屏蔽電泵國內基本情況與發展趨勢分析

(佳木斯防爆電機研究所，黑龍江佳木斯 154005)

屏蔽電泵國內基本情況與發展趨勢分析

陳長燕

(佳木斯防爆電機研究所，黑龍江佳木斯 154005)

介紹了國內屏蔽電泵行業發展的基本情況，并對屏蔽電泵的發展及趨勢進行總結與分析，為行業企業進行產品結構調整提供參考，為行業宏觀管理提供科學依據。

屏蔽電泵；市場需求；發展趨勢

0 引言

屏蔽電泵是50年代初為滿足核能工業完全無泄漏和最高可靠性要求而研制生產的，我國屏蔽電泵的研制開發始于1963年，后來在日本屏蔽電泵技術基礎上自行研發。屏蔽電泵是一種無泄漏泵，泵的葉輪直接安裝在轉子的軸伸端，并在同一密封殼體內，不需要添加機械密封結構，從根本上消除了被輸送介質的泄漏隱患，具有低噪音、無泄漏、無污染、運行可靠、安裝方便等優點，產品被廣泛應用于石油、化工、核能、制藥、食品、制冷等行業。本文重點介紹屏蔽電泵國內的基本情況，并對發展趨勢進行分析。

1 基本情況

經過近60年的不懈努力，國內各生產企業都積累了較豐富的經驗，生產技術已日趨成熟，為滿足不同行業的特殊需求，產品系列、品種、規格不斷增加，應用領域不斷擴大，主要分為以下七大基本類型。

(1)P、PB系列普通型屏蔽電泵

實際應用最多的型式，用于輸送不易汽化，溫度不高于規定的電機入口最高溫度，不含顆粒和融點較低的介質，如圖1、圖2所示。

圖1普通型

圖2普通型

普通型是從泵出口引出一小部分輸送液體經過過濾網進入后軸承，通過定、轉子間隙又進入前軸承，最后回到泵的吸入口處，以此進行循環。

(2)PN、 PBN系列逆循環型屏蔽電泵

由于潤滑冷卻的路徑與普通型相反，故稱為逆循環型。適用于輸送易汽化的液體。逆循環是一小部分液體從葉輪出口經前軸承座的小孔進入前軸承，流經定、轉子間隙、后軸承，最后通過后軸承座的逆循環出口排到系統管路中，如圖3所示。

圖3逆循環型

這種泵本身無排氣閥，其逆循環管路可將電機循環液排到進液罐的汽相區，從而保證泵和電機腔內無氣體存在，確保軸承的潤滑和電機的冷卻。對于在工作溫度和壓力下，容易汽化的介質，應當選用逆循環型。

(3)PG、PBG系列高溫型屏蔽電泵

適用于輸送高溫液體，且液體本身不含有顆粒，且融點較低。泵輸送的介質溫度高于規定的電機入口液體最高溫度，但由于連接體的熱屏作用和熱交換器的降溫作用，使得進入電機內的液體溫度低于規定的電機入口液體最高溫度。高溫型也是由熱屏和電動機結合處引出一小部分液體，流經水夾套中的蛇形管，再依次經后軸承、付葉輪、定、轉子間隙、前軸承、熱屏和電動機結合處，再返回到蛇形管進行循環，同時在轉子上裝有副葉輪，靠它來完成自循環液體的輸送，如圖4所示。

圖4高溫型

(4)PZ系列自吸型屏蔽電泵

適用于從地下容器中抽提液體，自吸時間小于5min，自吸型屏蔽電泵也分內、外循環兩種，其特點是靠內泵體的作用，在吸入管路內未充滿液體時，泵能通過自動抽氣功能揚液，最大吸上高度可達5m，如圖5所示。

圖5自吸型

(5)PR系列高融點型屏蔽電泵

適用于輸送融點高、易結晶的液體，分內、外循環兩種。為了防止輸送液結晶，泵體、電機、循環管以及連接體等全部有保溫夾套，在保溫夾套內通高溫氣體，確保工作介質處于液體狀態，這種泵也不能輸送帶顆粒的液體，如圖6所示。

圖6高融點型

(6)PBLK系列泥漿密封型屏蔽電泵適用于輸送含有少量柔軟顆粒的液體，其特點是電機循環液為后部注液罐注入清潔的母液，電機腔和泵腔內液體由機械密封隔開。一般通過加壓使注液罐內壓力高于泵入口壓力，以防止顆粒進入電機腔，在此基礎上開發了氣封泥漿型，其特點是在泵和電機之間設有氣腔將泵和電機完全分開，不會產生輸送液磨損軸承現象，如圖7所示。

圖7泥漿密封型

(7)多級型屏蔽電泵

裝有復數葉輪的高揚程用屏蔽泵，因為這種泵裝配葉輪多，為提高抗空化性能，它的首級葉輪常與后面的各次級葉輪不同，故其結構比單級泵復雜。通常按照采用的泵殼形式分為中開式多級泵、節段式多級泵和雙殼泵，如圖8所示。

圖8多級型

2 屏蔽電泵的發展趨勢

自20世紀90年代以來，屏蔽電泵在產品應用范圍、系列和品種、技術水平等方面有了明顯的發展和進步，同時市場競爭也日趨激烈，尤其是國外屏蔽電泵制造企業的介入，更加劇了國內市場的競爭，也加速了國內屏蔽泵行業新產品開發的步伐。促進屏蔽電泵制造技術日趨完善，研制出適應市場需求的高新技術產品，在市場競爭中立于不敗之地。

2.1 積極進行國際認證

自從中國加入WTO以后，機電產品出口大幅度增加，出口所帶來的利潤是巨大的，因此各企業在立足國內市場的同時，著眼于開拓國際市場，將會給企業創造無限商機。進入國際市場的先決條件是必須有準入證，即產品必須通過相應國家或地區的認證。目前各屏蔽電泵生產企業普遍都通過了ISO 9001質量體系認證，還有少數企業進行了國外其他認證，如CE認證、美國的RAB認證等，在國內市場競爭激烈的情況下，及早占領國際市場已是大勢所趨，因此各企業應積極進行國際認證，使自己的產品早日進入國際市場，給企業創造良好的發展空間。

2.2 新技術在屏蔽電泵中的應用

目前，國內屏蔽電泵制造企業都圍繞著如何延長屏蔽電泵的使用壽命，如何提高屏蔽電泵的安全性、可靠性、可維修性及可操作性，廣泛開展科研攻關，利用現代電子產品的高科技優勢，使屏蔽電泵運行的穩定、可控不斷得以完善。

2.2.1 軸承監視器

屏蔽電泵的可靠運轉很大程度上取決于泵內的動配合部件，而其中石墨軸承是最重要的部件。以往屏蔽電泵產品對石墨軸承只有徑向監測，而實際使用中，軸承在軸向也會產生磨損。對此，行業技術工作者研發了機械式軸承監視器，它既能監視石墨軸承的徑向磨損，又能監視軸承的軸向磨損。另外，機械式軸承監視器監測部分因采用了和泵相同的材質，還能起到監視腐蝕的作用。而電氣式軸承監視器是由埋在電機內部的檢測線圈來測定軸承的磨損量，尤其是對于軸承軸向磨損的檢測，精確度非常高。該儀表可以對軸承的磨損進行監測，對屏蔽電泵的逆轉、斷相、短路都可以檢測。使用簡單方便，當儀表指針在綠色區域時，表示軸承磨損很小，可以安全使用；當儀表指針在黃色區域時，表示軸承磨損量較大，需要更換軸承；當儀表指針在紅色區域時，必須馬上更換軸承。除現場監視外，還可以遠距離監控。

2.2.2 空運轉保護器

屏蔽電泵是采用自身母液潤滑，這樣避免了注油的麻煩，但屏蔽電泵里的石墨軸承在缺液斷流的情況下無法長期運轉，如果斷液運轉會造成軸承干磨，極大地降低了軸承的使用壽命。針對這個技術難題研制出的空載運轉保護裝置，是一種可避免屏蔽電泵空運轉和氣蝕運轉而使電泵自動停車的保護裝置。該裝置使屏蔽電泵的使用性能得到了極大地完善，使用壽命也相應的得到提高。

2.2.3 電機繞組過熱保護裝置

為了防止因為液體溫度的改變，冷卻水的減少、斷水、熱交換器的污染等原因引起繞圈異常發熱，在電機定子繞組端部埋置1個或3個熱繼電器，用于監測電機的定子溫度。當溫度超過170℃，可以自動斷電。起到熱保護作用，保證了電泵運行的安全性和可靠性。

2.2.4 故障監測裝置

屏蔽電泵在易燃易爆氣體混合物存在的危險場所中運行時，為了保證安全可靠地運行，在屏蔽電泵上安裝故障監測裝置。監測裝置由電流放大器(S30)、溫度控制儀(T30)、液位監測儀(N30)組成。溫度控制儀(T30)是帶微型開關的液體脹縮溫度計。通過溫度控制儀(T30)觸頭溫度的調節，可以將泵的溫度控制在允許范圍內。液位監測儀(N30)內部裝有一個帶磁塊的浮體，它在內裝惰性氣體接觸器(彈簧觸點)的導管中移動。當液面升高或降低時，里面的彈簧觸電通過磁鐵產生作用，接通或斷開電路，從而實現控制作用。

2.3 加速新產品開發，適應現代應用要求

隨著社會的發展，人民生活水平的日益提高及環保意識的增強，屏蔽電泵的應用領域不斷擴大，不僅在化工、制藥、核能等工業部門中應用，而且在城市供熱部門、高樓給水、機車、空調中也的到了廣泛應用，因此屏蔽電泵生產企業要想使產品在市場上爭得一席之地，就要不斷改進產品設計和工藝，提高產品質量，擴大品種和產品功率范圍和應用范圍，適應現代應用要求。

2.3.1 高效節能產品的開發

現在人們對電機產品的要求已不滿足于只是適于一般應用，而在追求高效節能。因此開發出高效節能產品未來發展的必然趨勢。

PBCG系列無水冷超高溫屏蔽電泵，當輸送液體溫度為120℃～350℃時，以往生產的屏蔽電泵需要水冷卻，PBCG系列屏蔽電泵由于具有超耐熱繞組，所以完全不必用水進行冷卻，極大地節約了熱能損耗。該系列屏蔽電泵年節水量為9600t～31200t，年節約能量28000kW/h～94000kW/h。

PBCH系列電力機車用屏蔽電泵，可由PWM變頻器供電，頻率范圍為40Hz～100 Hz,通過調頻改變流量，降低能耗，達到節能的效果。

2.3.2 提高屏蔽電泵的自動化程度

屏蔽電泵因每次啟動前都要進行放氣，不僅麻煩，而且又會造成軸承干磨，因此在自動化程度較高的今天，這個問題應該被解決。KQPL系列內循環屏蔽電泵的電機和SFP系列屏蔽電泵的電機加裝了自動排氣閥，以自動放氣代替手動放氣，解決了屏蔽電泵頻繁啟動造成的放氣問題。

2.4 應用范圍、功率范圍不斷擴大

屏蔽電泵不僅廣泛應用于石油、化工、國防、航天、醫藥、紡織、制冷、空調、食品等行業中輸送低溫、常溫、高溫、常壓、高壓、高熔點、易燃、易爆、貴重的、有毒的和易揮發的介質，而且在高樓供水、采暖及灌溉裝置中也被廣泛應用，因此安全、可靠、低噪音、符合環境要求的屏蔽電泵日益受到人們的重視。

隨著屏蔽電泵應用領域的不斷拓展，其功率范圍也在不斷擴大，核工業安裝的功率更是不斷創新高，所以國內屏蔽電泵的功率范圍還有很大發展空間。

2.5 優質軸承的采用

屏蔽電泵的軸承一般情況都采用滑動軸承，軸承本身具有自潤滑性能，工作時靠輸送的介質冷卻潤滑。采用優質軸承，提高產品使用壽命應該是屏蔽電泵生產企業提高產品質量的關鍵環節。

目前許多屏蔽電泵生產企業都采用石墨材質、晶體碳化硅SSIC以及硬質合金堆焊接，使用壽命可達10萬小時以上。

2.6 新材料的應用研究

由于屏蔽電泵自身結構所決定的效率損耗很大，隨著制造技術的進步，新材料的不斷問世，選取性能好、損耗小、耐磨損、耐腐蝕的替代材料已勢在必行。采用碳化硅材質的滑動軸承代替石墨浸漬樹脂材質的軸承，提高軸承的耐磨性，屏蔽套材質選用Hastelloy-C合金，損耗小、性能優良，提高了屏蔽電泵的使用效率，改善了屏蔽電泵的運行性能。

3 結語

以上對屏蔽電泵的用途、現狀做了簡要的概述并對今后發展方向進行了分析，希望對國內屏蔽電泵生產企業在產品設計、研發等方面提供幫助，使我國屏蔽電泵的發展再上一個新臺階，縮小與國際先進產品的差距，為趕超世界先進水平做出貢獻。

[1] 王超，李藏雪，張進寶，等.屏蔽主泵電機定子繞組腔密封設計.防爆電機，2015.5.

[2] 于春燕，國棟.屏蔽電泵調整揚程時葉輪切割的經驗.防爆電機，2011.3.

[3] 謝世強，楊嘉祥.屏蔽電機定子屏蔽套損耗的計算與分析.防爆電機，2010.3.

AnalysisonBasicSituationandDevelopmentTrendofCannedMotorPump

ChenChangyan

(Jiamusi Explosion-Proof Electric Machine Institute, Jiamusi 154005, China)

This paper introduces the basic development situation of domestic canned motor pump industry, and briefly summarizes and analyzes the development and trend of canned motor pump. It provides the scientific basis for macro management of industry and the reference for product structure adjustment of industry enterprises.

Canned motor pump；market demand；development trend

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.05.18

TM301.3

B

1008-7281(2017)05-0054-004

陳長燕女1977年生；畢業于哈爾濱理工大學機械設計制造及其自動化專業，現從事起重冶金及屏蔽電機標準化工作.

2017-04-13