磁力泵的選型及應(yīng)用知識(shí)
作者：磁力泵 來源：磁力泵 發(fā)布時(shí)間：2020-11-14
磁力泵在石化裝置中應(yīng)用廣泛，隨著國家對(duì)環(huán)保的要求越來越高，在輸送劇毒或極易燃介質(zhì)時(shí)，對(duì)磁力泵隔離套的優(yōu)劣及使用壽命提出更高的要求，第二層保護(hù)便開始越來越多的在磁力泵中被應(yīng)用。對(duì)磁力泵第二層保護(hù)的選型與應(yīng)用進(jìn)行了探討，仔細(xì)分析了節(jié)流襯套加迷宮迷封和節(jié)流襯套加機(jī)械密封等形式，得出了合理的選型設(shè)計(jì)。
無密封離心泵，可分為屏蔽泵與磁力泵，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上只有靜密封而無動(dòng)密封，在輸送有毒有害介質(zhì)時(shí)能保證一滴不漏[1]，從而實(shí)現(xiàn)零泄漏、零污染。隨著國家對(duì)節(jié)能環(huán)保要求的提高，無密封泵在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。如今在輸送有毒有害介質(zhì)時(shí)，無密封泵已基本取代傳統(tǒng)有密封泵；而在輸送劇毒或極易燃介質(zhì)時(shí)，近年來對(duì)無密封泵(特別是磁力泵)又提出了更高的要求，即第二層保護(hù)要求，而對(duì)第二層保護(hù)結(jié)構(gòu)形式的選擇又成了重中之重。
一、磁力泵第二層保護(hù)
1、國內(nèi)外主流石化標(biāo)準(zhǔn)對(duì)磁力泵第二層保護(hù)的規(guī)定
目前國內(nèi)石化標(biāo)準(zhǔn)SH/T3148—2016《石油化工無密封離心泵工程技術(shù)規(guī)范》對(duì)磁力泵第二層保護(hù)的方法有兩種形式:一種，當(dāng)采用磁力耦合器箱體作為第二層保護(hù)時(shí)，箱體應(yīng)按承壓密閉容器設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)和試驗(yàn)壓力值應(yīng)和泵殼相同，且其外軸和磁力耦合器箱體間應(yīng)設(shè)節(jié)流襯套和機(jī)械密封；第二種，當(dāng)采用雙隔離套結(jié)構(gòu)時(shí)，其外隔離套的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)壓力值應(yīng)和泵殼相同。
相比較以上兩種標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)SH3148標(biāo)準(zhǔn)主要對(duì)第二層保護(hù)的形式作出了比較具體的規(guī)定；而API685作為目前國際上比較通用的標(biāo)準(zhǔn)，則對(duì)第二層保護(hù)系統(tǒng)的一系列規(guī)定提出了低要求。而所有有悖于以上兩個(gè)規(guī)定的第二層保護(hù)形式，均是存在偏差或是不能接受的。
2、磁力泵第二層保護(hù)的結(jié)構(gòu)形式
目前國內(nèi)外磁力泵廠商普遍運(yùn)用的第二層保護(hù)結(jié)構(gòu)形式主要有以下三種。
一種，雙隔離套結(jié)構(gòu)。顧名思義就是比普通磁力泵多一個(gè)隔離套，由內(nèi)層和外層組成，之間形成一個(gè)環(huán)形的空腔，并配有破裂檢測儀表。當(dāng)內(nèi)隔離套破裂或其他原因有液體進(jìn)入空腔時(shí)，監(jiān)測儀表就會(huì)報(bào)警，這樣就能安全有效的起到二次保護(hù)作用，且能做到第二層保護(hù)零泄漏，應(yīng)用廠商有KlausUnion等。由此可見，雙隔離套結(jié)構(gòu)適合在介質(zhì)泄漏時(shí)，要求第二層保護(hù)做到零污染、零泄漏的裝置內(nèi)應(yīng)用。
在實(shí)際工程項(xiàng)目中，隔離套屬磁力泵的關(guān)鍵部件，加工精度要求特別高，國內(nèi)生產(chǎn)的隔離套相較國外存在不小差距，故很多項(xiàng)目中都要求隔離套原裝進(jìn)口，而且如果是金屬隔離套，一般需采用哈氏合金或鈦合金材質(zhì)，價(jià)格相當(dāng)昂貴，如果再加一個(gè)隔離套，對(duì)整個(gè)泵的成本會(huì)大幅增加。據(jù)調(diào)查，雙隔離套結(jié)構(gòu)首次投入成本一般約為單隔離套磁力泵的1.8倍。
由于磁力線通過外磁缸傳遞給內(nèi)磁缸并帶動(dòng)內(nèi)磁缸轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣，雙隔離套設(shè)計(jì)就需要切割兩層隔離罩，隔離套的厚度加大，則增加了內(nèi)外磁缸的間隙尺寸，這樣降低了磁傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩，增大了隔離套內(nèi)的渦流損失，從而導(dǎo)致整個(gè)磁力損失上升，機(jī)械效率相較單隔離套設(shè)計(jì)就降低更多，整個(gè)泵的用電負(fù)荷會(huì)隨之增加，直至影響長遠(yuǎn)的運(yùn)營成本。
第二種，節(jié)流襯套加機(jī)械密封結(jié)構(gòu)。這種第二層保護(hù)結(jié)構(gòu)是在隔離罩外面的腔體內(nèi)增加一個(gè)密封系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)在平時(shí)不起作用，因?yàn)楦綦x罩已經(jīng)是比較安全可靠的按照壓力容器制造的并且是靜止密封的封閉設(shè)備，只有當(dāng)隔離罩在非正常情況下出現(xiàn)損壞時(shí)，介質(zhì)從隔離罩里面泄漏出來后，第二層保護(hù)才會(huì)起到它的密封作用。
此結(jié)構(gòu)相對(duì)雙隔離套結(jié)構(gòu)成本會(huì)低一點(diǎn)，但對(duì)機(jī)械密封廠商的要求卻相當(dāng)高。比如介質(zhì)泄漏后，在機(jī)械密封所能維持的時(shí)間上，能做到API規(guī)定要求的廠商屈指可數(shù)，如某機(jī)械密封廠商JohnCrane能在磁力泵的隔離套破裂失效后，在泵運(yùn)行的情況下，能維持30min無泄漏；而在停泵情況下，能維持48h無泄漏。
此外，目前國內(nèi)機(jī)械密封廠商很少有和磁力泵廠商配合過的業(yè)績，加之磁力泵的隔離套與軸承箱間的空間有限，能加裝機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的磁力泵廠商也是寥寥無幾，導(dǎo)致買方在招投標(biāo)過程中很難找出三家或以上合適的制造廠商。目前應(yīng)用此第二層保護(hù)結(jié)構(gòu)的廠商有SundyneHMD泵等，但也只與個(gè)別進(jìn)口密封廠商有過配合業(yè)績。
另外還有一種第二層保護(hù)形式，即為節(jié)流襯套加迷宮密封。此迷宮密封結(jié)構(gòu)類似于第二種二次保護(hù)結(jié)構(gòu)，而又不同于唇封，對(duì)磁力泵的二次保護(hù)也能起到一定保護(hù)作用，但與國內(nèi)石化標(biāo)準(zhǔn)的要求有一定偏離。迷宮密封在結(jié)構(gòu)上較機(jī)械密封相對(duì)簡單且所需要的安裝空間較小，成本也更為低廉，應(yīng)用卻比較廣泛，主要應(yīng)用廠商有Hermetic等。
二、無密封泵的第二層保護(hù)
1、無密封泵的第二層保護(hù)原理
屏蔽泵因其自身結(jié)構(gòu)原因，自身帶有二次保護(hù)功能，在轉(zhuǎn)子屏蔽套破裂后，定子筒體能防止有毒有害介質(zhì)的外漏，而此時(shí)的定子筒體相當(dāng)于第二層隔離套，從而起到第二層保護(hù)的作用。
而磁力泵則不同，磁力泵傳動(dòng)主要由磁力耦合器來完成。磁力耦合器由內(nèi)外磁缸及隔離套等部件組成(如圖2所示)，是磁力泵的核心部件。除了磁力泵的磁力耦合器部分，其余結(jié)構(gòu)基本與普通帶密封離心泵相似。
當(dāng)磁力泵隔離套破裂后，有毒有害介質(zhì)就會(huì)向軸承箱側(cè)外泄，造成對(duì)環(huán)境的污染和人員的傷害，所以就需要我們對(duì)磁力泵提出第二層保護(hù)要求。而有了第二層保護(hù)，就能使磁力泵能在短時(shí)間內(nèi)或者永久防止介質(zhì)泄漏，即起到二次保護(hù)的作用。
2、磁力泵第二層保護(hù)的泄漏監(jiān)測儀表
泄漏監(jiān)測儀表一般有兩種配置，一種是對(duì)泄漏后易氣化的工藝介質(zhì)，一般采用壓力監(jiān)測器；而另一種對(duì)泄漏后為液態(tài)的工藝介質(zhì)，一般采用液位監(jiān)測探頭。通過這些泄漏監(jiān)測儀表的監(jiān)測，現(xiàn)場人員便可以馬上采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，及時(shí)對(duì)問題設(shè)備進(jìn)行檢查維護(hù)，以防止有毒有害介質(zhì)泄漏所造成的二次傷害。
三、磁力泵第二層保護(hù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用與討論
在國內(nèi)某8×104t/a乙苯/苯乙烯裝置中(采用中國石化兩級(jí)負(fù)壓絕熱乙苯脫氫制苯乙烯的技術(shù)，即ST的工藝包)，由于國家對(duì)環(huán)保要求的提高，對(duì)有毒有害介質(zhì)要求選用磁力泵，而對(duì)苯等劇毒介質(zhì)，磁力泵需要增加第二層保護(hù)，并需要配有音叉式液位探頭進(jìn)行液體泄漏監(jiān)測。而該項(xiàng)目經(jīng)過綜合考慮，所選磁力泵的第二層保護(hù)形式為節(jié)流襯套加迷宮密封形式，具體帶第二層保護(hù)磁力泵。
而對(duì)于雙隔離套結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用，一般是在一層隔離套破裂、介質(zhì)泄漏時(shí)，要求第二層保護(hù)做到零污染、零泄漏的石化裝置內(nèi)。如國內(nèi)某MDI(二苯基甲烷二異氰酸酯)項(xiàng)目中，存在大量輸送苯胺等介質(zhì)的磁力泵，而苯胺有急性中毒表現(xiàn)，一旦泄漏對(duì)現(xiàn)場的人員傷害巨大，所以要求做到零泄漏；
針對(duì)以上現(xiàn)場情況，后面經(jīng)過減小迷宮密封處徑向間隙，并在連接體和軸承箱體上增加冷卻水夾套，問題得以改善，設(shè)備至今運(yùn)行良好。但以后對(duì)迷宮密封結(jié)構(gòu)形式的第二層保護(hù)形式，特別是在重載磁力泵的應(yīng)用上，應(yīng)慎重選擇。
