新型脫硫裝置用磁力驅動攪拌器及其應用分析

車敬標 張春義

摘 要：本文首先對新型脫硫裝置用磁力驅動攪拌器的工作原理進行了闡釋;其后，分析了新型脫硫裝置用磁力驅動攪拌器應用中常見的渦流效應與軸承損耗量大問題;最后，從渦流效應、軸承質量、水源供給三個角度入手，研究了新型脫硫裝置用磁力驅動攪拌器應用的優化策略。

關鍵詞：脫硫裝置;磁力傳動器;冷卻水

在新型脫硫裝置當中，攪拌器主要用于塔內漿液的充分攪拌，以此避免漿液出現凝固。同時，在攪拌器葉輪的帶動之下，氧化風會加速擴散，進而提高塔內石膏漿液的氧化效率。

1 新型脫硫裝置用磁力驅動攪拌器的工作原理

磁力驅動攪拌器的核心技術是磁力驅動技術，這一技術主要以現代磁力學為理論基礎，通過人工電磁材料或自然永磁材料的磁力作用，實現無接觸狀態下扭矩和力的外化傳遞。在實際的設備應用中，磁力驅動技術多以磁力傳動器的形式出現。磁力傳動器由內磁轉子、外磁轉子以及隔離套三個部分構成，其中內磁轉子與外磁轉子被隔離套分隔開來，完全不進行接觸?；诖帕π?，內磁轉子與外磁轉子之間會形成磁場，當外磁轉子在機電作用下發生旋轉時，其與內磁轉子之間的磁場中會發生耦合作用，進而在無接觸狀態下完成內磁轉子的運行驅動。這樣一來，與內磁轉子相連的功能構件（如泵設備的葉輪軸、攪拌設備的槳葉軸、風機設備的葉片軸等）便會進行同步運行，達成設備系統的運行驅動[1]。

在磁力傳動器工作原理的基礎上，磁力驅動攪拌器被開發出來，并廣泛應用到工業領域當中。通常情況下，磁力驅動攪拌器主要包含連接體、減速機、軸承體、磁力傳動器、滑動軸承、密封桶、槳葉軸、槳葉等多個結構部分。其中，槳葉、槳葉軸與內磁轉子相連，或直接制造為一體式構件，在軸承體的支撐作用下，共同形成磁力驅動攪拌器的從動結構;減速機與外磁轉子相連，共同形成磁力驅動攪拌器的主動結構，負責驅動力的產生與調控。在從動結構與主動結構之間，有密封桶作為隔離體，以此避免內磁轉子與外磁轉子發生磁力接觸，保障兩個結構間磁場的性能穩定。將此類結構的磁力驅動攪拌器應用到新型脫硫裝置當中，既能實現良好的動、靜密封效果，避免攪拌過程中塔內漿液泄漏故障的產生，又可在無接觸狀態下消除傳統機械攪拌器的構件磨損問題，延長攪拌器的使用壽命。

2 新型脫硫裝置用磁力驅動攪拌器的應用問題

在磁力驅動攪拌器應用于新型脫硫裝置的過程當中，主要可能出現以下幾點問題：

2.1 渦流效應問題

在磁力驅動攪拌器的傳動器結構中，內磁轉子與外磁轉子之間存在磁場。當攪拌器運行時，內磁轉子與外磁轉子勢必會隨之發生同步或不同步的旋轉，進而使得金屬密封桶處在交變磁場當中。這樣一來，基于磁場中磁力方向、量級的變化，金屬密封桶的磁通量將持續動態化，進而產生與磁通量同向變化的電流，即形成渦流效應。在該效應形成以后，一方面會削弱磁場本身的傳遞能力，繼而降低磁力驅動攪拌器整體的動能水平。另一方面，也會導致內磁轉子與外磁轉子間工作環境的溫度上升，在降低驅動結構磁力質量的同時，埋下過熱損耗的故障隱患[2]。

2.2 軸承損耗問題

從某種程度上來講，磁力驅動攪拌器在解決動密封處漿液泄露故障問題的同時，也將運行矛盾轉移到了軸承體上。在磁力驅動攪拌器的運行過程當中，雖然從動結構與主動結構之間互不接觸，但從動結構內部的軸承體與兩方介質長期處于接觸狀態，因此必然產生使用壽命的消耗。同時，由于從動結構被金屬密封桶封閉起來，當軸承發生故障損耗時，相關人員也很難及時做到發現、監測與處理。此外，基于磁力驅動攪拌器在新型脫硫裝置中的應用特點，其內部軸承體需要處于高轉速、持續化的工作狀態，進而摩擦產生較高的熱量。因此，必須用水、冷卻液等液體介質進行冷卻處理。若液體介質的流量過小，或潤滑質量、冷卻質量較低，軸承體及周邊環境的溫度很容易出現驟升情況，當溫度超過80℃時，將可能出現內、外磁轉子卡頓、磁體退磁現象等故障問題。

3 新型脫硫裝置用磁力驅動攪拌器的應用優化

3.1 磁力驅動攪拌器渦流效應的應用優化

首先，渦流效應與密封桶金屬材質的強導電性存在密切關系。因此，在新型脫硫裝置用磁力驅動攪拌器的應用優化當中，應先從隔離套的材質性能入手進行調整。現階段，在工作條件允許的情況下，可將非金屬材料（如氧化鋯）作為密封桶的首選，以確保從根源上解決渦流效應的產生。若受到工況限制，必須應用金屬密封桶的，則應盡可能多地提高隔離套材質的電阻強度，如選用哈氏合金C、316L不銹鋼、鈦合金等。其次，盡量避免密封桶的內部空間過于寬闊，轉而將其形狀設計為細長條形。這樣一來，能在保證內磁轉子、外磁轉子互不接觸的基礎上，盡量實現布局結構的緊湊化，繼而縮短力與轉矩的傳動半徑，降低渦流效應對磁場傳遞能力的影響程度。最后，內磁轉子與外磁轉子間環境溫度的異常上升，也是研究渦流效應時不可忽視的問題。對此，可將磁力驅動攪拌器的常規密封桶構件替換為疊層隔離構件，或在密封桶內部假設冷卻系統（如專利號為200420055044的新型實用專利高速磁力傳統裝置），從而實現環境溫度的有效控制，為磁力質量與構件壽命提供穩定保障。

3.2 磁力驅動攪拌器軸承問題的應用優化

對于新型脫硫裝置用磁力驅動攪拌器在應用中的軸承故障問題，主要可從材料性能與結構工藝兩方面入手進行改進。具體來講：

3.2.1 軸承材料性能上的優化改進

在目前，國內外已研制出了多種功能特殊、性能優質的軸承材料，如以DV型為主的自冷卻、自潤滑復合型軸承材料，以SF型為主的多層自潤滑復合型軸承材料，以氧化鋁、氮化硅、碳化硅為主的“三耐型”（耐腐蝕、耐高溫、耐磨損）軸承材料等。在實際應用過程中，相關人員可根據磁力驅動攪拌器具體表現出的故障問題，選擇合適的軸承材料，以此提高攪拌器乃至脫硫裝置整體的運行質量[3]。

3.2.2 軸承結構工藝上的優化改進

在磁力驅動攪拌器的運行過程當中，液體介質流動性的優劣與否，在很大程度上決定了軸承體的潤滑和冷卻效果。因此，在優化改進的實踐時，相關人員可對軸承的表面結構進行開槽設計，如直線槽、螺旋槽等，以此實現液體介質的順利導流。這樣一來，水、冷卻液等液體介質流經軸承體時，會在槽體結構的支持下，順利形成覆蓋在軸承外部的液膜，進而提升軸承的耐高溫性能與應力承載水平，并降低軸承的動摩擦程度。除此之外，保證軸承體結構、質量的整體完好，是避免軸承故障的最根本方法。因此，相關人員在檢修脫硫塔及磁力驅動攪拌器時，必須要著重對密封桶包裹下的軸承部位進行檢查，若發現軸承體接觸面的損耗量大于0.8mm，應做到損壞件的及時更換。

3.3 磁力驅動攪拌器水源供給的應用優化

水是磁力驅動攪拌器穩定運行的重要介質，一旦供水的穩定性較差或出現停水情況，將引發磁力驅動攪拌器內部結構的多處故障?，F階段，通?？刹捎脭嚢杵魍饨庸I循環式的方式，實現磁力傳動器、軸承體等器件結構的持續冷卻。同時，還需對水源的供給強度進行科學控制，將水流壓力控制在0.3MPa至0.5MPa之間、水流量級控制在0.3m/h至0.5m/h之間，以此確保冷卻效果的最優化，為磁力驅動攪拌器乃至新型脫硫裝置整體的安全穩定運行創造條件。

4 總結

綜上所述，與傳統的機械傳統攪拌器相比，磁力驅動攪拌器具有密封性強、使用壽命長的特點，可在很大程度上避免漿液泄露故障的發生。但需要注意的是，在實際的脫硫裝置應用當中，相關人員需要重視磁力驅動攪拌器的渦流效應、軸承磨損等常見問題，并實施出針對性、有效性的優化處理措施。

參考文獻：

[1]許東成.600MW燃煤電廠脫硫系統改造能效研究[D].廣州：華南理工大學，2019.

[2]楊百科，韓守知，郝天君.一種新型脫硫技術在硫磺裝置尾氣吸收的運行情況及總結[J].節能，2018，37（12）：66-70.

[3]薛明.火力發電廠煙氣脫硫泵用機械密封的研發與應用研究[D].石家莊：河北科技大學，2017.