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技术资料

磁力驱动齿轮泵、磁力驱动齿轮泵工作原理、使用范围、注意事项 磁力驱动泵
http://yuanci.wang网址;http://www.n50m.com    文章来源;磁铁  作者;luoye78          2015-10-02 23:14:50

磁力驱动齿轮泵、磁力驱动齿轮泵工作原理、使用范围、注意事项 磁力驱动泵

 magnetic drive pump,一种无泄漏泵。指以磁力偶合器隔离传动,一般为旋转工作泵。磁传动部分由内外磁转子组成; 隔套将内磁转子及介质与外磁转子隔绝 ; 外磁转子由电机驱动 ,转动时利用磁稠合特性带动内磁转子旋转 ,完成非接触的力矩传递 ,从而达到驱动泵的目的。 隔套将内磁转子及介质与外磁转于完全隔绝 ,从而磁驱动泵有别于其它机械密封泵 ,无动密封 ,只有静密封 ,从根本上解决了流程中机械密封泵的跑 、冒 、滴、漏问题 ,做到了完全无泄漏。 磁力泵 ,结构简单紧凑。 采用独特的润滑及冷却回路 ,一部分工艺液体自润滑及冷却传动部件 , 省去了机械密封泵所需的冷却 、 冲洗 、急冷等繁杂的管蹈系统。设计入口压力最大可至30MPa,机械密封泵很难做到这一点。 磁力泵 ,运行安全可靠 ,噪音低 ,无泄漏 ,工艺现场清洁安全 ,是真正意义上的工业环保型产品 。磁力偶合器的一半(内磁铁)装于泵轴上,并以非铁磁性材料制成的隔离罩密封在泵体内;另一半(外磁铁)装于电机轴上,在隔离罩外以磁力带动内磁铁旋转驱动泵工作。故无泄漏。其轴承以自润滑材料制造,并以被送液体进行润滑。适于输送不含颗粒的有毒有害、易燃易爆、强腐蚀性和贵重的液体。
采用独立的润滑系统,且与被送液体隔离的结构,适于输送含颗粒、浆状的物料及高温液体(450℃)。
● 适用范围:
NYP高粘度泵,NYP系列内啮合转子泵是根据石油、化工、涂料、油脂、医药、染料、食品等行业的需求,研制开发的新型容积式泵,由于该产品可选用不同的材质和其独特的结构,因此广泛应用于不同性质、不同粘度的介质输送。
适用介质温度:-10℃ - 200℃(NYP0.78和NYP2.3的适用温度为-10℃ - 80℃)。
适用介质粘度:1.0cst - 300,000cst(NYP0.78和NYP2.3的适用粘度为1.0cst - 10,000cst)
● 结构:
NYP磁力驱动高粘度泵,泵主要有内、外转子、轴、泵体、前盖、托架、密封、轴承等组成。密封有机械密封和填料密封两种形式,对于高温、高粘稠度及腐蚀性较强的介质,选用填料密封。
输送易结晶物料时,在前盖和泵体上可设计带有保温夹套,工作时通过蒸汽保温融化。从主轴外伸端向泵看为顺时针旋转。
● 产品优点:
(1)输送液体平稳,无脉动、振动小、噪音低。
(2)有很强的自吸性能。
(3)正确选用零件材料,可输送多种有腐蚀性的介质,使用温度可达200℃。
(4)内外转子转向相同,磨损小,使用寿命长。
(5)泵的转速与流量呈线性函数关系,可适当改变转速来改变泵的流量。
(6)特别适用高粘稠度介质的输送。
结构特点

1.隔离套

在采用金属隔离套时,隔离套处于一个正弦交变的磁场中,在垂直于磁力线方向的截面上感应出涡电流并转化成热量。涡流的表达式为:其中Pe-涡流;K—常数;n—泵的额定转速;T-磁传动力矩;F-隔套内的压力;D-隔套内径; 一材料的电阻率; —材料的抗拉强度。当泵设计好后,n、T是工况给定的,要降低涡流只能从F、D等方面考虑。选用高电阻率、高强度的非金属材料制作隔离套,在降低涡流方面效果十分明显。

2.永磁

由稀土永磁材料制成的永磁体工作温度范围广(-45-400℃),矫顽力高,磁场方向具有很好的各向异性,在同极相接近时也不会发生退磁现象,是一种很好的磁场源。

3.冷却润滑液流量的控制

泵运转时,必须用少量的液体对内磁转子与隔离套之间的环隙区域和滑动轴承的摩擦副进行冲洗冷却。冷却液的流量通常为泵设计流量的2%-3%,内磁转子与隔离套之间的环隙区域由于涡流而产生高热量。当冷却润滑液不够或冲洗孔不畅、堵塞时,将导致介质温度高于永磁体的工作温度,使内磁转子逐步失去磁性,使磁力传动器失效。当介质为水或水基液时,可使环隙区域的温升维持在3-5℃;当介质为烃或油时,可使环隙区域的温升维持在5-8℃。

4.滑动轴承

磁力泵滑动轴承的材料有浸渍石墨、填充聚四氟乙烯、工程陶瓷等。由于工程陶瓷具有很好的耐热、耐腐蚀、耐摩擦性能,所以磁力泵的滑动轴承多采用工程陶瓷制作。由于工程陶瓷很脆且膨胀系数小,所以轴承间隙不得过小,以免发生抱轴事故。

由于磁力泵的滑动轴承以所输送的介质进行润滑,所以应根据不同的介质及使用工况,选用不同的材质制作轴承。
(1)目前已开发并投入使用磁力驱动泵功率已达 185Kw ,流量500m3/h,扬程 500m ,转速 1480r/min,代表着中国磁力驱动泵最先进水平。
(2)采用了获国家发明奖的推拉磁路设计技术 ,将泵的入口压力提高到 15MPa 的高压下仍可正常工作 ,达到国际先进水平。
(3)解决了国内复杂的工业系统中易散性物料的泵送问题 ,已广泛应用于油田 、炼油 、石油化工、化学制品 、制药等行业。
(4)在磁力驱动泵的研究生产应用领域积累了丰富的经验 ,获得多项国家级部级科研成果 ,拥有国家实用型专利产品十一项。
(5)与国内竞争对手相比 ,可以提供优质的产品及强有力的服务,与国外竞争对手相比,拥有备配件的及时供应及相对低廉的价格。
(6)产品性能参数可满足各类工艺过程要求,符台1S02858和 AP1610标准 。
(7)可提供卧式 、立式 、低温 、高温和高压型的各种全属及非金属泵。
磁力驱动泵应用领域:

随着环境保护愈来愈受到全球的重视及相应环保法规的颁布实施 ,磁力 驱动泵因 无泄漏 、静密封和低噪音 ,解决了 工业系统中易散性物科的泵送问题 ,从而被誉为环保型的高科枝产品 。 近几年来 , 磁力驱动泵发展势头强劲 , 正逐步职代相同性能的机械密封泵 ,已被广泛应用于油田 、炼油 、石油化工 、化学制品 、化肥、核电 、冶金 、食品和制药等工业系统中 ,输送不含固体颗粒的易燃 、易爆 、有毒的介质及不允许密封污染的介质。 不适宜输送含有铁磁性物质的介质。
磁力泵概述
磁力泵由泵、磁力传动器、电动机三部分组成。关键部件磁力传动器由外磁转子、内磁转子及不导磁的隔离套组成。当电动机带动外磁转子旋转时,磁场能穿透空气隙和非磁性物质,带动与叶轮相连的内磁转子作同步旋转,实现动力的无接触传递,将动密封转化为静密封。由于泵轴、内磁转子被泵体、隔离套完全封闭,从而彻底解决了“跑、冒、滴、漏”问题,消除了炼油化工行业易燃、易爆、有毒、有害介质通过泵密封泄漏的安全隐患,有力地保证了职工的身心健康和安全生产。
磁力泵的工作原理http://www.n50m.com/
将n对磁体(n为偶数)按规律排列组装在磁力传动器的内、外磁转子上,使磁体部分相互组成完整藕合的磁力系统。当内、外两磁极处于异极相对,即两个磁极间的位移角Φ=0,此时磁系统的磁能最低;当磁极转动到同极相对,即两个磁极间的位移角Φ=2π/n,此时磁系统的磁能最大。去掉外力后,由于磁系统的磁极相互排斥,磁力将使磁体恢复到磁能最低的状态。于是磁体产生运动,带动磁转子旋转。
5.保护措施

当磁力传动器的从动部件在过载情况下运行或转子卡死时,磁力传动器的主、从动部件会自动滑脱,保护机泵。此时磁力传动器上的永磁体在主动转子交变磁场的作用下,将产生涡损、磁损,造成永磁体温度升高,磁力传动器滑脱失效。

磁力泵的优点同使用机械密封或填料密封的离心泵相比较,磁力泵具有以下优点。

1.泵轴由动密封变成封闭式静密封,彻底避免了介质泄漏。

2.无需独立润滑和冷却水,降低了能耗。

3.由联轴器传动变成同步拖动,不存在接触和摩擦。功耗小、效率高,且具有阻尼减振作用,减少了电动机振动对泵的影响和泵发生气蚀振动时对电动机的影响。

4.过载时,内、外磁转子相对滑脱,对电机、泵有保护作用。

磁力泵的注意事项
1.防止颗粒进入

(1)不允许有铁磁杂质、颗粒进入磁力传动器和轴承摩擦副。(2)输送易结晶或沉淀的介质后要及时冲洗(停泵后向泵腔内灌注清水,运转1min后排放干净),以保障滑动轴承的使用寿命。 (3)输送含有固体颗粒的介质时,应在泵流管入口处过滤。

2.防止退磁

(1)磁力矩不可设计得过小。(2)应在规定温度条件下运行,严禁介质温度超标。可在磁力泵隔离套外表面装设铂电阻温度传感器检测环隙区域的温升,以便温度超限时报警或停机。

3.防止干摩擦

(1)严禁空转。(2)严禁介质抽空。(3)在出口阀关闭的情况下,泵连续运转时间不得超过2min,以防磁力传动器过热而失效。 3.不可用在有压力的系统中

由于磁力泵泵腔中存在一定的间系及磁力泵内使用的是“静轴承”,由此该系列泵绝不可以使用在有压力的系统中,正压与负压均不可行。

(一)因磁力泵轴承的冷却和润滑是靠被输送的介质,所以绝对禁止空运转,同时避免在工作中途停电后再启动时所造成时空载运转。

(二)被输送介质中,若含有固体颗粒,泵入口要加过滤网:如含有铁磁质微粒,需加磁性过滤器。

(三)泵在使用中环境温度应小于40℃,电机温升不得超过75℃。

(四)被输送的介质及其温度应在泵材允许范围内。工程塑料泵的使用温度<60℃,金属泵的使用温度<100℃,输送吸入压力不大于0.2MPa,最大工作压力1.6MPa,密度不大于1600Kg/m3,粘度不大于30X10-6m2/S的不含硬颗粒和纤维的液体。

(五)对于输送液为易沉淀结晶的介质,使用后应及时清洗,排净泵内积液。

(六)磁力泵正常运行1000小时后,应拆检轴承和端面动环的磨损情况,并更换不宜再用的易损件。

磁力泵常见故障问题分析
1.磁力泵因气蚀而导致的问题:泵产生气蚀的原因主要有泵入口管阻大、输送介质气相较多、灌泵不充分、泵入口能头不够等原因。气蚀对泵的危害最大,发生气蚀时泵剧烈振动,平衡严重破坏,将导致泵轴承、转子或叶轮损坏。这是磁力泵故障发生的常见原因。

2. 无介质或输送介质流量小:使转子主轴与稳定轴承干摩,烧碎轴承。磁力泵是由输送介质给滑动轴承提供润滑和冷却的,在没有开入口阀或出口阀的情况下,滑动轴承因无输送介质润滑和冷却而导致高温从而损坏。

4. 隔离套损坏:磁力泵的磁力联轴器是由泵所输送介质冷却的,如果介质中有硬质颗粒,很容易造成隔离套划伤或划穿,有时如果维护方法不当也有可能造成隔离套的损坏。
1.与工况的关系
磁力驱动器的磁转矩Tc与回转半径R和磁钢体积V(或面积S)成正比。当增大回转半径R时,磁钢体积V也同时增大,此时,可适当减小磁钢体积V,来保证达到设计磁转矩Tc值。但涡流热又与回转半径R3成正比,所以,回转半径R的增大,有可能导致涡流热增大而恶化工作状态。因此一般的设计原则是:
1)选用钕铁硼磁钢,在工况温度≤80℃,转速≤1000rpm,压力≤0.5MPa时,或选用钐钴磁钢,在工况温度≤200℃,转速≤1000rpm时,尽量采取大回转半径R,力求减小外转子悬臂长度,节省磁钢材料;反之,则只能采取尽量小的回转半径R,靠单一的增加转子轴向长度即增加磁钢体积的办法来保证设计磁转矩值。
2)若工况属于高温、中高压、高转速情况,如300℃、3000rpm、5MPa,则设计时,必须先考虑采取何种冷却措施,然后在保证设计磁转矩的前提下,优化结构设计至最佳长径比。
3)冷却方式一般采用强制风冷、双层隔离罩水循环冷却两种方式。
其中强制风冷,一般在中、高压工况时,涡流热不大但又不能忽略且无法采用双层隔离罩的情况下采用;其特点是,不额外增加磁钢用量,对大磁矩设计结构,一般为细长型结构,冷却装置的外设辅助零部件较多,要求设备周边环境通风条件良好。
双层隔离罩水循环冷却,一般是通过增大磁钢气隙tg,以求保证隔离罩夹层的流导足够截面积,为保证设计磁矩,此时要增大磁钢体如厚度和长度等,但因有可靠的冷却措施,涡流热可忽略不考虑,因此,可按照大回转半径R进行设计,相对来讲又可减少磁钢用量。
2.关于电机特性简介
我们知道,变频器对电机可实施任意转速的调节,但那只是对电机在启动过程中而言,在工作状态下,其最低转速不应低于其额定转速的60%左右,否则,电机的输出转矩将随着外载的增大而迅速减小,致使将电机“闷死”。如有的客户设计一台磁力反应釜,其工作转速外150rpm,选用同步转速为 1000rpm的电机,他想不加减速机而用变频器直接调节到150rpm的转速进行工作,这显然是不可能实现的,在此情况下,一旦负荷波动,电机转速就要迅速降低,此时就有烧毁电机的危险!
3.设计最大静态磁矩的设定
最大磁矩应以设备的轴功率为依据设定,但多数用户无法提供准确的轴功率值,所能提供的一般是配用电机功率和工作转速。
在没有减速机环节的工况下,配用电机的输出转矩与转速成反比,但配用电机功率一旦确定,其最大输出转矩就是一个确定的值,此时,设计最大磁转矩值的设定,一般等于或小于该值。如:选用18.5kw-4级电机,其同步转速为1500rpm,
则 额定输出转矩为:Te=18.5x9550/1500=117.78Nm
则该电机的最大转矩为Tmax=2.2Te=259.11 Nm
设计最大静磁转矩Tc≤Tmax=259.11 Nm
这种设计主要是从保护电机方面考虑
以上是从设计最大磁转矩的上限值设定作了解释,至于下限的设定,则必须与驱动器的总体结构结合起来综合考虑,并通过反复优化设计、计算后确定,在以后的文章中逐渐向用户介绍,在此不做赘述。
4.设计特点
综上所述,磁力驱动器的设计过程,是一个综合考虑、反复计算、优化结构的设计过程,其最终目的是,以最少的磁钢用量达到额定磁矩设计值,这是衡量磁力驱动器效率的一项重要指标。同时也是能否降低制造成本的关键所在!另外,设计中还要考虑如何确保与用户设备联结精度的可靠性、和简练性——这与磁力驱动器的使用性能、可靠性及使用寿命密切相关!


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