永磁傳動技術在真空泵中的應用
永磁傳動成功應用之一是永磁聯軸器與泵的結合—磁力泵。國外泵業在八十年代最重要的技術進步是在無密封領域,工業發達國家加強了放射性污染的控制,公眾環境意識的增強,過程設備的管理者一直在關注改善裝置的安全性并且為操作人員凈化工作環境。工程介質的浪費和污水處理要花費昂貴的代價,無密封泵所具備的優勢已促使用戶在許多領域中選用這類泵。越來越多的泵制造商在其產品系列中增添了磁力傳動泵。
圖1 為一離心磁力泵的剖面模型。傳動部件由主動轉子(外磁轉子)與從動轉子(內磁轉子)組成。外磁轉子與電動機相聯,內磁轉子與葉輪軸相聯。主動、從動轉子的氣隙中裝有非磁性的隔離套,它與泵體聯接構成一個封閉空間,從動轉子浸在密封介質中,主動轉子在空氣中,構成截然分開的兩個空間,達到絕對密封效果。
圖1 磁力傳動離心泵
專門致力于磁力驅動泵的開發和生產的英國Howard 機械發展有限公司(HMD),1940 年就將第一臺無泄漏磁力泵推向市場。其后30 年中磁力泵的發展緩慢,應用范圍很有限,主要用于泵送對生命有威脅或極其危險的流體。此間該泵的價格較高,市場上出現過失敗或不可靠的產品,所以人們認為實在是不得已時才去選擇它。到了70 年代,化學工業的發展,磁力泵技術上的突破,可靠性和經濟性有了驚人的提高。使工程技術人員得出結論:在許多工藝操作系統中,它是最經濟的解決辦法。
1.電動機 2.磁聯軸器 3.隔板 4.葉輪 5.泵體
圖2 磁力傳動潛水泵
1985 年作者在國內首次將磁力傳動技術應用于潛水電泵中,獲國家實用新型專利。圖2 為一種面型永磁聯軸器連接的潛水泵結構圖。潛水電泵是電機與泵的一體化產品,在液面下工作,隔絕泵送流體與電機繞組、鐵心以及軸承等零件的接觸,解決了泵與電機之間密封的難題。它結構簡單,與常規泵相比零件數目減少,徹底解決了電機潮濕、腐蝕,增加了運行的可靠性與壽命。置于河流、湖泊、池塘、井下,用于農田澆灌、集體及個人用水;建筑工程給排水;船舶及國民經濟各部門。根據國內泵行業的調查,目前磁力泵國內生產量不足3000臺,除幾家與國外合資的企業外,大功率產品不多,缺少統一標準,無互換性,價格貴,可靠性差,沒有打開市場。
根據2000~2001 年度蘭化ABS 裝置統計結果,常規泵泄漏、故障等破壞率是無泄漏泵的6~8 倍,機械密封化工泵更換易損件的費用是相應無泄漏泵的3~5 倍。磁力泵雖然一次性投資較大,但修理費用僅為密封泵的30%~60%,大約4~5 年二者的費用基本相當。加之密封泵外泄的物料價格昂貴及環境污染、安全事故帶來的問題,大力推廣磁力漏泵技術勢在必行。
磁力泵應用的重點領域在石油化工行業。據統計,一個中型煉油廠有1000 多臺泵,一個石化廠有2000 多臺泵,為滿足國內外市場需要,石油化工公司成套設備向大型化發展,正在建設一批年產千萬噸級的煉油廠、百萬噸級的乙烯裝置。揚子、福建、天津60 萬噸/年大型乙烯裝置將陸續開工,燕化、揚子、齊魯、茂名、撫順等大中型乙烯裝置也將進行改擴建。另外,目前國內各煉廠運行的各種類型泵有許多已經陳舊老化,急需更新改造和升級。這為泵業發展開辟了新的市場。不妨算一筆賬,全國規模以上的泵制造廠達700 余家,假如產品的5~10%為磁力泵,磁材的主要應用領域將由音響轉移到傳動。僅石油、化工行業潛在市場需求量2~2.5 萬臺/年,每臺泵平均用磁性材料按2 kg 計,消耗凈磁材40t~50t,這是一個可觀的市場。