法國(guó)AZF復(fù)合肥工藝是用管式反應(yīng)器將硫酸、硫酸、氨等液體混合后噴灑在物料上，生產(chǎn)企業(yè)需要使用大量濃硫酸，一般的機(jī)械密封泵使用時(shí)間短，泄漏風(fēng)險(xiǎn)大，巡檢人員的安全隱患高。我們經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)比各種無(wú)泄漏泵，最終使用自主研究的磁豐泵業(yè)的磁力泵取得了成功。我公司年消耗硫酸約10萬(wàn)噸，為93%濃硫酸，原使用的是襄樊五二五泵業(yè)公司制造的HE50-32-250型硫酸泵（位號(hào)：13P250A），該泵的設(shè)計(jì)流量14m3/h、揚(yáng)程63m，密封形式為機(jī)械密封；由于泵揚(yáng)程較高，泵承受的壓力有時(shí)高達(dá)1.5MPa，機(jī)械密封經(jīng)常被“沖壞”，冬季密封更換的頻率更高。由于密封更換頻率高，導(dǎo)致泵的維修量較大、浪費(fèi)了硫酸、污染了環(huán)境，并且密封的“損壞時(shí)刻”不可預(yù)測(cè)，巡檢工人時(shí)時(shí)提心吊膽。為了改變這個(gè)狀況，我公司與襄樊磁豐泵業(yè)公司胡嚴(yán)先生聯(lián)合開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出了改進(jìn)型硫酸泵—IHM50-32-250型磁力驅(qū)動(dòng)無(wú)密封化工離心泵，該泵從2004年6月在我公司進(jìn)行試驗(yàn)使用，經(jīng)過(guò)了炎熱夏季和寒冷冬季的考核，到達(dá)了預(yù)想的設(shè)計(jì)效果。
我們研究了大量的無(wú)泄漏泵，包括屏蔽泵、磁力泵、容積式隔膜泵、電磁泵等。最終選型定為磁力泵。磁力泵是通過(guò)分別裝在泵軸和電機(jī)軸上的內(nèi)、外磁轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的磁力，將電機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞給泵軸，進(jìn)而帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)輸送硫酸。當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)端外磁轉(zhuǎn)子通過(guò)隔離套與泵軸端內(nèi)磁轉(zhuǎn)子相互吸引，帶動(dòng)泵軸與葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)。內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子磁鐵數(shù)量一樣，從而形成對(duì)應(yīng)的磁極關(guān)系而同步轉(zhuǎn)動(dòng)。該泵以隔離套法蘭靜密封代替機(jī)械動(dòng)密封，從而解決和避免了硫酸的泄漏問(wèn)題。
在新設(shè)計(jì)的磁力泵結(jié)構(gòu)中（如圖1所示），我們用薄壁UB6材料隔離套將泵的工作介質(zhì)與外界完全隔離開(kāi)，把液體完全封閉在隔離套內(nèi)，沒(méi)有動(dòng)密封，從而實(shí)現(xiàn)完全無(wú)泄漏。我們只利用了磁力傳動(dòng)器來(lái)傳遞動(dòng)力，以靜密封代替?zhèn)鹘y(tǒng)泵設(shè)計(jì)中的動(dòng)密封。IHM50-32-250型磁力驅(qū)動(dòng)無(wú)密封化工離心泵，電機(jī)軸與泵軸之間由原來(lái)的軸承箱加聯(lián)軸器改為用永久磁鐵磁力耦合聯(lián)軸器進(jìn)行無(wú)接觸傳動(dòng)，內(nèi)、外磁轉(zhuǎn)子通過(guò)UB6“隔離套”隔開(kāi)，泵不再需要機(jī)械密封，由于“隔離套”通過(guò)法蘭安裝在泵蓋上，所以泵不會(huì)有泄漏；并且，由于“隔離套”的厚度可以通過(guò)定期測(cè)厚探傷決定是否更換，不像機(jī)械密封損壞那樣不可預(yù)測(cè)。需要注意的是，隔離套厚度的選擇要適中，一般2mm為宜，過(guò)厚會(huì)大大傳動(dòng)效率，過(guò)薄又容易磨損泄漏。
我們的磁力泵的工作介質(zhì)為強(qiáng)酸，因此磁力泵泵體內(nèi)所有零件都需采用Cr30材料，其滑動(dòng)軸承選用碳化硅材料制造。由于磁場(chǎng)的作用，泵在運(yùn)行時(shí)金屬隔離套內(nèi)會(huì)產(chǎn)生很大的渦流熱，我們?cè)诖帕Ρ迷O(shè)計(jì)中加入了自潤(rùn)滑冷卻回路。硫酸介質(zhì)從泵的高壓區(qū)流出，經(jīng)過(guò)內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與隔離套之間的空隙進(jìn)入隔離套底部，再由泵軸的中心孔返回到泵的低壓區(qū)。這樣該泵無(wú)須配備獨(dú)立的潤(rùn)滑和冷卻水系統(tǒng)，對(duì)于軸承、磁力聯(lián)軸器、隔離套等部件也不需要外加冷卻系統(tǒng)，這樣又降低了生產(chǎn)能耗。該泵由原來(lái)的聯(lián)軸器帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)變成同步旋轉(zhuǎn)，不存在接觸和摩擦，功耗小、效率高，傳到效率達(dá)到98%以上，且具有阻尼減振作用，減少了電動(dòng)機(jī)振動(dòng)對(duì)泵的影響和泵發(fā)生氣蝕振動(dòng)時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響。機(jī)械傳動(dòng)泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于是硬連接，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng)和噪聲。而我們磁力泵采用磁力聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)振動(dòng)小，噪聲低，運(yùn)行平穩(wěn)，大大延長(zhǎng)了泵的運(yùn)轉(zhuǎn)周期。所以該泵只要聯(lián)軸器找正良好、泵腔內(nèi)不進(jìn)入大塊異物，長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)就不會(huì)出現(xiàn)故障，泵運(yùn)行的可靠性大大提高。
我公司該工位泵原來(lái)配用18.5kW電機(jī)，現(xiàn)在配用22kW電機(jī)，在達(dá)到設(shè)計(jì)流量14m3/h、揚(yáng)程63m時(shí)，電機(jī)工作電流原來(lái)為33A，現(xiàn)在為38A，其他工況沒(méi)有變化。通過(guò)改造電能消耗略有增加，但維修成本大大降低。需要重點(diǎn)注意的是輸送的硫酸內(nèi)雜物要少，可在泵入口增加過(guò)濾網(wǎng)，防止碳化硅軸承磨蝕損壞。另外，隔離套內(nèi)為永磁鐵，應(yīng)避免高溫退磁，效率下降，所以要求運(yùn)行時(shí)硫酸不能過(guò)稀，維修是不要用水直接沖洗沾有濃硫酸的聯(lián)軸器，避免產(chǎn)生太多的反應(yīng)熱。
經(jīng)過(guò)近10年的實(shí)際使用，該磁力泵沒(méi)有發(fā)生任何故障，為我公司連續(xù)生產(chǎn)創(chuàng)造了很好的條件，也大大地減少了維修工作，省去了維護(hù)保養(yǎng)及油脂潤(rùn)滑等工作，避免了因更換密封導(dǎo)致的硫酸浪費(fèi)和環(huán)境污染，最主要的是避免了硫酸傷人的安全事故。該泵泵體、葉輪等與原泵通用，可以在原泵基礎(chǔ)上改造，平時(shí)使用也不再頻繁更換機(jī)械密封，節(jié)約了資金。磁力驅(qū)動(dòng)無(wú)密封化工離心泵在我公司已成功使用，該泵在AZF工藝的復(fù)合肥企業(yè)硫酸泵工位應(yīng)大力推廣使用。
參考文獻(xiàn)
[1]趙德成.磁力泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及使用與維修[J].中國(guó)氯堿，1999（4）：35-36.