磁力泵故障分析及處理

張 軍

（中海石油舟山石化有限公司 機械動力部，浙江 舟山 316015）

1 前言

磁力驅動泵（簡稱磁力泵）是利用永磁體的磁力偶合實現扭矩無接觸傳遞的新型工業用泵。 磁力傳遞能量時，被驅動軸無需穿出機殼，而是利用磁場的穿透性傳遞扭矩，取消了傳統機械傳動連接和動密封，從根本上消除了軸封泄漏，杜絕了石油化工行業中的“跑、冒、滴、漏”現象。

某石化公司硫磺車間污水汽提裝置安裝有兩臺塔頂回流泵P3402AB，由于泵送介質酸性水一旦泄漏會給人身安全及環境帶來危害，因此采用磁力泵來實現零泄漏。 然而，此兩臺泵在使用過程中，由于多種原因，頻繁損壞，嚴重危及裝置生產、人身安全，為此如何改進磁力泵使其適應裝置的具體工況成為燃眉之急。

2 磁力泵結構

塔頂回流泵P3402AB 系由江蘇某公司制造MT-CEP50-32-200 型磁力泵，屬同步型磁力驅動常溫單級臥式化工泵。

2.1 傳動部分

MT-CEP 型磁力。

泵屬同步型磁力聯軸器，其內、外磁轉子永磁材料為釹鐵硼（NdFeB）。

2.2 冷卻、潤滑

MT-CEP50-32-200。

型磁力泵采用內循環冷卻、潤滑系統，其原理見圖1。

圖1 內循環示意圖

3 磁力泵故障原因分析

自2004 年3 月，MT-CEP50-32-200 型磁力泵在污水汽提裝置投用以來故障頻繁，平均10 天就要檢修一次，經常出現兩臺泵帶病運行情況，嚴重威脅裝置生產和人身安全。

為查找磁力泵頻繁故障的原因， 將磁力泵的破壞型式及運行工況對比分析發現，泵送介質中含有大量焦粉粒和鐵磁性硬質顆粒，雖經Y 型過濾器除去了部分直徑較大的顆粒，但由于管路上沒有安裝磁性過濾裝置, 大量直徑較小焦粉粒和鐵磁性硬質顆粒仍留在介質中，滿足不了磁力泵的設計使用條件。

一般網式過濾器只適合濾除含雜質較少的介質， 且主備冗余配置，以便切換清洗。 而現場實際情況是泵送介質酸性水中含有大量焦粉粒和鐵磁性硬質顆粒，且Y 型過濾器為單臺布置。 由于以上所述原因，往往造成如下不良后果：

（1）焦粉粒和鐵磁性硬質顆粒堵塞過濾器，造成介質不足或中斷，導致泵空轉或抽空。

磁力泵在小流量或無介質空轉時，介質對內磁轉子、隔離套和軸承冷卻、潤滑不足，導致泵內溫度急劇升高，引起隔離套退火，內、外磁轉子退磁、軸承燒碎。

磁力泵在抽空狀態運行時，工況波動大，負荷變動頻繁，扭矩波動大。 內、外磁轉子由于扭矩的波動發生相對滑動產生大量渦流熱，如冷卻不利，將導致磁體退磁，磁塊熱脹卡死。

在抽空時， 磁力泵的液力平衡狀態被破壞， 轉子前后竄動，滑動軸承承受很大軸向力而導致軸承推力面損壞。

（2）大量焦粉粒和鐵磁性硬質顆粒隨介質進入冷卻、潤滑通路，對流經零、部件沖蝕嚴重。

由于隔離套壁厚僅為1mm，成為磁力泵的薄弱環節，最容易磨穿、泄漏。 隔離套的穿孔部位，大多數位于筒體底部的圓周面上，這是因為冷卻潤滑介質進入隔離套后，在內磁轉子的帶動下形成環流，質量較大的硬質顆粒在離心力的作用下被甩到環流的最外層直接與隔離套相摩擦，環流在隔離套底部改變流動方向施加給隔離套底部圓周一個反作用力，這樣底部圓周面受到離心力及環流反作用力的共同作用，此處磨損較嚴重。

（3）鐵磁性物質隨介質進入冷卻、潤滑通路，對磁性部件造成嚴重破壞。

鐵磁性硬質顆粒經過冷卻、 潤滑通路， 被磁性部件所捕獲，對磁性部件造成嚴重破壞。 被內磁轉子捕獲的鐵磁性硬質顆粒，會對內磁轉子的不銹鋼包套產生磨損；被外磁轉子捕獲的鐵磁性硬質顆粒，會對隔離套產生磨損。 鐵磁性硬質顆粒對隔離套的磨損部位與外磁轉子上永磁體位置相對應，且隔離套與外磁轉子永磁體中心相對應稍向下游部位磨損最為厲害。 其原因在于永磁體中心處對鐵磁性硬質顆粒吸引力最強，由于鐵磁性硬質顆粒流入隔離套時帶有慣性，所以位置稍向下游。

鐵磁性硬質顆粒數目較多時，大量鐵磁性硬質顆粒被內、外磁轉子捕獲，堆積在隔離套與內磁轉子之間阻塞內磁轉子冷卻通路，導致內磁轉子退磁、后滑動軸承干磨及隔離套的磨損。

分析磁力泵發生故障的原因后， 針對故障原因采取以下措施：取消過濾網，消除由于過濾器堵塞造成的泵空轉或抽空；堵死軸承體小孔，防止大量焦粉粒和鐵磁性硬質顆粒隨介質經軸承體小孔進入冷卻、潤滑通路；將內循環冷卻改為外循環冷卻；嚴格操作紀律，嚴防超負荷及負荷頻繁變動。

改造后的冷卻、潤滑系統如圖2。

圖2 改造后冷卻、潤滑系統

4 改進后效果

2004 年10 月對兩臺磁力泵進行改造，改造后磁力泵的運行條件得到了改善，泵的平均運行時間明顯提高，其中一臺從2004 年10 月改造后一直運行2 年仍未出現故障， 滿足了正常生產的要求，節約了大量的人力、資金。