磁力驅動化工泵在AZF工藝復合肥生產上的應用

趙巖

摘 要：本文介紹了AZF工藝復合肥生產企業(yè)需要使用大量濃硫酸，一般的機械密封泵使用時間短，泄漏風險大，巡檢人員的安全隱患高。我們經過多次實驗研究，對比各種無泄漏泵，最終使用自主研究的磁豐泵業(yè)的磁力泵取得了成功。

關鍵詞：硫酸；無泄漏；磁力泵

中圖分類號：TQ442 文獻標識碼：A

法國AZF復合肥工藝是用管式反應器將硫酸、硫酸、氨等液體混合后噴灑在物料上，生產企業(yè)需要使用大量濃硫酸，一般的機械密封泵使用時間短，泄漏風險大，巡檢人員的安全隱患高。我們經過多次實驗研究，對比各種無泄漏泵，最終使用自主研究的磁豐泵業(yè)的磁力泵取得了成功。我公司年消耗硫酸約10萬噸，為93%濃硫酸，原使用的是襄樊五二五泵業(yè)公司制造的HE50-32-250型硫酸泵（位號：13P250A），該泵的設計流量14m3/h、揚程63m，密封形式為機械密封；由于泵揚程較高，泵承受的壓力有時高達1.5MPa，機械密封經常被“沖壞”，冬季密封更換的頻率更高。由于密封更換頻率高，導致泵的維修量較大、浪費了硫酸、污染了環(huán)境，并且密封的“損壞時刻”不可預測，巡檢工人時時提心吊膽。為了改變這個狀況，我公司與襄樊磁豐泵業(yè)公司胡嚴先生聯(lián)合開發(fā)設計出了改進型硫酸泵—IHM50-32-250型磁力驅動無密封化工離心泵，該泵從2004年6月在我公司進行試驗使用，經過了炎熱夏季和寒冷冬季的考核，到達了預想的設計效果。

我們研究了大量的無泄漏泵，包括屏蔽泵、磁力泵、容積式隔膜泵、電磁泵等。最終選型定為磁力泵。磁力泵是通過分別裝在泵軸和電機軸上的內、外磁轉子所產生的磁力，將電機轉矩傳遞給泵軸，進而帶動葉輪旋轉輸送硫酸。當電機旋轉時，電機端外磁轉子通過隔離套與泵軸端內磁轉子相互吸引，帶動泵軸與葉輪轉動。內外磁轉子磁鐵數(shù)量一樣，從而形成對應的磁極關系而同步轉動。該泵以隔離套法蘭靜密封代替機械動密封，從而解決和避免了硫酸的泄漏問題。

在新設計的磁力泵結構中（如圖1所示），我們用薄壁UB6材料隔離套將泵的工作介質與外界完全隔離開，把液體完全封閉在隔離套內，沒有動密封，從而實現(xiàn)完全無泄漏。我們只利用了磁力傳動器來傳遞動力，以靜密封代替?zhèn)鹘y(tǒng)泵設計中的動密封。IHM50-32-250型磁力驅動無密封化工離心泵，電機軸與泵軸之間由原來的軸承箱加聯(lián)軸器改為用永久磁鐵磁力耦合聯(lián)軸器進行無接觸傳動，內、外磁轉子通過UB6“隔離套”隔開，泵不再需要機械密封，由于“隔離套”通過法蘭安裝在泵蓋上，所以泵不會有泄漏；并且，由于“隔離套”的厚度可以通過定期測厚探傷決定是否更換，不像機械密封損壞那樣不可預測。需要注意的是，隔離套厚度的選擇要適中，一般2mm為宜，過厚會大大傳動效率，過薄又容易磨損泄漏。

我們的磁力泵的工作介質為強酸，因此磁力泵泵體內所有零件都需采用Cr30材料，其滑動軸承選用碳化硅材料制造。由于磁場的作用，泵在運行時金屬隔離套內會產生很大的渦流熱，我們在磁力泵設計中加入了自潤滑冷卻回路。硫酸介質從泵的高壓區(qū)流出，經過內磁轉子與隔離套之間的空隙進入隔離套底部，再由泵軸的中心孔返回到泵的低壓區(qū)。這樣該泵無須配備獨立的潤滑和冷卻水系統(tǒng)，對于軸承、磁力聯(lián)軸器、隔離套等部件也不需要外加冷卻系統(tǒng)，這樣又降低了生產能耗。該泵由原來的聯(lián)軸器帶動旋轉變成同步旋轉，不存在接觸和摩擦，功耗小、效率高，傳到效率達到98%以上，且具有阻尼減振作用，減少了電動機振動對泵的影響和泵發(fā)生氣蝕振動時對電動機的影響。機械傳動泵在運轉過程中，由于是硬連接，經常會產生較大振動和噪聲。而我們磁力泵采用磁力聯(lián)軸器驅動振動小，噪聲低，運行平穩(wěn)，大大延長了泵的運轉周期。所以該泵只要聯(lián)軸器找正良好、泵腔內不進入大塊異物，長期連續(xù)運轉就不會出現(xiàn)故障，泵運行的可靠性大大提高。

我公司該工位泵原來配用18.5kW電機，現(xiàn)在配用22kW電機，在達到設計流量14m3/h、揚程63m時，電機工作電流原來為33A，現(xiàn)在為38A，其他工況沒有變化。通過改造電能消耗略有增加，但維修成本大大降低。需要重點注意的是輸送的硫酸內雜物要少，可在泵入口增加過濾網，防止碳化硅軸承磨蝕損壞。另外，隔離套內為永磁鐵，應避免高溫退磁，效率下降，所以要求運行時硫酸不能過稀，維修是不要用水直接沖洗沾有濃硫酸的聯(lián)軸器，避免產生太多的反應熱。

經過近10年的實際使用，該磁力泵沒有發(fā)生任何故障，為我公司連續(xù)生產創(chuàng)造了很好的條件，也大大地減少了維修工作，省去了維護保養(yǎng)及油脂潤滑等工作，避免了因更換密封導致的硫酸浪費和環(huán)境污染，最主要的是避免了硫酸傷人的安全事故。該泵泵體、葉輪等與原泵通用，可以在原泵基礎上改造，平時使用也不再頻繁更換機械密封，節(jié)約了資金。磁力驅動無密封化工離心泵在我公司已成功使用，該泵在AZF工藝的復合肥企業(yè)硫酸泵工位應大力推廣使用。

參考文獻

[1]趙德成.磁力泵的結構特點及使用與維修[J].中國氯堿，1999（4）：35-36.