磁力泵故障分析及處理

張 軍

（中海石油舟山石化有限公司 機(jī)械動(dòng)力部，浙江 舟山 316015）

1 前言

磁力驅(qū)動(dòng)泵（簡(jiǎn)稱磁力泵）是利用永磁體的磁力偶合實(shí)現(xiàn)扭矩?zé)o接觸傳遞的新型工業(yè)用泵。 磁力傳遞能量時(shí)，被驅(qū)動(dòng)軸無(wú)需穿出機(jī)殼，而是利用磁場(chǎng)的穿透性傳遞扭矩，取消了傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)連接和動(dòng)密封，從根本上消除了軸封泄漏，杜絕了石油化工行業(yè)中的“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象。

某石化公司硫磺車間污水汽提裝置安裝有兩臺(tái)塔頂回流泵P3402AB，由于泵送介質(zhì)酸性水一旦泄漏會(huì)給人身安全及環(huán)境帶來(lái)危害，因此采用磁力泵來(lái)實(shí)現(xiàn)零泄漏。 然而，此兩臺(tái)泵在使用過(guò)程中，由于多種原因，頻繁損壞，嚴(yán)重危及裝置生產(chǎn)、人身安全，為此如何改進(jìn)磁力泵使其適應(yīng)裝置的具體工況成為燃眉之急。

2 磁力泵結(jié)構(gòu)

塔頂回流泵P3402AB 系由江蘇某公司制造MT-CEP50-32-200 型磁力泵，屬同步型磁力驅(qū)動(dòng)常溫單級(jí)臥式化工泵。

2.1 傳動(dòng)部分

MT-CEP 型磁力。

泵屬同步型磁力聯(lián)軸器，其內(nèi)、外磁轉(zhuǎn)子永磁材料為釹鐵硼（NdFeB）。

2.2 冷卻、潤(rùn)滑

MT-CEP50-32-200。

型磁力泵采用內(nèi)循環(huán)冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)，其原理見圖1。

圖1 內(nèi)循環(huán)示意圖

3 磁力泵故障原因分析

自2004 年3 月，MT-CEP50-32-200 型磁力泵在污水汽提裝置投用以來(lái)故障頻繁，平均10 天就要檢修一次，經(jīng)常出現(xiàn)兩臺(tái)泵帶病運(yùn)行情況，嚴(yán)重威脅裝置生產(chǎn)和人身安全。

為查找磁力泵頻繁故障的原因， 將磁力泵的破壞型式及運(yùn)行工況對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，泵送介質(zhì)中含有大量焦粉粒和鐵磁性硬質(zhì)顆粒，雖經(jīng)Y 型過(guò)濾器除去了部分直徑較大的顆粒，但由于管路上沒(méi)有安裝磁性過(guò)濾裝置, 大量直徑較小焦粉粒和鐵磁性硬質(zhì)顆粒仍留在介質(zhì)中，滿足不了磁力泵的設(shè)計(jì)使用條件。

一般網(wǎng)式過(guò)濾器只適合濾除含雜質(zhì)較少的介質(zhì)， 且主備冗余配置，以便切換清洗。 而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況是泵送介質(zhì)酸性水中含有大量焦粉粒和鐵磁性硬質(zhì)顆粒，且Y 型過(guò)濾器為單臺(tái)布置。 由于以上所述原因，往往造成如下不良后果：

（1）焦粉粒和鐵磁性硬質(zhì)顆粒堵塞過(guò)濾器，造成介質(zhì)不足或中斷，導(dǎo)致泵空轉(zhuǎn)或抽空。

磁力泵在小流量或無(wú)介質(zhì)空轉(zhuǎn)時(shí)，介質(zhì)對(duì)內(nèi)磁轉(zhuǎn)子、隔離套和軸承冷卻、潤(rùn)滑不足，導(dǎo)致泵內(nèi)溫度急劇升高，引起隔離套退火，內(nèi)、外磁轉(zhuǎn)子退磁、軸承燒碎。

磁力泵在抽空狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，工況波動(dòng)大，負(fù)荷變動(dòng)頻繁，扭矩波動(dòng)大。 內(nèi)、外磁轉(zhuǎn)子由于扭矩的波動(dòng)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)產(chǎn)生大量渦流熱，如冷卻不利，將導(dǎo)致磁體退磁，磁塊熱脹卡死。

在抽空時(shí)， 磁力泵的液力平衡狀態(tài)被破壞， 轉(zhuǎn)子前后竄動(dòng)，滑動(dòng)軸承承受很大軸向力而導(dǎo)致軸承推力面損壞。

（2）大量焦粉粒和鐵磁性硬質(zhì)顆粒隨介質(zhì)進(jìn)入冷卻、潤(rùn)滑通路，對(duì)流經(jīng)零、部件沖蝕嚴(yán)重。

由于隔離套壁厚僅為1mm，成為磁力泵的薄弱環(huán)節(jié)，最容易磨穿、泄漏。 隔離套的穿孔部位，大多數(shù)位于筒體底部的圓周面上，這是因?yàn)槔鋮s潤(rùn)滑介質(zhì)進(jìn)入隔離套后，在內(nèi)磁轉(zhuǎn)子的帶動(dòng)下形成環(huán)流，質(zhì)量較大的硬質(zhì)顆粒在離心力的作用下被甩到環(huán)流的最外層直接與隔離套相摩擦，環(huán)流在隔離套底部改變流動(dòng)方向施加給隔離套底部圓周一個(gè)反作用力，這樣底部圓周面受到離心力及環(huán)流反作用力的共同作用，此處磨損較嚴(yán)重。

（3）鐵磁性物質(zhì)隨介質(zhì)進(jìn)入冷卻、潤(rùn)滑通路，對(duì)磁性部件造成嚴(yán)重破壞。

鐵磁性硬質(zhì)顆粒經(jīng)過(guò)冷卻、 潤(rùn)滑通路， 被磁性部件所捕獲，對(duì)磁性部件造成嚴(yán)重破壞。 被內(nèi)磁轉(zhuǎn)子捕獲的鐵磁性硬質(zhì)顆粒，會(huì)對(duì)內(nèi)磁轉(zhuǎn)子的不銹鋼包套產(chǎn)生磨損；被外磁轉(zhuǎn)子捕獲的鐵磁性硬質(zhì)顆粒，會(huì)對(duì)隔離套產(chǎn)生磨損。 鐵磁性硬質(zhì)顆粒對(duì)隔離套的磨損部位與外磁轉(zhuǎn)子上永磁體位置相對(duì)應(yīng)，且隔離套與外磁轉(zhuǎn)子永磁體中心相對(duì)應(yīng)稍向下游部位磨損最為厲害。 其原因在于永磁體中心處對(duì)鐵磁性硬質(zhì)顆粒吸引力最強(qiáng)，由于鐵磁性硬質(zhì)顆粒流入隔離套時(shí)帶有慣性，所以位置稍向下游。

鐵磁性硬質(zhì)顆粒數(shù)目較多時(shí)，大量鐵磁性硬質(zhì)顆粒被內(nèi)、外磁轉(zhuǎn)子捕獲，堆積在隔離套與內(nèi)磁轉(zhuǎn)子之間阻塞內(nèi)磁轉(zhuǎn)子冷卻通路，導(dǎo)致內(nèi)磁轉(zhuǎn)子退磁、后滑動(dòng)軸承干磨及隔離套的磨損。

分析磁力泵發(fā)生故障的原因后， 針對(duì)故障原因采取以下措施：取消過(guò)濾網(wǎng)，消除由于過(guò)濾器堵塞造成的泵空轉(zhuǎn)或抽空；堵死軸承體小孔，防止大量焦粉粒和鐵磁性硬質(zhì)顆粒隨介質(zhì)經(jīng)軸承體小孔進(jìn)入冷卻、潤(rùn)滑通路；將內(nèi)循環(huán)冷卻改為外循環(huán)冷卻；嚴(yán)格操作紀(jì)律，嚴(yán)防超負(fù)荷及負(fù)荷頻繁變動(dòng)。

改造后的冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)如圖2。

圖2 改造后冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)

4 改進(jìn)后效果

2004 年10 月對(duì)兩臺(tái)磁力泵進(jìn)行改造，改造后磁力泵的運(yùn)行條件得到了改善，泵的平均運(yùn)行時(shí)間明顯提高，其中一臺(tái)從2004 年10 月改造后一直運(yùn)行2 年仍未出現(xiàn)故障， 滿足了正常生產(chǎn)的要求，節(jié)約了大量的人力、資金。