磁力泵的選用原則和條件及優化方案分析

周大朋，周雪松，劉振東

（中國石油吉林石化公司乙烯廠，吉林吉林 132021）

0 引言

煉油、石化、化工等重工業是國民經濟的支柱產業，生產的橡膠、樹脂、化纖、汽油、柴油是各行業的基礎原材料，與人們的衣食住行息息相關。這些基礎原材料都是依靠石油煉化裂解制得，而乙烯是衡量一個國家重工業水平高低的基礎化工原料。為了保證乙烯的產量，我國經過幾十年的發展已經逐步壯大，已經建立了一大批乙烯及其相關裝置，因此乙烯裝置及其相關設備的安全、穩定運行十分重要。

1 磁力泵原理

磁力泵由泵頭、磁力聯軸器、驅動機等組成，其與普通泵的區別是磁力聯軸器由內磁轉子、外磁轉子以及承壓且不導磁的隔離套組成（圖1）。當驅動機帶動外磁轉子旋轉時，磁力感應線透過空氣和隔離套，帶動內磁轉子（葉輪、內磁泵軸）同步旋轉，將旋轉軸封轉換為無靜密封，實現動力零泄漏、無污染傳遞。

由于泵軸、內磁轉子被泵體、隔離套完全封閉，徹底解決了“跑、冒、滴、漏”問題，消除了煉油化工行業易燃、易爆、有毒、有害介質通過泵密封泄漏的安全隱患，有力地保證了職工的身心健康和安全生產。

圖1 磁力泵內部結構

磁力泵內磁轉子兩端有滑動徑向軸承作為支撐，并且兩側均有滑動直推軸承平衡軸向力，處于一種軸向力自動平衡狀態（軸向竄量3～5 mm），徹底解決了磁力泵的軸向力平衡問題。采用釤鈷合金滑動軸承，柔性承載結構，耐沖擊耐更高的溫差。二次密封與雙層隔離套比較，隔離套承壓好、抗磨蝕性能好，減小了摩擦阻力。

2 磁力泵的選用

磁力泵在選型、設計時，各設計院或用戶首先是確定生產裝置中泵的用途和性能要求，據此選擇磁力泵的類型。選擇時首先要考慮泵的種類和形式，再根據一定的選型原則和依據進行選擇。

2.1 選用原則和注意事項

（1）磁力泵是為生產服務的，選擇時首先要符合工藝流量、揚程過程、輸送介質的需要。其基本機泵性能參數，如流量、揚程、壓力、溫度、汽蝕余量等，與離心泵類似，選擇時盡可能要求有較寬的工作范圍，以適應工藝操作范圍的變化。選擇磁力泵時，主要依據2 點進行綜合判斷、抉擇：①一般選擇綜合性能較好的機泵，但還要結合生產實際情況，進行綜合經濟分析；②盡可能在現有成熟的機泵系列中選取，也可以按規定程序設計、試新產品。流量—揚程曲線斜率變化較快速的機泵，一般應用在工程實際中揚程變化較大的場合，而變化較平穩的機泵，則用于工程實際中流量變化需求較大的場合。無論怎么選擇機泵性能，都應該保證其工作點在額定（設計）工況區域內。新設計試制的各種工況磁力泵，應使其機組能安全運行、不發生汽蝕、振動和超載等。

（2）磁力泵一般用于輸送易燃易爆、毒性為中度及上、腐蝕性較強或特別貴重的特殊介質，因此對機泵的靜密封要求較高。如果介質含有腐蝕性介質且腐蝕性是變化的，那么磁力泵的所有過流部件均需要耐強腐蝕性。介質中含有固體顆粒時，不但需要各過濾部件具有較好的耐磨性，而且機泵的入口最好選擇有磁過濾的復合過濾器，以清除管路中的鐵磁性物質，保證磁力泵的正常運轉，延長設備使用壽命。

（3）所選擇的磁力泵在全生命周期中，平均效率均應最優，這樣可以有較降低能耗和運行成本。

（4）設備的綜合經濟指標，不但要考慮設備的購置費、安裝費用、維護檢修費用，還需要考慮機泵在整個工藝系統中投入的經濟性，盡可能在磁力泵全生命周期內考慮經濟實用型。

（5）磁力泵本身要求可靠、安裝容易、維修簡便，盡量不要設計特殊的檢修工具。

（6）工藝系統中相互關聯的機泵，需要考慮上下游、橫線的流量揚程變化，與彼此的相互影響。

（7）對于磁力泵的各核心部件，直接關系到泵整體運行的穩定性、可靠性、壽命等，每個部件均應標明具體的供貨廠家、材質以及其主要的技術指標。

（8）為了確保工程質量，對有特殊要求參數范的泵，一般不宜委托國內生產廠家研制或開發，以保證工程質量和進度。

（9）現在階段一般磁力泵要求介質的溫度為-75～450 ℃。

（10）對于高黏度的介質，磁力泵的能耗較高，因此介質的黏度要求在100 mPa·s 以內。

（11）輸送介質不宜含有較多顆粒。

（12）保證泵入口處的有效汽蝕余量，對于易汽化、低沸點介質選用要慎重。

（13）根據磁力聯軸器的能耗比，要求驅動機的功率不高于160kW。

2.2 選型依據

磁力泵在選型過程中要根據石油化工生產裝置的性質、自身狀況和允許的條件進行選擇，主要是從介質的理化性質、工藝參數（流量、揚程、溫度）、管線設計以及現場設計操作工況等多方面綜合考慮。

（1）根據泵送介質的理化性質條件選擇。介質的理化性質是選泵的首要條件，不但決定泵制造材料，還決定的結構、性能等。

（2）根據工藝參數條件選擇。磁力泵的輸送介質的能力決定整個裝置的生產能力，而泵送能力由磁力泵工藝參數條件決定。工藝參數主要包括流量（最小、最大、正常、額定流量）、揚程、出入口壓力、溫度以及有效汽蝕余量等。

（3）根據實際條件選擇。磁力泵實際工作包括環境溫度、相對濕度、安裝溫度、大氣壓力、大氣腐蝕狀況、危險區域的劃分等級。

（4）根據管路設計條件選擇。現場管路設計條件，確定管路的規格、實際走向，確定管路損失和汽蝕余量。

（5）根據操作條件選擇。現場操作條件是磁力泵選型的有效補充，在實際工作中必須予以考慮。

3 優化運行方案

磁力泵在正確的選型、設計、制造之后就有了機泵的運行保障。根據磁力泵結構特點，磁力泵常出現故障的原因為內外磁轉子超溫和泵抽空干磨，因此優化措施主要針對這2 個方面進行。

（1）負荷監測。無泄漏磁力泵在運行過程中經常出現過載、欠載、汽蝕、干轉等故障，這將造成電機或泵體的損壞，必須在短時間內停機。一般選用功率型保護、電流型保護對機泵負荷進行監測。

（2）溫度傳感器。采用PT100 對驅動軸所在的滾動軸承箱進行監測是常見的一種優化方案，可以有效避免因滾動軸承損壞后造成的隔離套失效等嚴重安全環保事故。

（3）泄漏監測。由于磁力泵輸送的介質較為特殊，因此設置隔離套泄漏檢查，以避免危險或者貴重介質大量泄漏而造成安全事故和經濟損失。常見的監測方式有音叉監測。

4 結束語

磁力泵是一種不存在動密封的無泄漏、零污染的流體輸送設備，是創建無泄漏工藝環境和生產環境的理想用泵。在石化裝置等流體輸送領域，機械密封占比達到了70%以上，因機械密封失效引起的設備故障和安全事故時有發生，因而磁力泵受到越來越多工程技術人員的喜愛。磁力泵在正確選型設計之后，再有優化運行方案，就形成了一個完善的設備運行基礎。