磁力泵原理及常见故障处理

郭映岐

摘要：本文介绍了磁力泵的基本工作原理和结构分类，总结了国内外在磁体排列方式、运行监控、数值分析等方面的研究现状。重点分析磁力泵常见故障，如泵体漏料、打料慢、泵振动大和操作或安装不当等，给出经验类实用型的判断故障方法和常用处理措施。

关键词：磁力泵；故障；处理措施

磁力泵是应用永磁体的磁力实现力矩的传递，即通过磁力偶合器(永磁联轴器)将电机输出的转矩传递给叶轮，达到输送介质目的的一种新型泵。具有设计合理、工艺先进、全密封、无泄漏、耐腐蚀的特点，其叶轮轴轴承多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。

磁力驱动泵由泵、磁力传动器、电机3部分组成；主要材料有不锈钢、增强聚丙稀，工程塑料等。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基本同步旋转，实现动力的无接触传递，将动密封转化为静密封。因此磁力泵是一种无泄漏泵，由于泵轴、内磁转子被泵体、隔离套完全封闭，从而彻底解决“跑冒滴漏”问题，消除了石油化工行业“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。

1 磁力泵分类

和传统泵相比，磁力泵主要由三部分组成：泵体、电动机和驱动装置。由于泵体和其它普通化工泵泵体区别不大，所以现在对磁力泵的研究主要集中在驱动装置部分。磁力驱动泵种类繁多，在多种条件下可以替代应用，至今为止仍没有人做过明确的分类，在参考大量资料的基础上，可简单归类如下：

按泵送流体的工作原理不同分为磁力驱动离心泵、磁力驱动齿轮泵和磁力驱动螺杆泵等。

按所适用的工作条件分为普通磁力泵、高温磁力泵和耐腐蚀磁力泵等。

按磁力驱动原理不同分为永磁同步传动磁力泵和感应式异步传动磁力泵。

2 磁力泵研究现状

2.1 内、外磁体的排列方式

为了减小磁通的损失（漏磁），通常采用聚磁布置的形式。把永磁体排列为圆筒形，轴向长度Lb与磁体分布直径DC之比值称为永磁体的长径比。研究表明，永磁材料时间稳定性与永磁体长径比Lb/DC有关。根据理论分析和试验研究知，当传递转矩的最大静磁矩在300N•m以下时，磁转子的长径比取 0.2～2；300～500N•m 时，长径比取 0.5～2.5；500N•m 以上时，长径比取 0.8～3。同时为满足一定转矩的要求，可采用多排聚磁排布。为了进一步减小漏磁，可考虑采用在相邻两磁极间加入切向磁化磁体的方法或采用渐变磁路系统。

2.2 磁力泵的高温问题

磁力泵中的驱动装置主要有同步磁传动和异步感应环两种结构形式。同步磁传动技术在工业上的应用已经超过了半个世纪，经过不断的理论分析和实验研究以及工业实践，此技术已趋于成熟，但在高温条件下永磁体的磁性能显著下降直至超过磁体的居里温度磁性消失（消磁）以及磁体与磁轭粘接所采用的粘结剂发生热老化，粘接强度降低，会使磁力泵运行失效，造成巨大的经济损失，直接成为永磁传动发展的一个障碍，常用永磁材料出现消磁时温度都很低，最高很难超过 350℃。

2.3 磁力泵的监控 

由于磁力泵结构的特殊性和科技发展的制约，对磁力泵的运行监控起步较晚，而且设备简单，监控不够全面，没能及时地预测内部情况，从而遭受了许多不必要的经济损失。目前对磁力泵监测的最大难点是传感器的选型和安装、信号的引出。丹东克隆集团和大连苏尔寿泵及压缩机有限公司在滑动轴承上设置温升和磨损的监测控制装置，当轴承温度升高到400～450℃时或轴承单边磨损量为0.04～0.10mm 时，装置就会自动断电、停车并同时进行声光报警。

3常见故障处理

3.1 泵振动大

泵振动大、发出闷声响、感觉频率高，这一现象基本上是电机轴承的问题，轴承磨损失效或缺油，或者轴承走内圈或走外圈，一般轴承走外圈的可能性大一些。另外泵体内部运转部件磨损也会造成这样，但是因为泵体内部轴承以自润滑材料制造，并以被送液体进行润滑，泵轴采用硬质材料，而且泵轴和轴承只有在泵启动和停止的短时间内才会短暂接触，所以基本上不考虑这一原因，除非泵经过长时间空泵或闷泵运行。

3.2 打料慢

打料慢、压力低、电流低，造成这种现象的原因很多。磁力泵的内磁转子和外磁钢的磁性降低，使泵的实际转速达不到额定转速；泵经过长时间空泵或闷泵运行，引起泵内料温超高，使叶轮热熔不能吸料，或是叶轮定位方孔变圆打滑，形成虚转，叶轮的转速达不到泵轴的转速，从而使进料速度降低；另外就是物料内有杂质，局部或全部堵塞了叶轮的进料口，使料液很难进入叶轮完成输送。

3.3泵体漏料

泵体漏料，这绝大部分是由于隔离套破损引起的。隔离套破损一般是泵内部磁转子锈蚀膨胀撑破包塑，然后连续碰擦致隔离套所致；还有可能就是泵经过长时间空泵或闷泵运行，引起泵内料温超高，使隔离套热熔破损。隔离套密封面O形橡胶圈弹性降低、泵盖紧固螺丝紧固力不足或不均匀，也是泵体滴漏的原因。有一种可能不易被发现，那就是泵盖的氟合金和铁基剥离破裂，且裂纹和剥离距离极小。

3.4操作或安装不当

操作不当使泵超流量运行，前面所述的全部现象都有可能会出现。操作不当使进口阀或出口阀长时间忘记调节或打开，也会使泵失效，甚至造成生产事故!比如安装不当会造成电流、振动噪声等，设备磨损也会超过正常范围。像泵的附属管道、设施的支架安装不当，使其重量直接附着于泵体上或者管道固定有问题，流体冲击使管路抖动影响泵体，泵安装不牢固、不水平等，也都是造成磁力泵不正常的罪魁祸首。

3.5滑磁现象

当泵在运行过程中出现过载或转子卡死时，磁力传动器的主、从动部件会自动滑脱，此时从动部件不随主动部件同步运转，造成脱磁。其特征是：

①泵出口压力下降。

②泵的电机电流下降。

③磁力连动器处温度快速上升。

长时间运转使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，使磁力传动器磁力失效，同时也对泵的滑动轴承造成损坏。

造成磁力泵滑磁的原因有：

①原来使用的是筒带泵，泵的出口管线为DN100。更换泵后要求出口管线为DN65。但由于施工难度较大，仍采用原DN100管线。这样操作泵时，难于控制泵出口的阀门开启度，容易造成泵超负荷运行，产生滑磁。

②由于液化气的密度随着温度、压力变化较大，在使用磁力泵输送液化气时，泵的工况变化较大，使泵产生气蚀的可能性增加而产生滑磁。

③操作人员的责任心不到位，在泵运转过程中不能及时掌握储罐的液位，使泵抽空产生滑磁。

④磁力矩设计过小。

⑤没有及时对泵的磁力联轴器磁套进行清理，磁套附着物较多，使磁力下降，造成运转过程中出现滑磁。

要解决滑磁对泵的损坏，当泵发生滑磁后应及时停止泵的运行。

结语：磁力泵从产生到现在，由于其自身的特点及和屏蔽泵相比所具有的经济实用性，越来越被人们所重视。磁力泵技术的发展与磁性材料、结构学、制造工艺学、电磁学以及有限元分析软件的进步是密不可分的。目前，磁力泵的性能指标可达 350KW、450℃及 25MPa 的水平。随着技术的发展和创新，磁力泵技术必将迎来新的突破

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