В насосном производстве насосы обычно подразделяются на две основные группы: обычные герметичные насосы и насосы без уплотнений.
Первая группа содержит насосы, которые нуждаются в уплотнительной системе, как правило, в виде механического уплотнения.
Вторая группа включает в себя все типы и модели насосов без уплотнений; эти насосы не требуют уплотнения. Насосы с магнитным приводом являются важным классом насосов без уплотнений. Они используются для услуг, в которых утечки не могут быть допущены или жидкости трудно герметизировать.
Насосы с магнитным приводом, также известные как насосы с магнитной связью, отличаются от традиционного типа перекачки тем, что электродвигатель (привод) соединен с насосом магнитными средствами, а не прямым механическим валом. Насос работает через приводной магнит, который исключает любое уплотнение вала, требуемое насосом. Это очень большое преимущество. С другой стороны, насосы с магнитным приводом не могут использоваться в некоторых областях применения и имеют ограничения по номинальной мощности.
В данной статье рассматриваются насосы с магнитным приводом в технологических установках и их характеристики, преимущества и недостатки.
Насосы с магнитным приводом
Насосы с магнитным приводом обычно используются там, где утечка перекачиваемой жидкости представляет большой риск, например, с агрессивными или опасными жидкостями, экзотическими материалами, кислотами, щелочами, коррозийными веществами, загрязнителями и токсичными веществами. Они также используются для сверхчистых жидкостей и трудноуплотняемых жидкостей. Герметичные насосы, применяемые для этих видов услуг, могут со временем протекать или требовать сложных, дорогостоящих двойных уплотнений для предотвращения утечки опасных/сложных жидкостей в атмосферу, что может привести к угрозе безопасности и повышенным требованиям к техническому обслуживанию.
Еще одно важное применение насосов с магнитным приводом относится к сложным жидкостям; например, некоторые жидкости могут кристаллизоваться на торцах уплотнений, что затем может привести к их отказам. Чтобы избежать этого, к уплотнению должна быть подключена постоянная система промывки. Это, однако, может увеличить расходы на техническое обслуживание, герметизацию промывочных жидкостей и потребление энергии. Лучшим решением для этих сложных услуг является использование насоса с магнитным приводом.
Насосы с магнитным приводом доступны в большинстве металлургических предприятий и материалов, металлических и неметаллических. Насосы с полимерной футеровкой используются также потому, что они обеспечивают повышенную коррозионную стойкость. Варианты полимерного покрытия включают политетрафторэтилен (PTFE), перфторалкокси алканы (PFA) и поливинилиденфторид (PVDF). Эти выровнянные или неметаллические варианты обычно используются для обычных температур, ниже 90°C в качестве грубой индикации. Металлические насосы с магнитным приводом были использованы для еще более высоких температур.
Современные втулочные подшипники для применения в насосах с магнитным приводом должны иметь гладкие поверхности, будь то специальная обработка поверхности втулок или покрытие для достаточного снижения коэффициента трения, что обеспечивает более длительные периоды безопасной эксплуатации в условиях сухого хода. Сухой ход может возникнуть из-за широкого спектра неисправностей и неправильных операций. Тепловыделение от сухих условий эксплуатации — это режим номер один отказа для насосов с магнитным приводом. Современные подшипниковые материалы обычно в два раза прочнее обычного карбида кремния, что гарантирует, что они не будут скомпрометированы даже в самых суровых условиях эксплуатации.
Для успешного выполнения своей задачи смазки и охлаждения рециркулированный поток должен постоянно оставаться в жидкой фазе во всех точках. Область для беспокойства — это область магнитной связи, где интенсивное тепло может вскипятить жидкость. Поэтому для этих областей необходима прочная конструкция и достаточная скорость потока. Определяющими факторами для предотвращения фазового перехода являются массовый расход, теплоемкость и локализованное давление в любой точке системы. Детали, связанные с рециркуляционным потоком, будут влиять на переменные массового расхода и локализованного давления.
Чтобы действовать как смазка, перекачиваемая жидкость должна поддерживать надлежащую толщину пленки (по крайней мере, несколько микрон) при рабочей температуре и нагрузке, иначе подшипники втулки будут испытывать сильный износ. Многие жидкости, такие как горячая вода и большинство растворителей, не обладают этим свойством и не могут действовать как смазка. С другой стороны, если не обеспечивается достаточное давление или расход жидкости через подшипники и другие критические зоны, это приводит к перегреву этой зоны, что может стать серьезной проблемой. Результатом может быть вспыхивание жидкости и потенциальная потеря смазывающей способности при повышении температуры жидкости и снижении вязкости.
Недостатки и ограничения
Поскольку насосы с магнитным приводом используют магниты для передачи крутящего момента и мощности от приводного узла к рабочему колесу, эти насосы имеют некоторые ограничения. Например, когда магнитные материалы подвергаются воздействию температур выше их порога, они могут начать терять свой магнетизм. Поэтому температурные характеристики каждой услуги являются критическим фактором. Некоторая энергия теряется в магнитной связи. Это в первую очередь связано с некоторым магнитным сопротивлением. В результате этого и некоторых других эффектов типичный насос с магнитным приводом обычно менее эффективен, чем обычные центробежные насосы.
Существуют некоторые ограничения в номинальной мощности, поскольку очень большая или мощная магнитная муфта не является ни осуществимой, ни экономически эффективной. При выборе этих насосов всегда следует учитывать ограничения мощности и крутящего момента.
Одним из основных ограничений насосов с магнитным приводом является риск, связанный с пересыханием. Поскольку перекачиваемая жидкость будет действовать как смазка и охлаждающая жидкость, в случае сухого хода подшипник и некоторые другие детали могут перегреться и в конечном итоге получить повреждения. В сервисах и приложениях с риском сухого хода не следует использовать насосы с магнитным приводом.
Магниты должны быть правильно подобраны, чтобы момент отрыва магнитной муфты не превышался во время запуска или во всех других потенциальных переходных рабочих случаях. При превышении крутящего момента отрыва магнитная муфта между приводом и ведомыми узлами теряется, и рабочее колесо перестает вращаться, что означает, что насос должен быть отключен, чтобы позволить магнитам восстановиться. Эти насосы также чрезвычайно чувствительны к переходным случаям, таким как низкие потоки и работа вблизи запорной головки.
Насосы с магнитным приводом для жидкостей, содержащих твердые вещества
Насосы с магнитным приводом имеют очень ограниченные возможности обработки твердых частиц. Перекачиваемая жидкость должна быть чистой, иначе твердые частицы будут собираться в проходах, окружающих Магнит, и в узких допусках подшипников, таких как между втулками. Это будет мешать работе насоса и вызывать проблемы, иногда даже сбои. Кроме того, твердые частицы будут изнашивать подшипники и другие компоненты.
- Читайте на Автофокусе — Центробежный насос: история изобретения и принцип работы (Gl)
