磁力传动泵故障分析和改进

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改造措施
在
( 1) 增加进口管段和出口管段的刚性支撑
现场使用中 , 测量该泵基础, 泵体和进、 出口管线的 振动, 发现管路振动明显较大。由于进、 出口管线已 经安装完毕 , 不可能进行管路重新设计 , 因此 , 只能 尽量增加进口管段和出口管段的刚性支撑 , 减少管 段对泵体的影响, 由此设计了可以进行调节的管路 支撑。其测量的结果为, 改造前振速 16 m m/ s, 改造 后振速低于 5 mm / s。 ( 2) 减少安装过程的偏差并调整垫片 采用了 4 mm 厚的铝垫片替代原来的缠绕垫片, 并调整叶轮 的轴向间隙。开泵后振动值下降 , 噪声减小。
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程 330 m, 配套电机功率为 75 kW/ 台。其中一台泵 运行了 6~ 8 h 正常 , 另一台泵运行 1~ 2 h, 停车时 均正 常, 盘转也正常。当泵再启时, 却不能 正常启 动, 有磁转子打滑现象。
图1
气分装置脱丙烷进料泵 ( P 401A/ B) 和接管改造示意图
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磁力泵振动大
工况介绍
气分装置丙烯回流泵 ( 位号 P 407A/ B) 体积流 量 274 m 3 / h, 扬程 125 m, 配套电机功率 75 kW/ 台。 该泵从开始使用一直有杂音, 振动较大。
第 36 卷 第 4 期 2007 年 7 月 文章编号 : 1000 7466( 2007) 04 0102 03
收稿日期 : 2007 01 29 作者简介 : 董
磁力泵还存在失磁的危险 , 很难实现长周期安全运
斌 ( 1973 ) , 男 , 四 川南部县人 , 工程师 , 学士 , 从事炼化设备的现场维修与管理工 作。
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石
油
化
工
设
备
2007 年
第 36 卷
( 3) 适合于输送介质密度不超过 1 300 kg/ m 3 , 粘度不超过 30 10 m / s 的不含铁磁性和纤维的 液体。对于密度高、 粘度大的介质 , 由于传动的扭矩 相对较大 , 暂时还没有很好的应用。 ( 4) 轴承一般采用被输送的介质进行润滑冷却 , 故磁力泵严禁空载和反转运行。 ( 5) 磁性材料带来的失效分析比较专业, 在实际 运行中的故障解决比较困难。
图 4 改造后轴承座示意图
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原因分析
解体检查内部组件 , 没有发现存在摩擦和转子 弯曲等缺陷 , 核对该泵的装配 间隙, 全 部在标准范 围。仅发现原来约 5 m m( 石墨缠绕垫) 的大盖密封 垫在紧固压缩后的厚度只有 3. 5 mm, 因此, 判断可 能由于密封垫较厚, 在紧固过程中压缩不均致使接 合面倾斜而产生了不同心的偏差。 另外, 对管线的支撑和振动进行检查测量, 发现 该泵管线相对于磁力泵显得较为粗大, 进口管段支 撑不良。由此推断管路振动也是导致泵体振动的原 因之一。
834003) ( 中石油 克拉玛依石化公司 检维修 中心 , 新 疆 乌鲁木齐
摘要 : 针对磁力传动泵在应用中存在的故障进行分析 , 结合现场实际 , 对扭矩重新校核、 部分结构 改造和振动进行分析 , 实施后效果良好。 关键词: 泵; 磁力传动 ; 故障; 分析; 改进 中图分类号 : T Q 051. 21 文献标志码: B 轴封泄漏问题[ 1] 。
石油化工用泵的跑、 冒、 滴、 漏现象和机械密封 失效引发的维修约占故障总量的 50% ~ 60% , 由于 化工生产中的介质具有易燃、 易爆、 易挥发及有毒有 害的特性 , 其泄漏不仅会造成环境污染 , 而且可能造 成 较 大 的 事 故。 1940 年, 英 国 人 Charles 和 Geof fr ey H ww ard 首次使用磁力驱动泵解决了具有 危险性介质化工泵的泄漏问题。20 世纪 50 年代末 期, 李国坤教授发明了拉推磁路理论, 创下了国内外 同类试验的先进记录, 其技术水平处于国际领先地 位。近年来磁力传动技术更是得到了快速发展 , 逐 步应用于石油、 化工、 冶金、 制药、 印染、 电镀、 食品及 环保等领域。 磁力传动离心泵 ( 以下简称磁力泵 ) 的应用推广 由于其本身故障较多而受到一定影响, 如由于磁性 材料容易失磁导致扭矩不能正常传递、 介质和压力 的局限性不能适应生产工艺的需求等。文中对磁力 泵现场维修改造过程中出现的故障进行了分析 , 其 结果可为磁力泵的长周期运行提供一定的借鉴。
第 36 卷 第 4 期 2007 年 7 月 文章编号 : 1000 7466( 2007) 04 0099 04
石 油 化 工 设 备 P ET RO CH EM ICAL EQ U IPM EN T
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磁力传动泵故障分析和改进
董 斌, 戈江霖, 刘建芳
图 3 改造增加的直润滑槽
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改造措施
该型磁
1 叶轮端石墨轴承 3 中间衬套
2 隔离套
( 1) 增加支撑轴承和止推轴承的润滑
4 联轴器端石墨轴承
力泵采用了轴向力自动平衡装置 , 属于一种动态平 衡。但是如果前端轴承和止推轴承润滑不良, 则自 冲洗冷却效果不好 , 轻烃介质汽化干摩擦必然会导 致轴承和止推轴承的快速磨损。经过粗略计算介质 流动的沿程阻力损失以及压力分布 , 在前端止推轴 承和支撑轴承处压差不大于 0. 1 MP a, 因此, 增加该 处的润滑就成为解决故障的关键。 ( 2) 降低轴向力不平衡 保留一级叶轮的平衡 孔、 取 消二 级 叶轮 平 衡孔 , 增大 叶轮 的 背叶 间 隙 1 m m。 ( 3) 提高介质流动效果 在前、 后端支撑石墨轴 承配合面各增加 4 个直槽 ( 深度约 3~ 4 mm , 宽度 和端面槽宽相等 ) , 加深端面槽深以提高介质流动效 果( 图 3) 。 ( 4) 提高润滑压力和流速 堵掉 2 个支撑石墨 轴承之间的介质润滑孔 ( 图 4) , 迫使冷却润滑液从 轴承内壁经过, 避免产生干摩擦, 通过进行强制流动 而提高润滑压力和流速。
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缺点
( 1) 传动效率较低。与离心泵等相比较, 在同等 工艺条件下能量消耗较大。 ( 2) 现在国内使用的钕铁硼 ( NdF eB) 等永磁材 料的性能还不完全稳定 , 工艺选择还有一定的局限 性。一般情况下, 工艺要求的介质额定温度、 压力和 磁力泵的泵体材料有关。当泵体为金属材质或 F46 衬里时 , 工作介质的额定温度不超过 80 介质的 额定 温度 不超 过 60 , 额定压 力不超过 1. 6 M Pa 。当泵体为非金属材质时 , 工作 , 额 定 压力 不 超过 时, 0. 6 M Pa 。 当工作介质的额定温度不小于 350 行 , 则需要另行设计。
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原因分析
鉴于第一次解体检查没有发现内部部件存在摩 擦、 碎裂等失效情况, 经 过和厂家现场 专家进行讨 论 , 初步 判断 该 泵在 小 流量 时 ( 43 m / h) 效率 约 41% , 而在大流量时才达到 48% , 其原因可能是配 套的电机及内、 外磁转子偏小, 磁力传动扭矩不够。 因此, 试验工况和实际介质在运行中的差异导致了 磁套扭矩偏小和介质冷却润滑不良。
甲醇装置碳四泵 ( 位号 P 202A/ B) 的体积流量 28 m / h, 扬程 243 m , 配套电机功率为 45 kW/ 台。 该泵在运行 2~ 8 h 后, 后轴承发生严重磨损 , 后止 推轴承碎裂, 首级叶轮叶片与泵体前盖、 次级叶轮背 面与泵体组件都发 生磨损。叶 轮损坏的示意 图见 图 2。
繁, 机械密封容易失效, 泄漏点多、 维修量大, 泵房轻 烃介质气味较浓 , 存在较大的安全隐患。 2006 年在 气分装置中用磁力泵替代了原 来的离心泵和 屏蔽 泵, 但在使用中出现了以下一些问题。
2. 1 磁力泵不能正常启动 2. 1. 1 工况介绍
气分装置脱丙烷进料泵 ( 位号 P 401A/ B) 体积 流量为 43 m 3 / h, 扬 程 350 m, 配 套的电 机功率 为 55 kW/ 台。 该泵在使用中第 1 次就不能正常启动 , 外观表现有磁转子打滑现象。 气分装置脱乙烷进料泵 ( 位号 P 403A/ B) 型号 为 MDCY50 100 4BT 。其体 积流量 69 m / h, 扬
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磁力泵基本原理及特点
基本原理
磁力泵是利用磁性联轴器永磁体磁力传动的工 作原理来实现扭矩的无接触传递的一种新型泵。当 电动机带动外磁转子( 即外磁钢) 总成旋转时, 通过 磁场的作用, 磁力线穿过隔离套带动内转子( 即内磁 钢) 总成和叶轮同步旋转 , 由于介质封闭在静止的隔 离套内, 从而达到无泄漏抽送介质的目的。 磁力泵是一种由设计保证的全密封、 无泄漏、 无 污染的新型工业用泵, 可以彻底解决机械传动泵的
石 油 化 工 设 备 P ET RO CH EM ICAL EQ U IPM EN T
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烟气换热管早期过量腐蚀及堵塞分析
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故障分析及改造措施
我Βιβλιοθήκη Baidu位原来使用的离心泵和屏蔽泵故障发生频
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改造措施
根据现场工况条件中介
( 1) 重新选取电动机
质粘度、 密度和出厂试验的清水进行比较 , 选取电动 机必须保证 : ! 电动机功率应大于磁力泵的最大轴 功率( 包括可能有的电涡流损耗功率等) 。 ∀ 电动机 磁功率应当 大于 或者等 于电 动机功 率, 即将 原来 55 kW 磁转子改为 75 kW 磁转子, 电机也由 55 kW 改为 75 kW 。增大电机功率后考虑到工艺调整, 一 并在电机上增加了变频调节。 ( 2) 改造冷却回路 原设计采用一级出口压力 到止推轴承的自冷 却润滑, 存 在着压力较低、 流速 慢、 自冷却不及时的弊端。此次将冷却回路改到二 级叶轮出口处接管冷却水管至前盖端盖处 ( 和原接 头一样 ) , 中间用高压金属软管连接, 堵掉原来的一 级冷却管, 以提高冷却介质的压力和流量 , 提高支撑 轴承和止推轴承的自润滑冷却效果, 见图 1。 对位号 P 403A/ B 泵 , 同样将内、 外磁转子和电 机原 75 kW 磁转子改为 90 kW, 对冷却接管同样进 行改造 , 也取得了良好的运行效果。
第4期
董
斌 , 等 : 磁力传动泵故障分析和改进
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图2
磨损叶轮示意图
第 2 次拆检的外观表现依然为轴向力不平衡 , 而且前端的止推轴承磨损深度约 2~ 3 mm, 可能是 原来的石墨止推轴承耐磨性能较差。止推轴承材质 改换为 1Cr13 后同样没有解决问题。 综合分析认为 , 当泵内轴承与推力盘两侧介质 压差较小时, 介质润滑的流速缓慢, 甚至不能流动 , 这样 , 相互摩擦产生热量不易带走 , 致使该泵介质汽 化加剧 , 产生干磨 , 快速导致止推轴承失效。因此 , 止推轴承的磨损是导致磁力泵推力轴承快速磨损的 主要原因。
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特点
优点
( 1 ) 取消了泵的机械密封, 完全消除了离心泵机 械密封不可避免的跑、 冒、 滴、 漏的弊病, 是实现无泄 漏、 零污染的较好选择 , 可以实现设备的本质安全。 ( 2 ) 泵的过流部件选用不锈钢及工程塑料来制 造 , 可以达到耐腐蚀目的。 ( 3 ) 磁性联轴器和泵体结合为一体, 具有结构紧 凑以及磁性联轴器可以对传动电机起到超载保护作 用的特性。 ( 4 ) 配套的磁力泵监控系统可以对流量、 温度、 压力、 功率以及轴承的磨损进行在线监测 , 进一步提 高了泵的安全性和可靠性。 ( 5 ) 易损件较少, 维修方便, 使用寿命延长。
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磁力泵推力轴承快速磨损
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原因分析
工况介绍
第 1 次运行时间较长( 约 48 h) , 噪声较大, 停泵 后盘车很重 , 拆检发现叶轮和靠近联轴器端的止推 轴承严重磨损。一、 二级叶轮和止推轴承磨损方向 一致( 图 2) , 均表现为叶轮向一级进口端窜给 , 即外 观表现轴向力不平衡非常明显。将原来首级叶轮平 衡孔 8 mm 5 m m 扩为 10 m m 5 m m, 组装后 没有任何效果, 仅运行了 2 h 就出现了同样问题。