屏蔽泵運行過程中斷液或流量不足的危害與預防監控

李 予

(陽煤集團太原化工新材料有限公司，山西 太原 034000)

引 言

屏蔽泵是以離心泵結構作為基礎的工作原理，為環保工作設計出的一種新型液體輸送泵。它完全解決了其他流體泵工作中出現的跑、冒、滴、漏等現象，全密封結構不會出現一點泄露，可以廣泛的應用到醫藥、石油、核工業、煤炭、化工等多個領域。屏泵在使用過程中如果出現流量低、斷流、空載等工作狀態，會使其造成一定的損傷，本文闡述了TRG、THJ、ZDB、KDB等監控設備對屏蔽泵進行檢測的方法，并進行分析，防止不良現象的發生，對泵體產生危害。

1 屏蔽泵結構概述

屏蔽泵的整體結構首先保證電機輸出軸與泵內部的葉輪軸保持在一條直線上，然后將兩者安裝在一個密閉壓力腔體內，構成轉子部件的所有零件的外表面和所有構成定子部件的所有零件的內表面使用非磁性金屬材料制作的薄板進行覆蓋，以此形成定子和轉子屏蔽套，采用金屬的耐腐蝕性較強厚板焊接在屏蔽套兩側，使其與輸送介質徹底分開。電機支座前后安裝兩組滑動軸承用來支撐電機轉子以及與其連接的屏蔽泵葉輪，同時在電機轉子上裝有繞組線圈，可以驅動轉子旋轉[1]。以上結構的使用主要使為了代替離心泵所采用的傳統旋轉密封形式，在葉輪旋轉時形成靜密封，屏蔽泵結構，如圖1所示。

圖1 屏蔽泵結構

屏蔽的冷卻和潤滑都需要依靠輸送介質，輸送介質在泵內流動過程中可以冷卻密閉腔體，同時對軸承和轉動結構進行冷卻和潤滑。介質通過屏蔽泵達到其出口位置時將分為兩部分，一部分介質直接被壓力送入輸送管道去往目標容器，另一部分將進入屏蔽泵的冷卻循環系統，對密閉腔體和旋轉元件進行潤滑和冷卻[2]。

2 不良因素對屏蔽泵的危害

綜上所述，可知屏蔽泵的冷卻潤滑系統在泵體的排出口之后介質開始起到冷卻循環的作用，對密閉腔體和旋轉元件進行潤滑和冷卻[3]。冷卻介質的流動路線，如第151頁圖2所示。吸入口→泵室→高速旋轉葉輪→排出口→過濾器→循環管→軸承端蓋→后側軸承→軸承與軸套間隙→密閉腔體內間隙→前側軸承與前側軸套之間的間隙→葉輪的平衡孔→葉輪吸入口端(泵室)。

圖2 冷卻介質的流動路線

參與冷卻的介質在冷卻流程流動結束后從屏蔽泵的注入口重新進入泵內，往復流動，這樣即可保證屏蔽泵保持在正常溫度工作，不會發生過熱停泵和干摩擦等故障[4]。因此，當屏蔽泵在運行過程中出現流量低、斷流、空載等工作狀態時，對泵的冷卻系統會造成很大的影響。

2.1 對電機和泵體的危害

屏蔽泵運行時出現流量低、斷流、空載等工作狀態時，潤滑冷卻介質不足，密閉腔體內就會出現空氣或者無冷卻液的現象，電機在密閉的空間內運行產生的大量熱能將無法散失，將急劇升溫，可導致介質氣化、繞組線圈燒毀、零件變形、干磨、自鎖停泵等故障，甚至使屏蔽泵直接報廢無法修復[5]。

2.2 對軸承的危害

屏蔽泵在缺少冷卻介質狀態下運行對軸承的損傷也非常大，會使滑動軸承產生極大的磨損，而被破環失效[6]。一般產生兩種類型的磨損的狀態，一種是軸承與軸承套之間產生了無潤滑相對摩擦；另一種是軸承和平衡盤之間產生了無潤滑相對摩擦。這兩種磨損狀態都會產生很嚴重的后果，如由于無潤滑摩擦產生的劇烈震動和刺耳的噪音；泵葉輪軸產生較大的徑向跳動而產生彎曲；葉輪與泵殼、口環等產生摩擦和撞擊造成葉輪、泵殼、口環損壞；使電機無法轉動而燒毀等嚴重故障。

3 屏蔽泵監測系統設計

本文提出的屏蔽泵檢測系統主要包括M.K模塊、THJ溫度檢測元件、ZDB 軸承磨損報警器、TRG轉動監測表、KZB空轉保護器等, 如圖3所示。

圖3 屏蔽泵監測系統

3.1 M.K模塊

M.K模塊的主要功能是接受其他傳感部件信號對電機進行啟停控制，當系統開始工作時，首先檢測溫度、軸承工作狀態、電機狀態等參數，若各種參數再正常的允許范圍之內，則啟動電機，使屏蔽泵運轉，否則鎖死報警。

3.2 THJ溫度檢測元件

THJ溫度檢測元件安裝在密閉腔體內，當冷卻介質不足時，腔體溫度升高該元件會把腔體溫度信號發送到M.K模塊，當溫度達到設定值，系統會自動停泵。此時THJ控制觸點斷開，導致電路中繼電器3J的線圈電源斷開，繼電器的常閉觸點重新接通，“過熱”指示燈亮起。

3.3 TRG轉動監測表

TRG的作用是對電機和葉輪的轉速進行檢測，當轉速出現異常波動時，M.K模塊會根據接收到的異常轉動信號進行停泵處理。同時，TRG轉動監測表傳輸給ZDB軸承磨損報警器，這樣可以根據轉速的異常判斷軸承是否存在問題，從而進一步對系統進行監控和指示。

3.4 ZDB軸承磨損報警器

ZDB軸承磨損報警器與TRG轉動監測表相連，可以接受和分析TRG轉動監測表的信號，根據轉速信號的變化判定軸承的工作是否正常。當軸承出現磨損時，ZDB會向系統發出停泵信號，同時ZDB繼電器線圈斷電，導致電路中繼電器2J的線圈電源斷開，繼電器的常閉觸點重新接通，“軸承磨損、斷條”指示燈亮起。

3.5 KZB空轉保護器

KZB空轉保護器安裝在電機的三項電源線路上，能夠檢測線路電流，當線路電路減小時，說明泵負載減小，處于空轉狀態；電流過大說明泵或電機負載增大，系統有磨損或堵塞現象。此時，KZB會向系統發出停泵信號，同時KZB繼電器線圈閉合電路斷開，導致電路中繼電器1J的線圈的閉合電路也隨之斷開，繼電器1J的常閉觸點重新閉合，此時“空載、過載、缺項”指示燈亮起。

4 結語

屏蔽泵應用廣泛，其冷卻和潤滑主要依靠輸送介質，因此出現流量低、斷流、空載等工作狀態，會使其造成一定的損傷，本文提出的屏蔽泵檢測系統主要包括M.K模塊、ZDB 軸承磨損報警器、TRG轉動監測表、THJ溫度檢測元件、KZB空轉保護器等，可以有效的對屏蔽泵進行各個方面的保護。但在實際現場應用中，更需要保證操作者按工藝流程使用，盡量屏蔽泵的流量平穩，不要出現過多的流量波動，這更是提高屏蔽泵使用壽命，減少運行故障的重要條件和保障。