磁力泵在石化裝置中的應用與優化

　　磁力泵是一種將旋轉軸封轉化為無泄漏靜密封的機泵，在易燃、易爆、有毒有害的流體輸送領域應用較廣泛，尤其在石油化工中一些易汽化、易結晶、易燃易爆、度危害裝置中，磁力泵的應用能夠較好保證裝置的運行安全。

　　石化裝置的主要作用是生產加工柴油、煤油、汽油、瀝青、石蠟、硫磺 (天然氣的副產品) 、塑料、橡膠、纖維、化學品等一系列基礎化工原料, 絕大多數屬有毒、有害、易燃、易爆、腐蝕性物質, 只要有某一部位、某一環節發生故障或操作失誤, 就會牽一發而動全身, 發生事故時損失巨大。許多物料是高毒和致癌物質, 如苯、甲苯、氫氰酸、硫化氫、氰化鈉、液氯等, 這些物料的處置不當或發生泄漏, 會嚴重危害生態環境和導致人員傷亡;石化生產過程中還要使用、產生多種強腐蝕性的酸、堿類物質, 如氫氟酸、硫酸、鹽酸、堿類等, 設備腐蝕出現問題的可能性高。磁力泵是石油煉化配套裝置中不可或缺的一部分, 其無泄漏密封特性將風險限制在可控范圍, 運行安全系數高, 確保穩定生產。本文基于此, 就磁力泵在石化裝置中的應用與優化措施進行了探討。

　　一、磁力泵

　　(1) 原理。磁力泵通常采用永磁聯軸器無接觸的傳遞轉矩，完全密封無泄漏，主要由泵、磁力聯軸器、電動機三部分組成。當原動機帶動磁力聯軸器的外磁轉子旋轉時，磁力線透過間隙和不導磁的隔離套，作用在內磁轉子上，使泵轉子與電動機同步旋轉，實現無機械接觸地傳遞扭矩。由于液體被封閉在隔離套內，從而徹底解決了物料的泄漏問題，減少了污染，節約了能源，凈化環境，保護生產人員的身心健康。

　　(2) 運用。 (1) 高溫介質應用。高溫磁力泵通常使用2∶17釤鈷稀土永磁材料作為內外磁轉子的磁體材料，有效工作溫度可達到350℃，而采用渦流型異步磁力聯軸器設計的磁力泵，可以在450℃的高溫正常工作，并且無需進行任何冷卻措施，基于該特性，磁力泵在高溫介質中得以廣泛的應用，在各種導熱油等高溫流體泵送場所，可以有效的減少輸送成本，其無泄漏特性也能夠保證輸送過程的安全性。 (2) 腐蝕介質應用。傳統機械泵在使用過程中很難做到腐蝕介質的輸送，磁力泵經過試驗后發現其可以應用在腐蝕介質中，比如腐蝕性較強的硫酸、硝酸、鹽酸、醋酸等，利用對過流部件采用耐腐蝕材料設計，磁力泵就可以現實對流體的泵送運輸。 (3) 液氯輸送應用。液氯是一種危險系數較高的介質，磁力泵在輸送液氯介質的過程中通常需要采用雙保險密封技術進行運輸。利用采用雙保險密封技術主要就是在發生di一層密封系統被破壞后，及時將信息反饋到現場操作人員或系統，同時還能夠用第二層密封系統保障運輸安全，大大增強了液氯的泵送可靠性。 (4) 易結晶介質應用。易結晶介質是指介質溫度降低或低于環境溫度時容易出現凝固結晶的液體。此類物質在泵送過程中經常會因為操作人員的疏忽，如不注意保溫等因素導致液體凝固，使其機泵運行風險大大增加，而利用夾套保溫型的磁力泵就是為了防止泵送液體凝固，保障了磁力泵裝置運行可靠性。

　　二、石化裝置磁力泵的優化措施

　　磁力泵葉輪常采取軸向力自平衡設計，軸系零部件由滑動徑向軸承支撐，并且在支撐位兩端均設有滑動止推軸承，用于平衡磁力泵運行中的部分殘余軸向力，使磁力泵運行時處于一種軸向力自動平衡狀態，有效解決了磁力泵的軸向力平衡問題。在磁力泵的整個組成中，如果利用高強度碳化鎢合金滑動軸承能夠大大提高磁力泵的耐高溫性以及耐沖擊性，采用的鈦合金或哈氏合金隔離套也有著較高的承壓性能以及抗腐蝕性能。

　　磁力泵通常與工藝管道或各種裝置連接，協調運行，在使用過程中難免會因管道事故或操作不當出現空載、欠載或過載等現象，從而引起磁力泵軸系零部件損壞，特別是工藝工況一旦出現缺液、斷液或發生汽化引起空載、欠載時，由于無足夠介質潤滑冷卻磁力泵軸系零部件，從而產生溫度急速上升，將導致這些零部件特別是滑動軸承和磁轉子的損壞。基于磁力泵的工作特點，針對這些問題的優化設計也主要基于以上。

　　(1) 輕、過載保護。磁力泵在石化裝置中運行的時候經常會出現空載、欠載、過載、汽化汽蝕等各種故障問題，這些問題的存在會使得磁力泵發生嚴重故障，直接造成磁力泵內部零部件的損壞，影響石化裝置的運行。如給磁力泵的驅動電機安裝上監控保護器，則可免除上述事故的發生。電動機綜合保護器主要用于電力系統中電動機的欠、過載、斷相等故障保護，保護器通常與電動機回路的接觸器配合使用，通過相關設定可以較好地控制機泵在安全工作范圍內運行，從而避免或減少故障問題，是確保磁力泵運行正常的可靠性措施。當前電機機綜合保護器是磁力泵中應該范圍較大的一種保護方式，而且體積較小，安裝也比較簡便。

　　(2) 溫度傳感器。采用一體化溫度變送器，能夠實時監控磁力泵運行時內部溫度的變化，并將溫度信號轉變為電流信號傳至DCS控制系統，控制磁力泵的運行狀態。當前，一體化溫度變送器主要用來測量磁力泵泵腔內介質溫度和測量隔離套溫度，還有一些會起到測量軸承體滑動軸承溫度的作用。在測量過程中，如果溫度超過磁力泵的預定值就會關閉電機，起到保護電機以及磁力泵的作用。

　　(3) 復合過濾器。過濾與磁過濾合二為一的一種復合過濾器，是磁力泵吸入口管道中常用的附屬裝置，在液體輸送過程中，液體流經過濾器時，受到強力磁棒的磁力作用，物料中的鐵磁性雜質被吸附在磁棒套管上，從而有效清除泵送介質中含有的鐵磁性雜質，避免了鐵磁性雜質進入泵腔，延長磁力泵的使用壽命，在石化裝置中，復合過濾器是一種必備裝置，是保障液體清潔、延長其使用壽命的重要裝置。

　　(4) 泄漏監測。主要通過采用音叉液位開關進行磁力泵的泄漏監測，利用音叉液位開關在不同液體形態中產生不同振動頻率，并且該頻率變化由電子線路檢測出來輸出一個開關量，并可將該信號傳至DCS控制系統，進而起到監測和控制磁力泵運行姿態。音叉液位開關常在磁力泵尤其是多保險磁力泵中得以運用，在磁力泵輸送高危流體中起到了安全預警的功能，大大提高了磁力泵長久無泄漏安全運行的可靠性。音叉液位開關幾乎適用于所有液體介質，具有高/低故障安全限位開關，溢流或空運轉保護。音叉液位開關無活動部件，不需要進行維護和調整，也是保證磁力泵穩定性的重要環節。

　　(5) 循環冷卻。磁力泵在輸送高溫介質時，內外磁轉子的磁鋼需要更換成耐更高溫度永磁材料，當介質溫度超過250℃以上，由于泵運轉過程中，磁力線切割金屬隔離套會導致溫度進一步上升，因此高溫磁力泵應采用帶聯軸器的分體式結構，并對滾動軸承箱采取保冷措施，防止溫度傳遞到電動機，確保磁力安全穩定運行。

　　三、結語

　　綜上所述，磁力泵在石油化工中的應用越加普遍，在新技術的帶動下，必須要在充分了解磁力泵原理的基礎上，按照其工藝流程以及實際操作要求進行優化，實現磁力泵真正意義上的無泄漏無故障，不斷提高石化裝置的使用安全性。