磁力驅動化工泵在AZF工藝復合肥生產上的應用

趙巖

摘 要：本文介紹了AZF工藝復合肥生產企業需要使用大量濃硫酸，一般的機械密封泵使用時間短，泄漏風險大，巡檢人員的安全隱患高。我們經過多次實驗研究，對比各種無泄漏泵，最終使用自主研究的磁豐泵業的磁力泵取得了成功。

關鍵詞：硫酸；無泄漏；磁力泵

中圖分類號：TQ442 文獻標識碼：A

法國AZF復合肥工藝是用管式反應器將硫酸、硫酸、氨等液體混合后噴灑在物料上，生產企業需要使用大量濃硫酸，一般的機械密封泵使用時間短，泄漏風險大，巡檢人員的安全隱患高。我們經過多次實驗研究，對比各種無泄漏泵，最終使用自主研究的磁豐泵業的磁力泵取得了成功。我公司年消耗硫酸約10萬噸，為93%濃硫酸，原使用的是襄樊五二五泵業公司制造的HE50-32-250型硫酸泵（位號：13P250A），該泵的設計流量14m3/h、揚程63m，密封形式為機械密封；由于泵揚程較高，泵承受的壓力有時高達1.5MPa，機械密封經常被“沖壞”，冬季密封更換的頻率更高。由于密封更換頻率高，導致泵的維修量較大、浪費了硫酸、污染了環境，并且密封的“損壞時刻”不可預測，巡檢工人時時提心吊膽。為了改變這個狀況，我公司與襄樊磁豐泵業公司胡嚴先生聯合開發設計出了改進型硫酸泵—IHM50-32-250型磁力驅動無密封化工離心泵，該泵從2004年6月在我公司進行試驗使用，經過了炎熱夏季和寒冷冬季的考核，到達了預想的設計效果。

我們研究了大量的無泄漏泵，包括屏蔽泵、磁力泵、容積式隔膜泵、電磁泵等。最終選型定為磁力泵。磁力泵是通過分別裝在泵軸和電機軸上的內、外磁轉子所產生的磁力，將電機轉矩傳遞給泵軸，進而帶動葉輪旋轉輸送硫酸。當電機旋轉時，電機端外磁轉子通過隔離套與泵軸端內磁轉子相互吸引，帶動泵軸與葉輪轉動。內外磁轉子磁鐵數量一樣，從而形成對應的磁極關系而同步轉動。該泵以隔離套法蘭靜密封代替機械動密封，從而解決和避免了硫酸的泄漏問題。

在新設計的磁力泵結構中（如圖1所示），我們用薄壁UB6材料隔離套將泵的工作介質與外界完全隔離開，把液體完全封閉在隔離套內，沒有動密封，從而實現完全無泄漏。我們只利用了磁力傳動器來傳遞動力，以靜密封代替傳統泵設計中的動密封。IHM50-32-250型磁力驅動無密封化工離心泵，電機軸與泵軸之間由原來的軸承箱加聯軸器改為用永久磁鐵磁力耦合聯軸器進行無接觸傳動，內、外磁轉子通過UB6“隔離套”隔開，泵不再需要機械密封，由于“隔離套”通過法蘭安裝在泵蓋上，所以泵不會有泄漏；并且，由于“隔離套”的厚度可以通過定期測厚探傷決定是否更換，不像機械密封損壞那樣不可預測。需要注意的是，隔離套厚度的選擇要適中，一般2mm為宜，過厚會大大傳動效率，過薄又容易磨損泄漏。

我們的磁力泵的工作介質為強酸，因此磁力泵泵體內所有零件都需采用Cr30材料，其滑動軸承選用碳化硅材料制造。由于磁場的作用，泵在運行時金屬隔離套內會產生很大的渦流熱，我們在磁力泵設計中加入了自潤滑冷卻回路。硫酸介質從泵的高壓區流出，經過內磁轉子與隔離套之間的空隙進入隔離套底部，再由泵軸的中心孔返回到泵的低壓區。這樣該泵無須配備獨立的潤滑和冷卻水系統，對于軸承、磁力聯軸器、隔離套等部件也不需要外加冷卻系統，這樣又降低了生產能耗。該泵由原來的聯軸器帶動旋轉變成同步旋轉，不存在接觸和摩擦，功耗小、效率高，傳到效率達到98%以上，且具有阻尼減振作用，減少了電動機振動對泵的影響和泵發生氣蝕振動時對電動機的影響。機械傳動泵在運轉過程中，由于是硬連接，經常會產生較大振動和噪聲。而我們磁力泵采用磁力聯軸器驅動振動小，噪聲低，運行平穩，大大延長了泵的運轉周期。所以該泵只要聯軸器找正良好、泵腔內不進入大塊異物，長期連續運轉就不會出現故障，泵運行的可靠性大大提高。

我公司該工位泵原來配用18.5kW電機，現在配用22kW電機，在達到設計流量14m3/h、揚程63m時，電機工作電流原來為33A，現在為38A，其他工況沒有變化。通過改造電能消耗略有增加，但維修成本大大降低。需要重點注意的是輸送的硫酸內雜物要少，可在泵入口增加過濾網，防止碳化硅軸承磨蝕損壞。另外，隔離套內為永磁鐵，應避免高溫退磁，效率下降，所以要求運行時硫酸不能過稀，維修是不要用水直接沖洗沾有濃硫酸的聯軸器，避免產生太多的反應熱。

經過近10年的實際使用，該磁力泵沒有發生任何故障，為我公司連續生產創造了很好的條件，也大大地減少了維修工作，省去了維護保養及油脂潤滑等工作，避免了因更換密封導致的硫酸浪費和環境污染，最主要的是避免了硫酸傷人的安全事故。該泵泵體、葉輪等與原泵通用，可以在原泵基礎上改造，平時使用也不再頻繁更換機械密封，節約了資金。磁力驅動無密封化工離心泵在我公司已成功使用，該泵在AZF工藝的復合肥企業硫酸泵工位應大力推廣使用。

參考文獻

[1]趙德成.磁力泵的結構特點及使用與維修[J].中國氯堿，1999（4）：35-36.