磁力泵在石化装置中的应用与优化

摘 要：石化装置的主要作用是生产加工柴油、煤油、汽油、沥青、石蜡、硫磺（天然气的副产品）、塑料、橡胶、纤维、化学品等一系列基础化工原料，绝大多数属有毒、有害、易燃、易爆、腐蚀性物质，只要有某一部位、某一环节发生故障或操作失误，就会牵一发而动全身，发生事故时损失巨大。许多物料是高毒和致癌物质，如苯、甲苯、氢氰酸、硫化氢、氰化钠、液氯等，这些物料的处置不当或发生泄漏，会严重危害生态环境和导致人员伤亡;石化生产过程中还要使用、产生多种强腐蚀性的酸、碱类物质，如氢氟酸、硫酸、盐酸、碱类等，设备腐蚀出现问题的可能性高。磁力泵是石油炼化配套装置中不可或缺的一部分，其无泄漏密封特性将风险限制在可控范围，运行安全系数高，确保稳定高效生产。本文基于此，就磁力泵在石化装置中的应用与优化措施进行了探讨。

关键词：石化装置;磁力泵;无泄漏;应用;优化

磁力泵是一种将旋转轴封转化为无泄漏静密封的机泵，在易燃、易爆、有毒有害的流体输送领域应用较广泛，尤其在石油化工中一些易汽化、易结晶、易燃易爆、极度危害装置中，磁力泵的应用能够较好保证装置的运行安全。

一、磁力泵

（1）原理。磁力泵通常采用永磁联轴器无接触的传递转矩，完全密封无泄漏，主要由泵、磁力联轴器、电动机三部分组成。当原动机带动磁力联轴器的外磁转子旋转时，磁力线透过间隙和不导磁的隔离套，作用在内磁转子上，使泵转子与电动机同步旋转，实现无机械接触地传递扭矩。由于液体被封闭在隔离套内，从而彻底解决了物料的泄漏问题，减少了污染，节约了能源，净化环境，保护生产人员的身心健康。

（2）运用。①高温介质应用。高温磁力泵通常使用2∶17钐钴稀土永磁材料作为内外磁转子的磁体材料，有效工作温度可达到350℃，而采用涡流型异步磁力联轴器设计的磁力泵，可以在450℃的高温正常工作，并且无需进行任何冷却措施，基于该特性，磁力泵在高温介质中得以广泛的应用，在各种导热油等高温流体泵送场所，可以有效的减少输送成本，其无泄漏特性也能够保证输送过程的安全性。②腐蚀介质应用。传统机械泵在使用过程中很难做到腐蚀介质的输送，磁力泵经过试验后发现其可以应用在腐蚀介质中，比如腐蚀性较强的硫酸、硝酸、盐酸、醋酸等，利用对过流部件采用耐腐蚀材料设计，磁力泵就可以现实对流体的泵送运输。③液氯输送应用。液氯是一种危险系数较高的介质，磁力泵在输送液氯介质的过程中通常需要采用双保险密封技术进行运输。利用采用双保险密封技术主要就是在发生第一层密封系统被破坏后，及时将信息反馈到现场操作人员或系统，同时还能够用第二层密封系统保障运输安全，大大增强了液氯的泵送可靠性。④易结晶介质应用。易结晶介质是指介质温度降低或低于环境温度时容易出现凝固结晶的液体。此类物质在泵送过程中经常会因为操作人员的疏忽，如不注意保温等因素导致液体凝固，使其机泵运行风险大大增加，而利用夹套保温型的磁力泵就是为了防止泵送液体凝固，保障了磁力泵装置运行可靠性。

二、石化装置磁力泵的优化措施

磁力泵叶轮常采取轴向力自平衡设计，轴系零部件由滑动径向轴承支撑，并且在支撑位两端均设有滑动止推轴承，用于平衡磁力泵运行中的部分残余轴向力，使磁力泵运行时处于一种轴向力自动平衡状态，有效解决了磁力泵的轴向力平衡问题。在磁力泵的整个组成中，如果利用高强度碳化钨合金滑动轴承能够大大提高磁力泵的耐高温性以及耐冲击性，采用的钛合金或哈氏合金隔离套也有着较高的承压性能以及抗腐蚀性能。

磁力泵通常与工艺管道或各种装置连接，协调运行，在使用过程中难免会因管道事故或操作不当出现空载、欠载或过载等现象，从而引起磁力泵轴系零部件损坏，特别是工艺工况一旦出现缺液、断液或发生汽化引起空载、欠载时，由于无足够介质润滑冷却磁力泵轴系零部件，从而产生温度急速上升，将导致这些零部件特别是滑动轴承和磁转子的损坏。基于磁力泵的工作特点，针对这些问题的优化设计也主要基于以上。

（1）轻、过载保护。磁力泵在石化装置中运行的时候经常会出现空载、欠载、过载、汽化汽蚀等各种故障问题，这些问题的存在会使得磁力泵发生严重故障，直接造成磁力泵内部零部件的损坏，影响石化装置的运行。如给磁力泵的驱动电机安装上监控保护器，则可免除上述事故的发生。电动机综合保护器主要用于电力系统中电动机的欠、过载、断相等故障保护，保护器通常与电动机回路的接触器配合使用，通过相关设定可以较好地控制机泵在安全工作范围内运行，从而避免或减少故障问题，是确保磁力泵运行正常的可靠性措施。当前电机机综合保护器是磁力泵中应该范围较大的一种保护方式，而且体积较小，安装也比较简便。

（2）温度传感器。采用一体化温度变送器，能够实时监控磁力泵运行时内部温度的变化，并将温度信号转变为电流信号传至DCS控制系统，控制磁力泵的运行状态。当前，一体化温度变送器主要用来测量磁力泵泵腔内介质温度和测量隔离套温度，还有一些会起到测量轴承体滑动轴承温度的作用。在测量过程中，如果温度超过磁力泵的预定值就会关闭电机，起到保护电机以及磁力泵的作用。

（3）复合过滤器。过滤与磁过滤合二为一的一种复合过滤器，是磁力泵吸入口管道中常用的附属装置，在液体输送过程中，液体流经过滤器时，受到强力磁棒的磁力作用，物料中的铁磁性杂质被吸附在磁棒套管上，从而有效清除泵送介质中含有的铁磁性杂质，避免了铁磁性杂质进入泵腔，延长磁力泵的使用寿命，在石化装置中，复合过滤器是一种必备装置，是保障液体清洁、延长其使用寿命的重要装置。

（4）泄漏监测。主要通过采用音叉液位开关进行磁力泵的泄漏监测，利用音叉液位开关在不同液体形态中产生不同振动频率，并且该频率变化由电子线路检测出来输出一个开关量，并可将该信号传至DCS控制系统，进而起到监测和控制磁力泵运行姿态。音叉液位开关常在磁力泵尤其是多保险磁力泵中得以运用，在磁力泵输送高危流体中起到了安全预警的功能，大大提高了磁力泵长久无泄漏安全运行的可靠性。音叉液位开关几乎适用于所有液体介质，具有高/低故障安全限位开关，溢流或空运转保护。音叉液位开关无活动部件，不需要进行维护和调整，也是保证磁力泵稳定性的重要环节。

（5）循环冷却。磁力泵在输送高温介质时，内外磁转子的磁钢需要更换成耐更高温度永磁材料，当介质温度超过250℃以上，由于泵运转过程中，磁力线切割金属隔离套会导致温度进一步上升，因此高温磁力泵应采用带联轴器的分体式结构，并对滚动轴承箱采取保冷措施，防止温度传递到电动机，确保磁力安全稳定运行。

三、结语

综上所述，磁力泵在石油化工中的应用越加普遍，在新技术的带动下，必须要在充分了解磁力泵原理的基础上，按照其工艺流程以及实际操作要求进行优化，实现磁力泵真正意义上的无泄漏无故障，不断提高石化装置的使用安全性。

参考文献：

[1]张伟.磁力泵应用与轴承故障的处理措施[J].化工设计通讯，2017（05）：122-123.

[2]臧群.磁力泵的能耗研究及磁涡流场的模拟计算[D].江苏大学，2016.

作者简介：胡小剑（1986-），男，湖北黄冈人，長期从事磁力泵、屏蔽泵等无泄漏泵的开发设计工作。