泵的知识

一、概述

     无（wú）密封离心泵，也称无泄漏离心泵，可分为磁（cí）力（lì）驱动离（lí）心泵(以（yǐ）下简称（chēng）磁（cí）力泵)和屏蔽泵，它们（men）在结构上（shàng）只有静密（mì）封而无动密封，因此输送液体时能保证一（yī）滴不漏。随着环境保护要求的不断提高，无密封离心泵的（de）应用也越来越广泛。为便于大（dà）家合理选用无密封离心泵，通过介绍无密封离心泵的类型、原理、结构，比（bǐ）较磁力泵和屏蔽泵的特性，归纳出无密封离心泵（bèng）选用（yòng）时应注意的一些问题。

二、磁力泵1． 磁力（lì）泵（bèng）的工作原理

      磁力传动是利用磁（cí）体能吸（xī）引铁磁物质以及磁体或磁场之间有磁力作用的特性，而非铁磁物质（zhì）不影响或很少（shǎo）影响磁（cí）力的大小，因（yīn）此可以无接触地透过非磁导体（tǐ）(隔离套)进行动力传输。

      磁力传动可（kě）分为同步或异步设计。大多数磁力（lì）泵采用同步设计。电动机通过外部联轴器和外磁钢联在一起，叶轮和内（nèi）磁钢（gāng）联在一起。在外磁钢和内磁钢之间设（shè）有全密封的隔离套，将内、外磁钢完全隔开，使内（nèi）磁钢（gāng）处于介质之中，电机的转轴通过磁钢间磁极的吸力直接带动叶轮同步转动。
异步设计（jì）磁性传动，也称扭矩环磁性（xìng）传动。用鼠笼式结构的扭矩环（huán）来取代内磁钢，扭矩环在外磁钢的吸引下以略低的速度转动。由于无内磁（cí）钢，因此其使用温度要高（gāo）于同步驱动的磁力（lì）传动。

2． 磁力（lì）泵的结构（gòu）

1）磁力耦合器

      磁力传动由磁力耦合器来完成。磁力耦（ǒu）合器主要包括内磁钢、外磁钢及隔离（lí）套等零部件，是磁力泵（bèng）的核心部件。磁力耦合器的结构、磁路设计，及其各零部件的材料（liào）关系到磁力泵的可靠性，磁传动效（xiào）率（lǜ）及（jí）寿命。磁力耦合器应在规定的环境条（tiáo）件（jiàn）下适用于户外启动和连续操（cāo）作（zuò），不应出现脱耦和退磁现象。

（1）内（nèi）、外磁钢 

      内磁钢应用粘合剂牢固（gù）地固定在导环上，并用包套将内磁钢和介质隔（gé）离。包套小厚度应为0.4mm，其材料应（yīng）选用非磁性的材料，并适用于输送（sòng）的介质。

     外磁（cí）钢也应用粘合剂牢固地固定在外磁钢环上。为防（fáng）止装（zhuāng）配（pèi）时（shí）外磁钢的损坏，外磁钢内表面好也应覆（fù）以包套。

同步磁力耦合器（qì）应选用钐钴、钕铁硼（péng）等稀土型磁性材料；扭矩环传动器可选用钐钴、钕铁硼等稀土磁性材料，或铝镍钴磁性材料。钕铁硼的磁能积高于钐钴，缺点是使用（yòng）温度（dù）仅为120℃，且磁（cí）稳定性相对较差。钐钴的（de）磁（cí）传动效（xiào）率和磁能积高，并具有极（jí）强的抗退磁能力。用于磁力泵的钐钴通常有两种（zhǒng），钐钴1.5级Sm₁Co₅和2.17级Sm2Co₁₇。钐钴1.5级含钐35%，钴65%，高使用温度250 ℃，居里温度523℃；钐钴 2.17级含钐25%，钴（gǔ）50%，钛、 铁等 25%，其（qí）高使用温度达350 ℃，居里温度750℃。

（2）隔离套 

      隔离套也称隔离罩或密封套，位于内、外磁钢之间，将内、外磁钢完全隔开（kāi），介质封闭在隔离（lí）套（tào）内。隔离（lí）套的厚度与工作（zuò）压力和使用温度有关，太厚，则增加内、外磁钢的间隙（xì）尺寸，从（cóng）而影响磁传动效率；太（tài）薄，则影响强度。

隔离套（tào）有金属和非金属两（liǎng）种（zhǒng），金属隔离（lí）套存在涡流损失，非（fēi）金属隔离套无涡流损失。金属（shǔ）隔离套应选用高电阻率的材料，如用哈氏合金、钛合金等，也可选用奥氏体不锈钢，其厚度（dù）一般应大于（yú）或等于1.0mm。对于小功率的磁力泵（bèng），且使用温度较低时，其隔离套也（yě）可考（kǎo）虑采（cǎi）用非（fēi）金属（shǔ）材料，如塑料或陶瓷等。

2）滑动轴承

(1)  碳化硅陶瓷 

      磁（cí）力泵一般采用碳化硅陶瓷轴（zhóu）承。为防止游离的硅离子进入介（jiè）质，一般应要（yào）求采用纯烧结的α级碳化硅。碳化硅（guī）滑动轴（zhóu）承，承载（zǎi）能力高，且具有极（jí）强的耐冲蚀、耐化学腐（fǔ）蚀、耐（nài）磨损（sǔn）和良好的耐（nài）热性，使用温度可达500℃以上。碳化硅滑动（dòng）轴承的使用（yòng）寿命（mìng）一般可达3年以上。

(2)  石（shí）墨 

     石墨具有较好的自润滑性能，可经（jīng）受（shòu）短时间（jiān）的（de）干运行，使用温度可达450℃，缺点是耐磨性能较差。石（shí）墨滑动轴承的使（shǐ）用寿命一般可达1年以（yǐ）上。

3．泵保护系统

(1)  轴承（chéng）状态监测（cè）器 

      如果用户需要，一些国际知名厂商可配置非接触式的轴承状态监测（cè）器，用于防止轴承磨损失效、联轴器的脱耦、转子卡住，及功率系（xì）统故障等。

(2)  电机功率监控（kòng）器 

      电机功（gōng）率监控器通过（guò）监（jiān）测电机功率，来避免发生低流量或干运转。

(3)  温（wēn）度探头（tóu） 

      用温度（dù）探（tàn）头(RTD)来监测隔离（lí）套的温度（dù），以反映泵在操作中状态的变（biàn）化。可防止泵的干运转、内外轴承磨损、严重汽蚀、闷泵、泵卡住、以及系统过热等。

(4)  差压开关

      用差压开关来监测泵出口的压力变化（huà），可防止泵的干运转、严重汽蚀、闷泵、泵卡住等。尤其（qí）适用于（yú）容器（qì）卸空/槽车卸载等（děng）。

(5)  第二层保护

a.       承（chéng）压密（mì）闭（bì）的磁耦合箱体

     隔离套外为磁耦合箱体，如图1的虚线部分。对（duì）于高系统压力下输送某些剧毒或易燃化学品时，该箱体应为承压密闭（bì）容器，其设计和试验压力值和泵的液力端（duān）相同；且泵外轴和磁耦（ǒu）合箱体之间应设节流衬（chèn）套和机械密封(俗称二次密封)。

b.       双隔离套（tào）结构

(6)  液体泄漏探头

      对于采用第二层保（bǎo）护的磁（cí）力泵，应（yīng）设置液体泄漏探头。对于承压密闭的磁耦合箱体（tǐ）结构的磁（cí）力泵，当隔离套破裂，或由于其它原因有液（yè）体进入磁耦合箱体时，探头就会报警；对于双隔离套结构的磁力泵，当内隔离套破裂，或由（yóu）于其它原因有液体进入内外隔离套之间的腔体时，探头就会报警。

三、屏蔽泵

1. 屏蔽泵的工作原理

      屏蔽（bì）泵的泵头和（hé）电动机都被封（fēng）闭在一个被泵送介（jiè）质（zhì）充满的压力容器（qì）内，此压力容器只有（yǒu）静密封。屏（píng）蔽泵的叶轮和（hé）电动机的转子固定在同一根轴上，利用屏蔽套将电动机的（de）转子和定子隔开，转子在（zài）被输送的介质中运（yùn）转，其动（dòng）力通（tōng）过定子磁场传递给转子。

2屏蔽泵的结构（gòu）

（1） 滑动轴承

      由于转子较长，屏蔽泵需设前（qián）后两（liǎng）个滑动轴（zhóu）承座。这两个轴承要求精确对中。如（rú）果（guǒ）对中不佳，轴承很容易碎裂。

由于石墨材质相对较软（ruǎn），因此屏蔽泵的滑动轴承较多地采用石墨材质。石墨滑动轴承（chéng）与表（biǎo）面堆焊钨、铬、钴等硬质合金或等离子喷涂氮化硅一类硬质合（hé）金制成的轴（zhóu）套组成（chéng）摩擦副，使用寿命可达一年以上（shàng）。

也有些屏蔽泵厂商，由于较好地解决了（le）前后两个滑动轴承座的对中问题，因此（cǐ）也可采用纯烧结α级碳化硅材（cái）质。如果使用情（qíng）况良好，纯烧结（jié）α级碳化（huà）硅滑动（dòng）轴（zhóu）承的寿命可达三年以上。

（2）屏蔽套

       屏蔽泵通常有两个屏蔽套，即定子屏蔽套和（hé）转子屏蔽套（tào）。用来防止工作介质浸（jìn）入定子绕组和转子铁芯，其厚度（dù）一般为0.4～0.7mm。由于屏蔽套的存在，使电动机定子和转子之（zhī）间的间隙加大，造成屏蔽（bì）电（diàn）动机的性能下降，同时在屏蔽套中还会产生涡流，增加了功率损耗。

对于屏蔽泵，其屏蔽套应选用耐腐蚀性好、强度高的非导磁（cí）材（cái）料，定（dìng）子屏蔽套优先选用哈氏合金。转子屏蔽套一般选用哈氏合（hé）金或奥氏体不锈钢。

（3） 屏蔽（bì）泵的类型

     根据被输（shū）送液体（tǐ）的温（wēn）度、压力、有否（fǒu）颗粒和粘度高（gāo）低等不同要求，屏蔽（bì）泵一般（bān）可分为基本型(标（biāo）准型（xíng）)、逆循环型、高温型、高融点型、高压型、自吸型、液（yè）下型、泥浆型、高压管路型，以及专为船舶、核电（diàn）站和吸收制冷装置用的各种类型屏蔽泵。

2．泵保护系统

    为提高使用寿命和运转的安全性（xìng），屏蔽（bì）泵通常都设（shè）有下列保护装置。

（1）轴承（chéng）磨损监测器

      轴承磨（mó）损监测器有（yǒu）机械（xiè）式、电气式、机械电气式等型（xíng）式。当屏蔽泵运转时，可以通过轴承磨损监（jiān）测器随时监视轴承的运转情况，当轴承磨损较大时就要停（tíng）车检（jiǎn）修或更换轴承，在运转（zhuǎn）时若（ruò）发（fā）生轴承损坏则立即停车。

（2）电流保护器 

    屏蔽泵（bèng）在无（wú）液情（qíng）况下空运转时，会造成轴承（chéng）损坏。当（dāng）流量大幅度下降时（shí），电流（liú）也会大大降低，此（cǐ）时电流（liú）保护器可自动动（dòng）作而停车。同样，在负（fù）载过大时，电流增加较多，电流保（bǎo）护器（qì）也会动（dòng）作，自动切断电流，使（shǐ）电机停止运（yùn）转，防止（zhǐ）事故发生。

     除以上两种保护装置外，如果需要，屏（píng）蔽泵还可配热（rè）交换能力监测器、液面监测器或在电动机内部（bù）装有内压保护器等，以满（mǎn）足不同用途屏蔽泵安全保护的需要（yào）。

三、磁（cí）力泵和屏蔽泵特性比较

选用屏蔽泵时还应注意的其他问题

（1）   对于滑动轴承为石墨材质的屏蔽泵，应设轴承（chéng）磨（mó）损监测仪表。监测仪表的具体形式（机械式、电气式（shì）、机械电气式等）由买（mǎi）卖双方共同商定。

（2）   屏蔽泵使（shǐ）用（yòng）时，应（yīng）定期检查（chá）电流，轴承磨（mó）损情况，是否渗漏运行，是否平稳，振动和噪声是否正常等。

（3）   买方应留意（yì）屏蔽泵的排气问题。重载（zǎi）荷（hé）屏蔽泵好应为自排气型；中、轻载荷屏蔽泵也宜为自排气型，如果卖方有（yǒu）经验，经买方同意，才允许（xǔ）采（cǎi）用手动排气型。对于手动排气型无（wú）密封离心泵（bèng），卖方必须在泵的醒（xǐng）目（mù）之处悬挂“警示”标签，以提醒买（mǎi）方在开车前及维修前后（hòu）手动排气。

在无密封离心（xīn）泵范（fàn）畴内，选用磁力泵，还是屏蔽泵（bèng）

    在无密封离心泵（bèng）范畴内，究竟是选用磁力（lì）泵，还是（shì）屏蔽泵，根据（jù）它们的特性比较（详见表1），给出以下建议，供参考。

1)     要求占地面积尽可能小（xiǎo）时，可考虑选（xuǎn）用屏蔽泵；

2)     对泵效率要求较高时，屏（píng）蔽泵有一定的优（yōu）势；

3)     对噪声和振动要求苛刻时，屏蔽泵有一定的优势；

4)     安全性要（yào）求很高时，可考虑选用屏蔽泵，或带第二层保护的磁力泵；

5)     对安全（quán）性要求特别高时，应考虑选用屏蔽泵；

6)     要求泵和机械密封泵能够互换时，可考虑选用磁（cí）力泵；

7)     输送强腐蚀介质，且（qiě）必须用非（fēi）金属材料作为过流部件时，可选用磁力泵；

8)     大功率（lǜ），或输送高温介质，且现场无冷却水时，可考虑选用磁力泵；当两（liǎng）者（zhě）皆可以使用时，应根据业主的要求，以及工程公司（设计院）的习惯和经验来确定无密封泵的类型（xíng）。