磁力泵內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子消磁原因淺析

張永強(qiáng) 李耀霞 酒海濤(中石化洛陽分公司 河南洛陽471012)

一、堿液循環(huán)泵簡介

中石化洛陽分公司液化氣脫硫醇裝置劑堿循環(huán)泵原密封形式為機(jī)械密封，其運(yùn)行效果一直不理想，經(jīng)常出現(xiàn)機(jī)封泄漏，漏堿、甩堿現(xiàn)象，影響操作人員人身安全及裝置長周期安穩(wěn)運(yùn)行。2005年初，經(jīng)機(jī)動處批準(zhǔn)，劑堿循環(huán)泵由原來的機(jī)械密封離心泵改為磁力驅(qū)動泵，該磁力泵由丹東克隆集團(tuán)生產(chǎn)，型號為CMC40-315。機(jī)泵具體設(shè)計參數(shù)見表1：

表1 CMC40-315設(shè)計參數(shù)

設(shè)備更新為磁力泵有效解決了機(jī)泵漏堿、甩堿的問題，機(jī)泵衛(wèi)生易于保持。

二、磁力泵工作原理

圖1 磁力泵立體剖視圖

圖2 磁力泵示意圖

CMC40-315型磁力泵采用的是圓筒型磁力傳動方式,從動磁極動力分析如圖3所示，它由外轉(zhuǎn)子、驅(qū)動 (外)磁鋼、從動(內(nèi))磁鋼、內(nèi)轉(zhuǎn)子和隔離套等零件組成,當(dāng)磁路及磁鋼規(guī)格確定后,圓筒形磁力傳動的磁力矩就取決于耦合器外磁鋼相對于內(nèi)磁鋼的位移角。這種磁路稱為吸斥式 (或稱推拉式)磁路,它具有磁能利用好、漏磁少、工作磁場強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。

圖3 從動磁極動力分析

從動磁極動力分析:

1.自然狀態(tài)下，相反極性的磁極(N-S)彼此面相對,相互吸引此時磁力距為零；

2.當(dāng)內(nèi)、外磁極轉(zhuǎn)一個微小角度則必然產(chǎn)生一個微小的磁力矩,隨著角度的增加,磁力距增大，當(dāng)達(dá)到圖3所示位置時，磁力距達(dá)到最大值,磁系統(tǒng)的磁能最大,在這期間，磁力傳遞保持穩(wěn)定。

3.當(dāng)角度繼續(xù)增大時，根據(jù)力的平行四邊形法則可知,磁力距逐漸減小，到一定角度時，彼此相對的內(nèi)、外磁極完全錯開,同級磁極相對,互相排斥。這時磁力距為零，在這一過程內(nèi),磁力傳動是不穩(wěn)定的,即發(fā)生磁極滑動。

三、設(shè)備故障現(xiàn)象

自2013年2月1日以來，車間磁力泵頻繁出現(xiàn)抽空、流量不穩(wěn)定、磁轉(zhuǎn)子消磁現(xiàn)象，三個月來檢修次數(shù)高達(dá)6次，檢修記錄見表2。其中，內(nèi)件腐蝕裂紋檢修1次，內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子失磁檢修4次，更換軸承及推力盤檢修1次。

表2 機(jī)泵檢修記錄表

P702BP702BP702B2013-3-202013-4-92013-4-25補(bǔ)堿配堿系統(tǒng)補(bǔ)堿

6次機(jī)泵檢修中，4次是涉堿作業(yè)使用機(jī)泵時出現(xiàn)泵不上量，泵抽空或半抽空狀，故加強(qiáng)對班組人員磁力泵使用培訓(xùn)。

四、原因分析及措施

1.堿介質(zhì)對機(jī)泵內(nèi)件腐蝕

4.1.1 P704使用過程中，發(fā)現(xiàn)泵不上量，電機(jī)超電流，隨后電氣人員空試電機(jī)，正常。鉗工檢修機(jī)泵，解體后發(fā)現(xiàn)軸承座2個定位螺栓中1個脫落，1個螺桿腐蝕斷裂，致使軸承軸向無法定位，軸向竄量超，葉輪與泵殼之間發(fā)生摩擦(如圖4、圖5所示)。機(jī)泵內(nèi)磁轉(zhuǎn)子受阻,磁極間發(fā)生滑動,嚴(yán)重影響磁力泵磁轉(zhuǎn)子使用壽命。

圖4 定位螺栓損壞

圖5 葉輪末端磨損情況

2.工藝操作因素

(1)磁力泵啟泵前要盤車需充分灌泵

盤車是為了提前判斷內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子是否有卡澀現(xiàn)象。由于各堿罐為常壓罐，當(dāng)罐容較低時，入口壓力較低，再加上入口管線阻力損失，造成灌泵困難。車間改用泵入口新鮮水灌泵，這樣既能提高灌泵時的入口壓力，又能沖洗泵入口管線，減少入口管線內(nèi)堿結(jié)晶。

(2)磁力泵啟動后3-5分鐘內(nèi)，泵易抽空。

分析原因有兩點：(1)泵入口有一段倒U形管線，灌泵時，通過DN20排凝排液，流量較小，有部分氣體存在于倒U形管狀管線頂部無法排出，啟泵后，流量增大，氣體斷續(xù)的進(jìn)入泵體，造成泵氣敷不上量；這時，操作工需停泵，外部冷卻，排氣灌泵后再開泵運(yùn)行；(2)機(jī)泵剛啟動時，由于滑動軸承潤滑不良，溫度上升，使軸承周圍的液體汽化，造成泵氣敷不上量，啟泵時需稍帶負(fù)荷，潤滑軸承。

(3)禁止泵無流量運(yùn)轉(zhuǎn)，抽空或長期低流量運(yùn)轉(zhuǎn)

低流量運(yùn)轉(zhuǎn)可造成軸承潤滑不良，長時間低流量運(yùn)轉(zhuǎn)造成泵內(nèi)溫度過高，超過磁極的許用溫度，磁轉(zhuǎn)子消磁?，F(xiàn)場操作時，往往入口堿液罐液位較低時，泵上量不好，出口壓力降，操作員關(guān)小出口閥，泵低流量運(yùn)轉(zhuǎn)，長時間低流量運(yùn)轉(zhuǎn)將造成磁轉(zhuǎn)子消磁。為防止罐抽空后泵無液運(yùn)轉(zhuǎn)或長期低流量運(yùn)轉(zhuǎn)，車間規(guī)定堿作業(yè)后，泵入口堿罐需留有一定液位：堿渣罐下部玻璃板液位≥50%；原堿罐、劑堿罐下部玻璃板液位≥20%，留存入口罐一定液位有效提高磁力泵內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子的使用壽命。

(4)滑動軸承及推力盤損壞，轉(zhuǎn)子卡死

P702某次檢修滑動軸承及推力盤粉碎性損壞，如圖6所示。內(nèi)磁轉(zhuǎn)子卡死，電機(jī)超載跳閘，內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子失磁。

圖6 磁力泵軸承粉碎性損壞

滑動軸承材質(zhì)為碳化硅，硬度高，較脆。損壞原因應(yīng)為：1.泵抽空或半抽空未及時停泵，滑動軸承干摩擦，軸承溫度急劇升高，軸承炸裂；2.泵抽空后軸承溫度較高，此時灌泵，冷介質(zhì)突然進(jìn)入，局部溫升不等時造成軸承開裂。涉堿作業(yè)時，車間規(guī)定作業(yè)現(xiàn)場不離人，機(jī)泵異常工況及時停泵，防止泵長時間抽空導(dǎo)致內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子消磁，軸承炸裂。

3.機(jī)泵入口過濾器臟

堿液入口罐及與罐相連管線均為碳鋼材質(zhì)，易腐蝕產(chǎn)生銹渣，機(jī)泵入口過濾器需定時清理，防止過濾器壓差過大，泵汽蝕抽空。某次過濾器拆開檢查情況如圖7所示。

圖7 P704入口籃式過濾器

每次定期切泵作用后，車間對各磁力泵入口過濾器集中清理，消除過濾器差壓過大帶來的機(jī)泵上量不暢現(xiàn)象，有效降低機(jī)泵故障率。

4.管線吹掃風(fēng)漏量

為冬季防凍防凝，堿液罐至泵入口管線設(shè)計有吹掃風(fēng)，氣溫低時，每次補(bǔ)堿或配堿工作結(jié)束后操作工需將泵入口管線吹掃干凈，防止管線內(nèi)堿結(jié)晶。經(jīng)仔細(xì)排查發(fā)現(xiàn)，泵在停用狀態(tài)下，入口管線內(nèi)有風(fēng)壓，隨即檢查吹掃風(fēng)兩道手閥，確有輕微漏量，將風(fēng)線手閥全部更換。 并在風(fēng)線2道手閥之間安裝排空線，防止泵入口管線再次串入吹掃風(fēng)。

結(jié)語

針對機(jī)泵幾次檢修進(jìn)行原因分析，采用以下措施:新鮮水灌泵及沖洗泵入口管線、入口罐保持一定液位防止泵低流量運(yùn)轉(zhuǎn)或抽空、排查與泵入口管線相連的蒸汽線、風(fēng)線，更換風(fēng)線閥門防互串、涉堿作業(yè)現(xiàn)場不離人，泵運(yùn)行異常時及時停泵等，同時要求檢維修單位提高檢修質(zhì)量，保證各部件配合間隙在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，各組件規(guī)格、質(zhì)量符合要求。近一年來，磁力泵運(yùn)轉(zhuǎn)良好，未發(fā)生內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子失磁，滑動軸承炸裂等故障，有效降低機(jī)泵故障率，大幅提高磁轉(zhuǎn)子使用壽命。