1、应用于醋酸生产系统的磁力泵选型摘 要：针对醋酸生产系统高温、强腐蚀等特点进行综合考虑，提出了如何选择合适的磁力泵，减少了系统泄露的几率，达到了系统长期稳定运行的目的。 关键词：醋酸生产 磁力泵 磁性材料 新型材料 隔离罩 滑动轴承 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。泵轴、内磁转子被泵体、隔离套完全封闭。基于磁力泵的上述特点，我公司醋酸生产系统流程中大量采用无泄漏磁力传动泵，从而彻底解决了“跑
2、、冒、滴、漏”问题，消除了醋酸生产中易燃、易爆、强腐蚀、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。一、磁力泵的结构原理 我公司主要使用美国圣达因旗下 HMD 无泄漏磁力泵公司的 GS 系列磁力泵，其基本结构原理如图： 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 =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 =2/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
3、，带动磁转子旋转。 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。 二、泵选型原则 1.使所选泵的型式和性能符合装置流量、扬程、压力、温度、汽蚀余量、吸程等工艺参数的要求。 2.必须满足介质特性的要求 对输送易燃、易爆有毒或贵重介质的泵，要求轴封可靠或采用无泄漏泵，如磁力驱动泵（无轴封，采用
4、隔离式磁力间接驱动） 。 对输送腐蚀性介质的泵，要求过流部件采用耐腐蚀性材料，如氟塑料耐腐蚀泵。 对输送含固体颗粒介质的泵，要求对流部件采用耐磨材料，必要时轴封要采用清洁液体冲洗。 三、选型时注意事项 1.对于内外磁钢磁片的固定形式选择时，建议选择磁片与磁钢制作为整体式的，如果选择磁片镶嵌在磁钢上，磁力泵运行时间过长或者介质中带有杂物时，磁钢上的磁片会掉落或者损坏，修复或更换很困难。目前我公司醋酸系统使用磁钢与磁片为一体式，保证了磁力的均匀，同时也延长了磁钢的使用寿命。 2.选用磁力泵时建议最好选择带有温度监控装置（可对磁传动器内部摩擦 、轴承失效和内部润滑液不畅实施监测） 、防干转欠流保护器
5、 （可防止吸入口无液或液流不足）和振动检测器（监测轴承的振动情况） 。3.在工艺介质易结晶的情况下，不适宜选用磁力泵，由于工艺介质易结晶，很容使磁力泵的滑动轴承及磁钢磁片损坏。 四、磁性材料选择 磁性材料的选用各国基本认识统一，常用材料为钕铁硼（NdFeB）钕30%， 铁 68.7%， 硼 1.3%，1990 年出现，温度限制在 120内，目前国内磁力泵生产厂家使用材料工作温度低于 150； 钐钴 （SmCo）材料又分为 1.5 级和 2.17 级两种。1.5 级：钐 35%，钴 65%，最大温度 250，居里温度 523，一些国外和合资厂家使用；2.17 级：钐 25%，钴 50%，其它 2
6、5% （钛， 铁） ，最大温度 350，居里温度 750，最高等级，磁强度高。 对于我们醋酸系统，多数介质温度高于 140，同时由于隔离罩内存在涡流热，内部温度不止 250，选择钐钴 2.17 - 永磁铁作为内外磁钢永磁材料，能够满足工艺环境需求，保证磁力泵正常运行。 五、新型材料 1.泵体材料分金属、非金属两大类。对于醋酸生产系统，介质温度高低决定了选择金属不锈钢耐腐蚀性能的强弱，例如：介质温度 150，我们选择磁力泵的过流部分材料为 HB-3，而低于 120，我们可以选择HC-276，温度低于 80我们可以选择 316L。 2.非金属是专门为腐蚀性应用而研制的。它又分为 2 种情况。其一是
7、纯塑料泵，用纯聚丙稀或乙烯氟化物热塑铸模。其二是衬里泵，是目前流行的耐腐蚀泵内衬塑料的一种方法。一般泵体可用可锻铸铁制造，FEP、PP、PFA、PVDF、ETFE 无缝衬里。Magnetix 新的 MTA 系列无密封泵与其它衬里泵的关键优势是应用了它的先进 PFA 氟聚合物衬里，PFA 以它独特的广泛的耐化学剂腐蚀的能力，比 ETFE，PVDF 或其它非金属材料而闻名。 非金属材料也是可以适应醋酸生产系统的另一种选择。 六、隔离罩 1.隔离罩是密封的关键部件，它的破裂会导致流体泄漏发生灾难性的危害。单层金属封罩应用范围很广，尽管涡流会产生热量有能量损失，若采用高强度、高电阻材料可以限制到最小损
8、失，如：哈氏合金。 2.单层陶瓷 ZrO2（氧化锆）隔离罩，耐苛性溶液，酸的腐蚀，具有高硬度和良好的滑动性能，及高的机械强度和弹性（E=2 105N/mm2） ，已用于工作压力 250bar。但陶瓷罩壁厚较大，不能塑性加工。 3. 1999 年初获得美国专利的 IMO 泵，新的隔离罩用碳纤维与环氧树脂制造，厚度小于 2.8mm，与不锈钢法兰相联。适于操作压力 31bar、温度 232，传动扭矩 407Nm，在 3600r/min 下功率达 149kW。 我公司醋酸生产系统多台磁力泵选用哈氏合金（主要是 HC-276、HB-3）作为隔离罩材料，连续稳定运行时间超过 1 万小时。 七、滑动轴承 轴
9、与滑动轴承由高耐磨性 SiC 制造。干运转按惯例是无密封磁力泵的凶兆。精心的流体平衡设计，后部密封圈与叶轮孔联合作用，平衡液体轴向推力减小叶轮的压力。入口调整阀防止低流量时的预旋，减小湍流，保证低流量操作。两个烧结 SiC 轴承优化设计支承点，轴套中的螺旋槽帮助冲洗和润滑轴径，提供干运转 30min 的保证，可使操作者有时间调整系统，恢复正常运转，避免灾难性破坏。 八、结论 21 世纪化工生产应是符合生态环保，与大自然和谐共存的，磁力传动技术正是适应这一发展态势，在醋酸生产系统高温、强腐蚀、易燃、易爆的苛刻环境中力拔头筹，磁力泵的选型对系统安全稳定运行显得尤为重要。 参考文献 1 赵克中.磁力驱动技术与设备M.北京：北京化学工业出版社，2003，12. 2 罗飞.醋酸装置的材料选择与腐蚀控制J. 维纶通讯，2000， 20， （3）. 3 毛念林. 醋酸工业中使用的特殊材料. 石油化工设备技术， 1999，20， （6）. 作者介绍：陈慧聪（1984） ，男，工程师，青岛科技大学化学工程专业在读硕士研究生。
