軸向自平衡磁力泵的介紹分析及數值模擬

陳 超，張貴軍

(中國石化工程建設有限公司，北京 100101)

圖1 傳統磁力泵的結構

1 磁力泵的原理及結構

磁力泵核心部件主要包括外磁體、隔離套、內磁體以及軸承，如圖1所示，其原理是：在外磁體和內磁體上分別布置1圈或多圈相異磁極的永磁體，中間由隔離套將內、外磁體分開，當外磁體旋轉時，根據異性相吸的原理，內磁體也會旋轉，帶動葉輪做功這種型式的泵在實現磁力傳動的同時，擯棄了動密封，可達到無泄漏的目的。

由于磁力泵的隔離套始終做著切割磁感線的相對運動，對于金屬隔離套來說，將會在其內部產生大量熱量，這就需要引入一股冷卻介質，冷卻隔離套的同時，還可為滑動軸承提供潤滑(見圖2)。

磁力泵具有無泄漏、可過載保護的優點，同時也存在效率低、要求泵送介質清潔、對隔離套材質要求高的不足。

2 軸向力的產生及平衡

磁力泵軸向力的產生源于以下幾個方面【1】：

1) 葉輪前、后蓋板上的壓力不一致，指向入口。此力的大小主要與前、后口環位置以及軸承腔的壓力有關。

2) 引進的相對高壓的冷卻循環流體作用在內磁轉子上，指向入口。冷卻潤滑液從高壓區流經軸承體和隔離套，最后流入泵入口區。內磁總成的壓力差導致指向入口的軸向力存在。

圖2 自沖洗潤滑結構

3) 液體軸向進入泵體，沿著徑向流出，其受到葉輪作用力的同時，會給葉輪一個反作用力，方向指向電機側，大小可以按照動量守恒定律計算。

總的軸向力等于以上3部分的力矢量和，一般指向泵入口。……