屏蔽泵運(yùn)行過程中斷液或流量不足的危害與預(yù)防監(jiān)控

李 予

(陽煤集團(tuán)太原化工新材料有限公司，山西 太原 034000)

引 言

屏蔽泵是以離心泵結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)的工作原理，為環(huán)保工作設(shè)計(jì)出的一種新型液體輸送泵。它完全解決了其他流體泵工作中出現(xiàn)的跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象，全密封結(jié)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)一點(diǎn)泄露，可以廣泛的應(yīng)用到醫(yī)藥、石油、核工業(yè)、煤炭、化工等多個(gè)領(lǐng)域。屏泵在使用過程中如果出現(xiàn)流量低、斷流、空載等工作狀態(tài)，會(huì)使其造成一定的損傷，本文闡述了TRG、THJ、ZDB、KDB等監(jiān)控設(shè)備對屏蔽泵進(jìn)行檢測的方法，并進(jìn)行分析，防止不良現(xiàn)象的發(fā)生，對泵體產(chǎn)生危害。

1 屏蔽泵結(jié)構(gòu)概述

屏蔽泵的整體結(jié)構(gòu)首先保證電機(jī)輸出軸與泵內(nèi)部的葉輪軸保持在一條直線上，然后將兩者安裝在一個(gè)密閉壓力腔體內(nèi)，構(gòu)成轉(zhuǎn)子部件的所有零件的外表面和所有構(gòu)成定子部件的所有零件的內(nèi)表面使用非磁性金屬材料制作的薄板進(jìn)行覆蓋，以此形成定子和轉(zhuǎn)子屏蔽套，采用金屬的耐腐蝕性較強(qiáng)厚板焊接在屏蔽套兩側(cè)，使其與輸送介質(zhì)徹底分開。電機(jī)支座前后安裝兩組滑動(dòng)軸承用來支撐電機(jī)轉(zhuǎn)子以及與其連接的屏蔽泵葉輪，同時(shí)在電機(jī)轉(zhuǎn)子上裝有繞組線圈，可以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)[1]。以上結(jié)構(gòu)的使用主要使為了代替離心泵所采用的傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)密封形式，在葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)形成靜密封，屏蔽泵結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 屏蔽泵結(jié)構(gòu)

屏蔽的冷卻和潤滑都需要依靠輸送介質(zhì)，輸送介質(zhì)在泵內(nèi)流動(dòng)過程中可以冷卻密閉腔體，同時(shí)對軸承和轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行冷卻和潤滑。介質(zhì)通過屏蔽泵達(dá)到其出口位置時(shí)將分為兩部分，一部分介質(zhì)直接被壓力送入輸送管道去往目標(biāo)容器，另一部分將進(jìn)入屏蔽泵的冷卻循環(huán)系統(tǒng)，對密閉腔體和旋轉(zhuǎn)元件進(jìn)行潤滑和冷卻[2]。

2 不良因素對屏蔽泵的危害

綜上所述，可知屏蔽泵的冷卻潤滑系統(tǒng)在泵體的排出口之后介質(zhì)開始起到冷卻循環(huán)的作用，對密閉腔體和旋轉(zhuǎn)元件進(jìn)行潤滑和冷卻[3]。冷卻介質(zhì)的流動(dòng)路線，如第151頁圖2所示。吸入口→泵室→高速旋轉(zhuǎn)葉輪→排出口→過濾器→循環(huán)管→軸承端蓋→后側(cè)軸承→軸承與軸套間隙→密閉腔體內(nèi)間隙→前側(cè)軸承與前側(cè)軸套之間的間隙→葉輪的平衡孔→葉輪吸入口端(泵室)。

圖2 冷卻介質(zhì)的流動(dòng)路線

參與冷卻的介質(zhì)在冷卻流程流動(dòng)結(jié)束后從屏蔽泵的注入口重新進(jìn)入泵內(nèi)，往復(fù)流動(dòng)，這樣即可保證屏蔽泵保持在正常溫度工作，不會(huì)發(fā)生過熱停泵和干摩擦等故障[4]。因此，當(dāng)屏蔽泵在運(yùn)行過程中出現(xiàn)流量低、斷流、空載等工作狀態(tài)時(shí)，對泵的冷卻系統(tǒng)會(huì)造成很大的影響。

2.1 對電機(jī)和泵體的危害

屏蔽泵運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)流量低、斷流、空載等工作狀態(tài)時(shí)，潤滑冷卻介質(zhì)不足，密閉腔體內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)空氣或者無冷卻液的現(xiàn)象，電機(jī)在密閉的空間內(nèi)運(yùn)行產(chǎn)生的大量熱能將無法散失，將急劇升溫，可導(dǎo)致介質(zhì)氣化、繞組線圈燒毀、零件變形、干磨、自鎖停泵等故障，甚至使屏蔽泵直接報(bào)廢無法修復(fù)[5]。

2.2 對軸承的危害

屏蔽泵在缺少冷卻介質(zhì)狀態(tài)下運(yùn)行對軸承的損傷也非常大，會(huì)使滑動(dòng)軸承產(chǎn)生極大的磨損，而被破環(huán)失效[6]。一般產(chǎn)生兩種類型的磨損的狀態(tài)，一種是軸承與軸承套之間產(chǎn)生了無潤滑相對摩擦；另一種是軸承和平衡盤之間產(chǎn)生了無潤滑相對摩擦。這兩種磨損狀態(tài)都會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的后果，如由于無潤滑摩擦產(chǎn)生的劇烈震動(dòng)和刺耳的噪音；泵葉輪軸產(chǎn)生較大的徑向跳動(dòng)而產(chǎn)生彎曲；葉輪與泵殼、口環(huán)等產(chǎn)生摩擦和撞擊造成葉輪、泵殼、口環(huán)損壞；使電機(jī)無法轉(zhuǎn)動(dòng)而燒毀等嚴(yán)重故障。

3 屏蔽泵監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文提出的屏蔽泵檢測系統(tǒng)主要包括M.K模塊、THJ溫度檢測元件、ZDB 軸承磨損報(bào)警器、TRG轉(zhuǎn)動(dòng)監(jiān)測表、KZB空轉(zhuǎn)保護(hù)器等, 如圖3所示。

圖3 屏蔽泵監(jiān)測系統(tǒng)

3.1 M.K模塊

M.K模塊的主要功能是接受其他傳感部件信號對電機(jī)進(jìn)行啟?？刂?，當(dāng)系統(tǒng)開始工作時(shí)，首先檢測溫度、軸承工作狀態(tài)、電機(jī)狀態(tài)等參數(shù)，若各種參數(shù)再正常的允許范圍之內(nèi)，則啟動(dòng)電機(jī)，使屏蔽泵運(yùn)轉(zhuǎn)，否則鎖死報(bào)警。

3.2 THJ溫度檢測元件

THJ溫度檢測元件安裝在密閉腔體內(nèi)，當(dāng)冷卻介質(zhì)不足時(shí)，腔體溫度升高該元件會(huì)把腔體溫度信號發(fā)送到M.K模塊，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停泵。此時(shí)THJ控制觸點(diǎn)斷開，導(dǎo)致電路中繼電器3J的線圈電源斷開，繼電器的常閉觸點(diǎn)重新接通，“過熱”指示燈亮起。

3.3 TRG轉(zhuǎn)動(dòng)監(jiān)測表

TRG的作用是對電機(jī)和葉輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測，當(dāng)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)異常波動(dòng)時(shí)，M.K模塊會(huì)根據(jù)接收到的異常轉(zhuǎn)動(dòng)信號進(jìn)行停泵處理。同時(shí)，TRG轉(zhuǎn)動(dòng)監(jiān)測表傳輸給ZDB軸承磨損報(bào)警器，這樣可以根據(jù)轉(zhuǎn)速的異常判斷軸承是否存在問題，從而進(jìn)一步對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和指示。

3.4 ZDB軸承磨損報(bào)警器

ZDB軸承磨損報(bào)警器與TRG轉(zhuǎn)動(dòng)監(jiān)測表相連，可以接受和分析TRG轉(zhuǎn)動(dòng)監(jiān)測表的信號，根據(jù)轉(zhuǎn)速信號的變化判定軸承的工作是否正常。當(dāng)軸承出現(xiàn)磨損時(shí)，ZDB會(huì)向系統(tǒng)發(fā)出停泵信號，同時(shí)ZDB繼電器線圈斷電，導(dǎo)致電路中繼電器2J的線圈電源斷開，繼電器的常閉觸點(diǎn)重新接通，“軸承磨損、斷條”指示燈亮起。

3.5 KZB空轉(zhuǎn)保護(hù)器

KZB空轉(zhuǎn)保護(hù)器安裝在電機(jī)的三項(xiàng)電源線路上，能夠檢測線路電流，當(dāng)線路電路減小時(shí)，說明泵負(fù)載減小，處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)；電流過大說明泵或電機(jī)負(fù)載增大，系統(tǒng)有磨損或堵塞現(xiàn)象。此時(shí)，KZB會(huì)向系統(tǒng)發(fā)出停泵信號，同時(shí)KZB繼電器線圈閉合電路斷開，導(dǎo)致電路中繼電器1J的線圈的閉合電路也隨之?dāng)嚅_，繼電器1J的常閉觸點(diǎn)重新閉合，此時(shí)“空載、過載、缺項(xiàng)”指示燈亮起。

4 結(jié)語

屏蔽泵應(yīng)用廣泛，其冷卻和潤滑主要依靠輸送介質(zhì)，因此出現(xiàn)流量低、斷流、空載等工作狀態(tài)，會(huì)使其造成一定的損傷，本文提出的屏蔽泵檢測系統(tǒng)主要包括M.K模塊、ZDB 軸承磨損報(bào)警器、TRG轉(zhuǎn)動(dòng)監(jiān)測表、THJ溫度檢測元件、KZB空轉(zhuǎn)保護(hù)器等，可以有效的對屏蔽泵進(jìn)行各個(gè)方面的保護(hù)。但在實(shí)際現(xiàn)場應(yīng)用中，更需要保證操作者按工藝流程使用，盡量屏蔽泵的流量平穩(wěn)，不要出現(xiàn)過多的流量波動(dòng)，這更是提高屏蔽泵使用壽命，減少運(yùn)行故障的重要條件和保障。