磁力泵在石化裝置中的應(yīng)用與優(yōu)化

摘 要：石化裝置的主要作用是生產(chǎn)加工柴油、煤油、汽油、瀝青、石蠟、硫磺（天然氣的副產(chǎn)品）、塑料、橡膠、纖維、化學(xué)品等一系列基礎(chǔ)化工原料，絕大多數(shù)屬有毒、有害、易燃、易爆、腐蝕性物質(zhì)，只要有某一部位、某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障或操作失誤，就會牽一發(fā)而動全身，發(fā)生事故時損失巨大。許多物料是高毒和致癌物質(zhì)，如苯、甲苯、氫氰酸、硫化氫、氰化鈉、液氯等，這些物料的處置不當(dāng)或發(fā)生泄漏，會嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境和導(dǎo)致人員傷亡;石化生產(chǎn)過程中還要使用、產(chǎn)生多種強(qiáng)腐蝕性的酸、堿類物質(zhì)，如氫氟酸、硫酸、鹽酸、堿類等，設(shè)備腐蝕出現(xiàn)問題的可能性高。磁力泵是石油煉化配套裝置中不可或缺的一部分，其無泄漏密封特性將風(fēng)險限制在可控范圍，運(yùn)行安全系數(shù)高，確保穩(wěn)定高效生產(chǎn)。本文基于此，就磁力泵在石化裝置中的應(yīng)用與優(yōu)化措施進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：石化裝置;磁力泵;無泄漏;應(yīng)用;優(yōu)化

磁力泵是一種將旋轉(zhuǎn)軸封轉(zhuǎn)化為無泄漏靜密封的機(jī)泵，在易燃、易爆、有毒有害的流體輸送領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛，尤其在石油化工中一些易汽化、易結(jié)晶、易燃易爆、極度危害裝置中，磁力泵的應(yīng)用能夠較好保證裝置的運(yùn)行安全。

一、磁力泵

（1）原理。磁力泵通常采用永磁聯(lián)軸器無接觸的傳遞轉(zhuǎn)矩，完全密封無泄漏，主要由泵、磁力聯(lián)軸器、電動機(jī)三部分組成。當(dāng)原動機(jī)帶動磁力聯(lián)軸器的外磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁力線透過間隙和不導(dǎo)磁的隔離套，作用在內(nèi)磁轉(zhuǎn)子上，使泵轉(zhuǎn)子與電動機(jī)同步旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)無機(jī)械接觸地傳遞扭矩。由于液體被封閉在隔離套內(nèi)，從而徹底解決了物料的泄漏問題，減少了污染，節(jié)約了能源，凈化環(huán)境，保護(hù)生產(chǎn)人員的身心健康。

（2）運(yùn)用。①高溫介質(zhì)應(yīng)用。高溫磁力泵通常使用2∶17釤鈷稀土永磁材料作為內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子的磁體材料，有效工作溫度可達(dá)到350℃，而采用渦流型異步磁力聯(lián)軸器設(shè)計的磁力泵，可以在450℃的高溫正常工作，并且無需進(jìn)行任何冷卻措施，基于該特性，磁力泵在高溫介質(zhì)中得以廣泛的應(yīng)用，在各種導(dǎo)熱油等高溫流體泵送場所，可以有效的減少輸送成本，其無泄漏特性也能夠保證輸送過程的安全性。②腐蝕介質(zhì)應(yīng)用。傳統(tǒng)機(jī)械泵在使用過程中很難做到腐蝕介質(zhì)的輸送，磁力泵經(jīng)過試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)其可以應(yīng)用在腐蝕介質(zhì)中，比如腐蝕性較強(qiáng)的硫酸、硝酸、鹽酸、醋酸等，利用對過流部件采用耐腐蝕材料設(shè)計，磁力泵就可以現(xiàn)實(shí)對流體的泵送運(yùn)輸。③液氯輸送應(yīng)用。液氯是一種危險系數(shù)較高的介質(zhì)，磁力泵在輸送液氯介質(zhì)的過程中通常需要采用雙保險密封技術(shù)進(jìn)行運(yùn)輸。利用采用雙保險密封技術(shù)主要就是在發(fā)生第一層密封系統(tǒng)被破壞后，及時將信息反饋到現(xiàn)場操作人員或系統(tǒng)，同時還能夠用第二層密封系統(tǒng)保障運(yùn)輸安全，大大增強(qiáng)了液氯的泵送可靠性。④易結(jié)晶介質(zhì)應(yīng)用。易結(jié)晶介質(zhì)是指介質(zhì)溫度降低或低于環(huán)境溫度時容易出現(xiàn)凝固結(jié)晶的液體。此類物質(zhì)在泵送過程中經(jīng)常會因?yàn)椴僮魅藛T的疏忽，如不注意保溫等因素導(dǎo)致液體凝固，使其機(jī)泵運(yùn)行風(fēng)險大大增加，而利用夾套保溫型的磁力泵就是為了防止泵送液體凝固，保障了磁力泵裝置運(yùn)行可靠性。

二、石化裝置磁力泵的優(yōu)化措施

磁力泵葉輪常采取軸向力自平衡設(shè)計，軸系零部件由滑動徑向軸承支撐，并且在支撐位兩端均設(shè)有滑動止推軸承，用于平衡磁力泵運(yùn)行中的部分殘余軸向力，使磁力泵運(yùn)行時處于一種軸向力自動平衡狀態(tài)，有效解決了磁力泵的軸向力平衡問題。在磁力泵的整個組成中，如果利用高強(qiáng)度碳化鎢合金滑動軸承能夠大大提高磁力泵的耐高溫性以及耐沖擊性，采用的鈦合金或哈氏合金隔離套也有著較高的承壓性能以及抗腐蝕性能。

磁力泵通常與工藝管道或各種裝置連接，協(xié)調(diào)運(yùn)行，在使用過程中難免會因管道事故或操作不當(dāng)出現(xiàn)空載、欠載或過載等現(xiàn)象，從而引起磁力泵軸系零部件損壞，特別是工藝工況一旦出現(xiàn)缺液、斷液或發(fā)生汽化引起空載、欠載時，由于無足夠介質(zhì)潤滑冷卻磁力泵軸系零部件，從而產(chǎn)生溫度急速上升，將導(dǎo)致這些零部件特別是滑動軸承和磁轉(zhuǎn)子的損壞。基于磁力泵的工作特點(diǎn)，針對這些問題的優(yōu)化設(shè)計也主要基于以上。

（1）輕、過載保護(hù)。磁力泵在石化裝置中運(yùn)行的時候經(jīng)常會出現(xiàn)空載、欠載、過載、汽化汽蝕等各種故障問題，這些問題的存在會使得磁力泵發(fā)生嚴(yán)重故障，直接造成磁力泵內(nèi)部零部件的損壞，影響石化裝置的運(yùn)行。如給磁力泵的驅(qū)動電機(jī)安裝上監(jiān)控保護(hù)器，則可免除上述事故的發(fā)生。電動機(jī)綜合保護(hù)器主要用于電力系統(tǒng)中電動機(jī)的欠、過載、斷相等故障保護(hù)，保護(hù)器通常與電動機(jī)回路的接觸器配合使用，通過相關(guān)設(shè)定可以較好地控制機(jī)泵在安全工作范圍內(nèi)運(yùn)行，從而避免或減少故障問題，是確保磁力泵運(yùn)行正常的可靠性措施。當(dāng)前電機(jī)機(jī)綜合保護(hù)器是磁力泵中應(yīng)該范圍較大的一種保護(hù)方式，而且體積較小，安裝也比較簡便。

（2）溫度傳感器。采用一體化溫度變送器，能夠?qū)崟r監(jiān)控磁力泵運(yùn)行時內(nèi)部溫度的變化，并將溫度信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘杺髦罝CS控制系統(tǒng)，控制磁力泵的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)前，一體化溫度變送器主要用來測量磁力泵泵腔內(nèi)介質(zhì)溫度和測量隔離套溫度，還有一些會起到測量軸承體滑動軸承溫度的作用。在測量過程中，如果溫度超過磁力泵的預(yù)定值就會關(guān)閉電機(jī)，起到保護(hù)電機(jī)以及磁力泵的作用。

（3）復(fù)合過濾器。過濾與磁過濾合二為一的一種復(fù)合過濾器，是磁力泵吸入口管道中常用的附屬裝置，在液體輸送過程中，液體流經(jīng)過濾器時，受到強(qiáng)力磁棒的磁力作用，物料中的鐵磁性雜質(zhì)被吸附在磁棒套管上，從而有效清除泵送介質(zhì)中含有的鐵磁性雜質(zhì)，避免了鐵磁性雜質(zhì)進(jìn)入泵腔，延長磁力泵的使用壽命，在石化裝置中，復(fù)合過濾器是一種必備裝置，是保障液體清潔、延長其使用壽命的重要裝置。

（4）泄漏監(jiān)測。主要通過采用音叉液位開關(guān)進(jìn)行磁力泵的泄漏監(jiān)測，利用音叉液位開關(guān)在不同液體形態(tài)中產(chǎn)生不同振動頻率，并且該頻率變化由電子線路檢測出來輸出一個開關(guān)量，并可將該信號傳至DCS控制系統(tǒng)，進(jìn)而起到監(jiān)測和控制磁力泵運(yùn)行姿態(tài)。音叉液位開關(guān)常在磁力泵尤其是多保險磁力泵中得以運(yùn)用，在磁力泵輸送高危流體中起到了安全預(yù)警的功能，大大提高了磁力泵長久無泄漏安全運(yùn)行的可靠性。音叉液位開關(guān)幾乎適用于所有液體介質(zhì)，具有高/低故障安全限位開關(guān)，溢流或空運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)。音叉液位開關(guān)無活動部件，不需要進(jìn)行維護(hù)和調(diào)整，也是保證磁力泵穩(wěn)定性的重要環(huán)節(jié)。

（5）循環(huán)冷卻。磁力泵在輸送高溫介質(zhì)時，內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子的磁鋼需要更換成耐更高溫度永磁材料，當(dāng)介質(zhì)溫度超過250℃以上，由于泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，磁力線切割金屬隔離套會導(dǎo)致溫度進(jìn)一步上升，因此高溫磁力泵應(yīng)采用帶聯(lián)軸器的分體式結(jié)構(gòu)，并對滾動軸承箱采取保冷措施，防止溫度傳遞到電動機(jī)，確保磁力安全穩(wěn)定運(yùn)行。

三、結(jié)語

綜上所述，磁力泵在石油化工中的應(yīng)用越加普遍，在新技術(shù)的帶動下，必須要在充分了解磁力泵原理的基礎(chǔ)上，按照其工藝流程以及實(shí)際操作要求進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)磁力泵真正意義上的無泄漏無故障，不斷提高石化裝置的使用安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]張偉.磁力泵應(yīng)用與軸承故障的處理措施[J].化工設(shè)計通訊，2017（05）：122-123.

[2]臧群.磁力泵的能耗研究及磁渦流場的模擬計算[D].江蘇大學(xué)，2016.

作者簡介：胡小劍（1986-），男，湖北黃岡人，長期從事磁力泵、屏蔽泵等無泄漏泵的開發(fā)設(shè)計工作。