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屏蔽泵原理、选用和维护

时间:2013-11-18 15:11来源:网络转载 作者:佚名 点击:
屏蔽泵是一种无密封泵,泵和驱动电机都被密封在一个被泵送介质充满的压力容器内,此压力容器只有静密封,并由一个电线组来提供旋转磁场并驱动转子。这种结构取消了传统离心泵具有的旋转轴密封装置,故能做到完全无泄漏。屏蔽泵把泵和电机连在一起,电动机的
屏蔽泵是一种无密封泵,泵和驱动电机都被密封在一个被泵送介质充满的压力容器内,此压力容器只有静密封,并由一个电线组来提供旋转磁场并驱动转子。这种结构取消了传统离心泵具有的旋转轴密封装置,故能做到完全无泄漏。屏蔽泵把泵和电机连在一起,电动机的转子和泵的叶轮固定在同一根轴上,利用屏蔽套将电机的转子和定子隔开,转子在被输送的介质中运转,其动力通过定子磁场传给转子。此外,屏蔽泵的制造并不复杂,其液力端可以按照离心泵通常采用的结构型式和有关的标准规范来设计、制造。
屏蔽泵的历史
屏蔽泵的发展可以追溯到1888年,当年前苏联的工程师就获得了屏蔽电传动的世界专利,但是直到1930年由于核工业对无泄漏泵的迫切需求,才使工程师们加速屏蔽泵的研究工作。当初屏蔽泵的发展基本上采用了下列三种方法:
第一种方法:在液体中加入金属微粒,该粒子由于磁场作用而将运动传递给液体;
第二种方法:在泵的叶轮上安装永久磁铁,该永久磁铁由外部的电磁线圈作用而旋转,将运动传递给液体;
第三种方法:将泵装入电动机内,使泵与电动机成为一个整体,使之在液体中旋转,将运动传递给液体。
虽然第一种方法实验成功了,可是由于液体内混有金属微粒,且无论在水力学还是在机械上都受到很大限制,投入实际使用问题太多,所以没有制造这种泵。直到1940年由工程师找到了第二种和第三种方法的具体解决方案,采取了衬非磁性材料隔离套的方法使电动机定子与输送介质隔离,这就好比把电动机装进罐头盒里,因此称为屏蔽泵。
在欧洲,首先由工程师研究了第二种方法,并制成了永久磁铁式泵,至今还在生产,但是由于隔离套的问题,不能制造大规格的屏蔽泵。
在美国,从1940年起才对第三种方法确立了具体的研究开发计划,并与1947年由美国CHEM PUMP公司制成了世界上最初的化工屏蔽泵原型,这种泵在研制初期只定位于化学工业用,后来为了满足核工业发展对大型屏蔽泵的需求,美国WESTING HOUSE公司开发并制造了核潜艇原子炉一次冷却水循环用屏蔽泵,随后又开发制造出给水循环泵。进入60年代以来,美国屏蔽泵技术发展很快,据统计从1960年到1966年,共有20万台屏蔽泵在美国使用。
在英国,最早的屏蔽泵是从潜水泵发展而来,从1900年开始,用于从井内输水的离心泵取代了蒸汽往复泵,但当时电动机安装在地面上,然后用长轴驱动井底的离心泵。到1930年开始把泵和电机装成一体放在井底,成为潜水泵。这种泵的电动机定子线圈由耐水绝缘电线缠绕,并在浸水的状态下使用,称为湿定子型潜水泵。根据这一原理,英国HAYWARD TYLER公司与1944年生产出了第一台用作锅炉高压给水循环的大型湿定子型屏蔽泵。之后该公司为了满足核工业的需求转而开始制造屏蔽泵。
在日本,1945年前后曾有工程师试图制造屏蔽泵,都由于制造技术不成熟而失败。1956年日本NIKKISO公司从美国CHEM PUMP引进屏蔽泵技术,并于1958年生产出了日本第一台屏蔽泵产品。随后日本富士电机公司从英国HAYWARD TYLER引进技术生产锅炉循环用高温高压屏蔽泵,西岛制作所也从德国KSB公司引进屏蔽泵技术,由于日本不断地从国外引进屏蔽泵技术,从而使其快速发展,并很快建立了自己的系列特色产品。据统计从1957年到1966年,在日本共有约1万台屏蔽泵在运转。
现在几乎所有发达的工业化国家都在大量制造屏蔽泵,例如:美国,英国,德国,法国,瑞典,前苏联,日本等国都有专业公司生产和制造屏蔽泵。从目前收集的资料看已经生产出了工作压力从真空到1000公斤,工作温度为-273℃~ +870℃,扬程为2m~1万m,流量为0.1~1×104m3/h,驱动功率为0.01~2000HP的屏蔽泵。
循环冷却
泵外循环
循环液体流动方向:输送的液体一部分从泵的吸入口→泵的排出口→循环管(→后端盖→后侧轴承与后侧轴套之间的间隙→定子屏蔽套与转子屏蔽套之间的气隙→前侧轴承与前侧轴套之间的间隙→叶轮的平衡孔→叶轮吸入口.有循环冷却管,当环境温度低于泵送液体的冰点时,则宜采用伴管等防冻措施,以保证泵启动方便
轴内循环
循环液体流动方向:泵体吸入口→叶轮→前端盖小孔(或连接体小孔)→定子屏蔽套与转子屏蔽套之间的间隙→后侧轴承与后侧轴套之间的间隙→后侧轴头螺栓通孔→轴通孔→叶轮.这样省却了平衡管。
另一少部分液体从电机腔→前仙轴承与轴套之间的间隙→叶轮平衡孔→叶轮吸入口。
循环液,对于轴承的润滑冷却以及电动机的冷却起着非常重要的作用。因此,在循环液中如果有杂质或流量不足时,就会导致发生故障。
屏蔽电泵的叶轮所产生的轴向推力,作用于前后推力盘上
屏蔽泵的优点屏、缺点 
(1)全封闭。结构上没有动密封,只有在泵的外壳处有静密封,因此可以做到完全无泄漏,特别适合输送易燃、易爆、贵重液体和有毒、腐蚀性及放射性液体。
(2)安全性高。转子和定子各有一个屏蔽套使电机转子和定子不与物料接触,即使屏蔽套破裂,也不会产生外泄漏的危险。
(3)结构紧凑占地少。泵与电机系一整体,拆装不需找正中心。对底座和基础要求低,且日常维修工作量少,维修费用低。
(4)运转平稳,噪声低,不需加润滑油。由于无滚动轴承和电动机风扇,故不需加润滑油,且噪声低。
(5)使用范围广。对高温、高压、低温、高熔点等各种工况均能满足要求。
屏蔽泵的缺点 
(1)由于屏蔽泵采用滑动轴承,且用被输送的介质来润滑,故润滑性差的介质不宜采用屏蔽泵输送。一般地适合于屏蔽泵介质的粘度为0.1~20mPa.s。 
(2)屏蔽泵的效率通常低于单端面机械密封离心泵,而与双端面机械密封离心泵大致相当。 
(3)长时间在小流量情况下运转,屏蔽泵效率较低,会导致发热、使液体蒸发,而造成泵干转,从而损坏滑动轴承。
泵的操作、巡检、维护、故障分析判断
排气(分开泵前和开泵后)
开泵前:打开入口阀,打开出口阀
正常运行:直到气排干净压力表稳定后,调整出口阀, [泵的出口压力表读数=泵的入口压+泵能增加的压力(由泵铭牌扬程换算)]
停泵:关电源。
巡检
屏蔽泵TRG表其原理
在屏蔽泵定子线圈上下(可理解为在一个水平放置的筒的上下)各埋设一线圈,两个线圈相连,但相位相反,转子转动,如“转子的中心线”与“两个线圈的几何中线=泵轴承中线”重合,则上下两个线圈分别感应大小相等但相位相反的电压,此时互相抵消,电流为0,表现为TRG表在0位,即绿区的最低处,当轴承磨损后转子中线偏移,此时上下线线圈感应电流不在大小相等,通过一定的处理后产生电流,TRG指针随电流的大小也变化,但如在绿区内,这种轴承磨损造成的转子便宜是可以接受的,转动的转子不会磨损屏蔽套,可继续运行,而当指针在黄区后,说明磨损在加剧,必须检修,更换轴承,在红区后,表明转子已经磨损了屏蔽套,此时必须解体检查屏蔽套是否完好,如磨损,请返厂维修,屏蔽泵日常维护中该表作用很大。由上可见,TRG表只检测轴承径向磨损,因为径向磨损后,才能造成转子中线便宜,转子的轴向偏移该表无法检测,但如果轴向偏移过大,会导致泵某个地方的磨损(不在详述),造成电流偏高,如有电流保护装置,则跳闸,但不会造成泵的损伤,一般更换推理盘及轴承即可解决。综上:TRG表和电流表是确认屏蔽泵是否良好运转的两扇窗口!
安装了变频器的屏蔽泵,不加变频器时TRG表正常(绿色),加了以后则显示红色,此时应仔细检查TRG表、变频器机柜是否接地良好。
TRG表指示说明 
TRG表指示及电泵状态
可能的故障
检查或处理方法
表针指示逐渐增加,指针不摆动或者运行状态差。
电源电压升高或者轴承磨损增加。
先检查端电压是否正常,再检查轴承磨损,如果超值则更换轴承。
表针摆动无规则,电泵流量、压力不稳,内部声音不正常或电机局部发热。
循环系统不正常,流量不足或有气泡。
检查循环液管路,检查电泵类型是否符合工艺要求。
表针突然上升到红色区域,表针摆动幅度增加,且有规则性波动,有时停机后再启动故障消失。
转子笼条涨开造成局部断条。
换同型号转子。
表针突然上升到红色区域,表针摆动幅度增加,且有规则性波动,伴随泵内声音不正常。
叶轮摇动、转轴弯曲、口环磨损。
拆机检查。
表针指示值大于0.75,运转不顺畅,流量、压力低。
电源相序接反。
检查电源相序并重接电源。
表针正常,运转不顺畅,流量、压力低;或运转正常,表针大于0.75。
模块三相电源与电动机端子的相序不一致。TRG与热元件线路接错。
检查模块三相电源线与电动机电源线相序是否对应,按正确相序接好。
表针指示0.5,一相电源为零。
断相。
检查电源线。
表针指示忽大忽小;或者摆动,且这种现象是短暂的。
管路混入异物或者介质有结晶和沉淀。
检查介质状况以及伴热情况。
电泵工作正常,电源线接反,表针始终大于0.75,有时停转一阶段,再启动故障消失。
模块或TRG表损坏或TRG系统回路有接地现象。
检查模块输入、输出电参数,检查电表点参数,检查模块、TRG表是否接地。
表针无指示或指示反向。
模块极性装反,;仪表损坏、模块选用错误。
检查仪表模块类型选用情况,模块安装孔以及仪表的极性对应。
表针在某位置不动。
卡针
维修
主电路端子对地绝缘为零,或者启动泵时跳闸了。
接线框损坏,模块损坏,主绕组损坏,TRG表与热元件接线错误
把模块及主绕组从接线架上拆下分别检查。
更换轴承,单靠监测器也不是绝对能判断正确的,新换轴承有可能在运行时出现以下情况:
冷态刚启动时,轴向和径向红区满格,此时不需要马上停机,可以将介质温度提升后,轴承和轴适应膨胀,振动变小。同时对于多数导热介质或导热油都存在氮气夹带或自身分解形成气体的情况,注意经常检查泵体排气情况,防止轴承出现干磨。
屏蔽泵轴承
屏蔽泵用碳化硅轴承按理来说使用寿命是比石墨的要长,但是对于新建或装置内杂质比较多的地方,碳化硅轴承往往在磨损破碎后,破损的碎片会把屏蔽套也磨损。而石墨轴承硬度比碳化硅要小,对机组的损害的要小。
屏蔽泵选型时的注意事项 
一般的屏蔽泵采用输送的部分液体来冷却电机,且环隙很小,故输送液体必须洁净。对输送多种液体混合物,若它们产生沉淀、焦化或胶状物,则此时选用屏蔽泵(非泥浆型)可能堵塞屏蔽间隙,影响泵的冷却与润滑,导致烧坏石墨轴承和电机。 
屏蔽泵一般均有循环冷却管,当环境温度低于泵送液体的冰点时,则宜采用伴管等防冻措施,以保证泵启动方便。 
另外屏蔽泵在启动时应严格遵守出口阀和入口阀的开启顺序,停泵时先将出口阀关小,当泵运转停止后,先关闭入口阀再关闭出口阀。 
采用屏蔽泵,完全无泄漏,有效地避免了环境污染和物料损失,只要选型正确,操作条件没有异常变化,在正常运行情况下,几乎没有什么维修工作量。屏蔽泵是输送易燃、易爆、腐蚀、贵重液体的理想用泵。
(责任编辑:admin)
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