磁力泵常見故障及安全保護的設置

萬慶才

（中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州516086）

1 概述

在煉油化工裝置，由于機泵的機械密封泄漏造成的安全、環保事故時有發生，對生命財產及環境保護影響較大。例如，2011 年7 月11 日，某煉油廠連續重整裝置二甲苯塔底泵泄漏著火，造成塔底泵上方多條條管線損壞，管線內油氣在開裂處燃燒，泵上方框架、少量儀表和動力電纜過火，無其他設備損壞，無人員傷亡。在煉油化工裝置中輸送易燃、易爆、劇毒等物料用泵的工作安全性就特別重要。為了安全生產，越來越多地采用無泄漏磁力泵。但是由于磁力泵本身的結構特點設備故障頻發也會造成不可避免的事故，因此，在選型、操作及安全保護的設置上有一些特殊的要求，本文在磁力泵的結構特點、潤滑及冷卻、故障的類型及保護措施、操作及連鎖控制設置上進行分析，為避免磁力泵本身的缺陷造成安全及環保事故，提出了安全保護措施。

2 磁力泵的結構特點

對于磁力泵來說，是利用永磁體磁力傳動的工作原理以實現扭矩無接觸傳遞的一種新型泵,由泵、磁力耦合器、電動機三部分組成，葉輪、泵內軸、內磁缸、前后徑向軸承和前后推力軸承組成內磁轉子,被非磁性材料制作的隔離套密閉在工作腔內,隔離套與泵體的靜密封取代軸端密封以實現零泄漏，隔離套外的外磁缸和泵外軸組成外磁轉子,由電機通過聯軸器傳遞扭矩,內磁缸與外磁缸磁力相互作用,使葉輪同步高速旋轉,達到輸送液體的目的，由于液體被封閉在靜止的隔離套內,所以是一種全密封、無泄漏的泵型。磁力耦合器由內外磁缸及隔離套等部件組成(如圖1 所示)，是磁力泵的核心部件。磁力泵的轉子軸承是由介質潤滑和冷卻的，除了磁力泵的磁力耦合器部分，其余結構基本與普通帶密封離心泵相似。

由于自身結構的原因，泵運行的最小熱流量是一個很重要的技術問題。當泵送流量小于最小熱量時，泵腔內液體溫度逐漸升高，同時磁力泵隔離套處溫升隨之加劇，使得循環液體汽化，造成泵滑動軸承的干磨擦，導致滑動軸承損壞，磁鋼消磁等，引起事故。

圖1 磁力泵結構

3 軸承的冷卻、潤滑

磁力泵的隔離套和滑動軸承需要冷卻和潤滑以達到泵的理想工況。冷卻和潤滑是靠泵的輸送介質來完成的，這樣就確保這個冷卻、潤滑系統安全可靠，該系統能持續地將隔離套和滑動軸承產生的熱量帶走，并且提供給滑動軸承充分的潤滑，給隔離套營造一個良好的工作環境。圖2 是磁力泵的冷卻、潤滑示意圖。

圖2 冷卻潤滑示意圖

4 磁力泵的常見故障及原因

力泵在生產運行過程中故障的主要表現形式主要有：磁力泵的機械故障：隔離套損壞造成的泄漏，隔離套超溫造成磁缸消磁，轉子徑向軸承及推力燒研，泵振動大、噪聲大及異響，盤不動車等，磁力泵的性能故障：主要表現為磁力泵的流量揚程不足，不能滿足工藝要求。

4.1 隔離套損壞造成泄漏

隔離套損壞的原因：（1）介質中含有顆粒，造成隔離套劃傷或劃穿，也會造成潤滑或冷卻通道堵塞引發隔離套損壞。（2）泵空轉導致內、外磁轉子切割隔離套產生的磁渦流熱不能被帶走，內磁轉子受熱膨脹，將隔離套磨穿。（3）磁力泵在最小流量以下運轉或者抽造成發熱隔離套損壞。（4）隔離套結構設計不合理造成應力裂紋或者選材錯誤引發腐蝕破損。

4.2 磁缸消磁

這種故障在磁力泵應用中比較常見，時有發生，磁缸消磁常見的有兩種情況：高溫消磁和強拉消磁。

（1）高溫消磁的表現形式：一種是輸送介質溫度超過設計溫度，致使內外磁缸在高溫介質中運行，導致消磁；另一種是泵輸送液體出現斷流，導致泵干轉或者在小流量情況冷卻回路的介質不能有效循環，內部溫度急劇升高，從而導致消磁。（2）強拉消磁的表現形式：一種是內磁缸和葉輪旋轉部件突然卡死，泵不能及時跳車，外磁缸在電機強拉作用下持續運轉，導致內外磁缸消磁；另一種是磁力泵超負荷使用，造成使用磁力矩超過設計磁力矩，造成內外磁缸消磁；還有一種情況是內外磁缸不配套，磁力線不同，內外磁缸在運轉過程中造成磁力線紊亂而形成的強拉消磁。（3）介質中的鐵磁性物體過多，造成磁缸消磁。

4.3 隔離套超溫

磁力泵在小流量或無介質空轉時，介質對內磁轉子、隔離套和軸承冷卻、潤滑不足，導致泵內溫度急劇升高，引起隔離套超溫；或者由于隔離套和磁極的配合間隙過小也會造成隔離套超溫。

4.4 泵轉子軸承燒研

磁力泵滑動軸承損壞的主要原因：顆粒異物進入滑動軸承間隙導致軸承損壞；泵抽空或泵出口流量不滿足最小流量要求；滑動軸承無潤滑及冷卻，滑動軸承的安裝配合間隙過小，滑動軸承的材質選擇不當均會導致軸承損壞等。

4.5 超電流

引起磁力泵超電流的原因主要有超負荷、部件動靜摩擦等原因。

4.6 流量不足

磁力泵流量不足的原因主要有：設計選型不當、過濾器堵塞、轉速達不到設計要求。

5 常用的安全保障的設置

針對上述磁力泵的故障，為了保證磁力泵的安全運行通常采取以下措施：

5.1 針對磁力泵隔離套破損通常采取下述措施

（1）雙隔離套加壓力報警；（2）單隔離套加泄漏開關。

5.2 針對磁力泵磁缸消磁采取下述措施

（1）隔離套超溫報警；（2）低流量報警；（3）低電流報警；（4）超電流報警；（5）設置最小流量線；（6）入口設置磁力過濾器。

5.3 針對隔離套超溫采取下述措施

（1）隔離套超溫報警；（2）低流量報警；（3）低電流報警；（4）超電流報警；（5）設置最小流量線。

5.4 針對泵轉子軸承燒研采取下述措施

（1）低流量報警；（2）低電流報警；（3）超電流報警；（4）設置最小流量線；（5）設置外部強制冷卻潤滑。

6 結論

隨著磁力泵在石油化工行業應用越來越廣泛，在磁力泵的選型過程中安全保護的設置成為磁力泵的重要保護手段，既不過度保護也不能欠保護，達到在運行中既能保護磁力泵的安全運行，又能節約投資，本文從磁力泵的結構、原理、冷卻、潤滑及磁力泵的常見故障及原因分析了保護措施的設置，從而保證磁力泵的安全運行。