磁力泵常见故障及安全保护的设置

万庆才

（中海油惠州石化有限公司，广东 惠州516086）

1 概述

在炼油化工装置，由于机泵的机械密封泄漏造成的安全、环保事故时有发生，对生命财产及环境保护影响较大。例如，2011 年7 月11 日，某炼油厂连续重整装置二甲苯塔底泵泄漏着火，造成塔底泵上方多条条管线损坏，管线内油气在开裂处燃烧，泵上方框架、少量仪表和动力电缆过火，无其他设备损坏，无人员伤亡。在炼油化工装置中输送易燃、易爆、剧毒等物料用泵的工作安全性就特别重要。为了安全生产，越来越多地采用无泄漏磁力泵。但是由于磁力泵本身的结构特点设备故障频发也会造成不可避免的事故，因此，在选型、操作及安全保护的设置上有一些特殊的要求，本文在磁力泵的结构特点、润滑及冷却、故障的类型及保护措施、操作及连锁控制设置上进行分析，为避免磁力泵本身的缺陷造成安全及环保事故，提出了安全保护措施。

2 磁力泵的结构特点

对于磁力泵来说，是利用永磁体磁力传动的工作原理以实现扭矩无接触传递的一种新型泵,由泵、磁力耦合器、电动机三部分组成，叶轮、泵内轴、内磁缸、前后径向轴承和前后推力轴承组成内磁转子,被非磁性材料制作的隔离套密闭在工作腔内,隔离套与泵体的静密封取代轴端密封以实现零泄漏，隔离套外的外磁缸和泵外轴组成外磁转子,由电机通过联轴器传递扭矩,内磁缸与外磁缸磁力相互作用,使叶轮同步高速旋转,达到输送液体的目的，由于液体被封闭在静止的隔离套内,所以是一种全密封、无泄漏的泵型。磁力耦合器由内外磁缸及隔离套等部件组成(如图1 所示)，是磁力泵的核心部件。磁力泵的转子轴承是由介质润滑和冷却的，除了磁力泵的磁力耦合器部分，其余结构基本与普通带密封离心泵相似。

由于自身结构的原因，泵运行的最小热流量是一个很重要的技术问题。当泵送流量小于最小热量时，泵腔内液体温度逐渐升高，同时磁力泵隔离套处温升随之加剧，使得循环液体汽化，造成泵滑动轴承的干磨擦，导致滑动轴承损坏，磁钢消磁等，引起事故。

图1 磁力泵结构

3 轴承的冷却、润滑

磁力泵的隔离套和滑动轴承需要冷却和润滑以达到泵的理想工况。冷却和润滑是靠泵的输送介质来完成的，这样就确保这个冷却、润滑系统安全可靠，该系统能持续地将隔离套和滑动轴承产生的热量带走，并且提供给滑动轴承充分的润滑，给隔离套营造一个良好的工作环境。图2 是磁力泵的冷却、润滑示意图。

图2 冷却润滑示意图

4 磁力泵的常见故障及原因

力泵在生产运行过程中故障的主要表现形式主要有：磁力泵的机械故障：隔离套损坏造成的泄漏，隔离套超温造成磁缸消磁，转子径向轴承及推力烧研，泵振动大、噪声大及异响，盘不动车等，磁力泵的性能故障：主要表现为磁力泵的流量扬程不足，不能满足工艺要求。

4.1 隔离套损坏造成泄漏

隔离套损坏的原因：（1）介质中含有颗粒，造成隔离套划伤或划穿，也会造成润滑或冷却通道堵塞引发隔离套损坏。（2）泵空转导致内、外磁转子切割隔离套产生的磁涡流热不能被带走，内磁转子受热膨胀，将隔离套磨穿。（3）磁力泵在最小流量以下运转或者抽造成发热隔离套损坏。（4）隔离套结构设计不合理造成应力裂纹或者选材错误引发腐蚀破损。

4.2 磁缸消磁

这种故障在磁力泵应用中比较常见，时有发生，磁缸消磁常见的有两种情况：高温消磁和强拉消磁。

（1）高温消磁的表现形式：一种是输送介质温度超过设计温度，致使内外磁缸在高温介质中运行，导致消磁；另一种是泵输送液体出现断流，导致泵干转或者在小流量情况冷却回路的介质不能有效循环，内部温度急剧升高，从而导致消磁。（2）强拉消磁的表现形式：一种是内磁缸和叶轮旋转部件突然卡死，泵不能及时跳车，外磁缸在电机强拉作用下持续运转，导致内外磁缸消磁；另一种是磁力泵超负荷使用，造成使用磁力矩超过设计磁力矩，造成内外磁缸消磁；还有一种情况是内外磁缸不配套，磁力线不同，内外磁缸在运转过程中造成磁力线紊乱而形成的强拉消磁。（3）介质中的铁磁性物体过多，造成磁缸消磁。

4.3 隔离套超温

磁力泵在小流量或无介质空转时，介质对内磁转子、隔离套和轴承冷却、润滑不足，导致泵内温度急剧升高，引起隔离套超温；或者由于隔离套和磁极的配合间隙过小也会造成隔离套超温。

4.4 泵转子轴承烧研

磁力泵滑动轴承损坏的主要原因：颗粒异物进入滑动轴承间隙导致轴承损坏；泵抽空或泵出口流量不满足最小流量要求；滑动轴承无润滑及冷却，滑动轴承的安装配合间隙过小，滑动轴承的材质选择不当均会导致轴承损坏等。

4.5 超电流

引起磁力泵超电流的原因主要有超负荷、部件动静摩擦等原因。

4.6 流量不足

磁力泵流量不足的原因主要有：设计选型不当、过滤器堵塞、转速达不到设计要求。

5 常用的安全保障的设置

针对上述磁力泵的故障，为了保证磁力泵的安全运行通常采取以下措施：

5.1 针对磁力泵隔离套破损通常采取下述措施

（1）双隔离套加压力报警；（2）单隔离套加泄漏开关。

5.2 针对磁力泵磁缸消磁采取下述措施

（1）隔离套超温报警；（2）低流量报警；（3）低电流报警；（4）超电流报警；（5）设置最小流量线；（6）入口设置磁力过滤器。

5.3 针对隔离套超温采取下述措施

（1）隔离套超温报警；（2）低流量报警；（3）低电流报警；（4）超电流报警；（5）设置最小流量线。

5.4 针对泵转子轴承烧研采取下述措施

（1）低流量报警；（2）低电流报警；（3）超电流报警；（4）设置最小流量线；（5）设置外部强制冷却润滑。

6 结论

随着磁力泵在石油化工行业应用越来越广泛，在磁力泵的选型过程中安全保护的设置成为磁力泵的重要保护手段，既不过度保护也不能欠保护，达到在运行中既能保护磁力泵的安全运行，又能节约投资，本文从磁力泵的结构、原理、冷却、润滑及磁力泵的常见故障及原因分析了保护措施的设置，从而保证磁力泵的安全运行。