檢查若仍不能解決,可將泵拆開檢查,看泵軸是否折斷,還應檢查泵的動環、靜環是否完好,整個轉子可否少量軸向移動。若軸向移動困難,可檢查炭軸承是否與泵軸結合的過于緊密。
    值得注意的是,磁力泵修了幾遍查不出問題,應注意磁聯軸器的工作是否正常。軸承、內磁轉子和隔套在運行中都會產生熱量,這將使工作溫度升高,一方面使傳遞的功率下降,另一方面對輸送易汽化液體的磁力泵會產生很大的麻煩。磁鋼傳遞的功率隨溫度的升高是一條連續下降的曲線,通常,在磁鋼工作極限溫度以下,其傳遞能力的下降是可逆的,而在極限溫度以上則是不可逆的,即磁鋼冷卻后,喪失的傳遞能力再也不能恢復。特殊情況下在磁力聯軸器出現滑脫(失步)時,隔套中的渦流熱量會急劇增長,溫度急劇上升,如不及時處理,會引起磁鋼退磁,使磁力聯軸器失效。因此磁力泵應設計可靠的冷卻系統。對不易汽化的介質,冷卻循環系統一般由葉輪出口或泵出口引出液流,經軸承和磁傳動部分回到吸人口,對易汽化的介質,應增加換熱器或將液流引到泵外的貯罐,避免熱量回到吸人口,對有固體雜質或鐵磁性雜質的介質,應考慮過濾,對高溫介質,則應考慮冷卻,以保證磁力聯軸器不超過工作極限溫度。
    在考慮轉速是否夠時,先要檢查電機本身的轉速是否正常,可用轉速計進行測量,在電機轉速正常的情況下,可考慮是否會出現磁力聯軸器的滑脫。
    (4)揚程不足。造成這種故障的原因有:輸送介質內有空氣,葉輪損壞,轉速不夠,輸送液體的比重過大,流量過大。
    (5)流量不足。造成流量不足的主要原因有:葉輪損壞,轉速不夠,揚程過高,管內有雜物堵塞等。

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