一場關(guān)于屏蔽泵的精彩闡述
2021-12-21 14:35:29力士霸泵業(yè)
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屏蔽泵簡史簡
屏蔽泵的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。1944年，海沃德、泰勒公司研制成功了濕式屏蔽泵，是世界上第一臺無密封泵，電機為濕式。1947年，第一臺干式屏蔽泵產(chǎn)生于美國。
其實，屏蔽泵的發(fā)展還與核電技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。
20世紀(jì)50年代，出于安全考慮，開發(fā)了全封閉運行回路。就在那時，自1914年以來就廣為人知的屏蔽電機的設(shè)計原理得到了實際應(yīng)用。
此后不久，化學(xué)工業(yè)認(rèn)識到這種泵的優(yōu)點。事實上，不斷增長的需求為屏蔽泵的制造創(chuàng)造了廣泛的經(jīng)濟基礎(chǔ)。
到20世紀(jì)60年代，屏蔽泵已發(fā)展到標(biāo)準(zhǔn)化的程度。在工業(yè)國家和發(fā)展中國家，人口不斷增長和生活水平不斷提高，需要創(chuàng)新技術(shù)來解決日益緊迫的環(huán)境保護問題。屏蔽泵越來越多地成為選擇的對象。
不可否認(rèn)，在過去的三十年中，機械軸封領(lǐng)域取得了很大進展。然而，自20世紀(jì)70年代中期開始，環(huán)境因素、行業(yè)整合和流程自動化變得越來越重要。正是在這種情況下，在廣泛的流體傳輸過程中，傳統(tǒng)的密封類型要么安全性不足，要么存在無法再容忍的污染和損失問題。
在很多情況下，密封支持和監(jiān)測系統(tǒng)的成本與潛在的成功不成比例。因為只要存在磨損，就一定會出現(xiàn)故障。在某些行業(yè)中，傳統(tǒng)密封的泵會危及人的生命和有形資產(chǎn)。因此，傳統(tǒng)的密封泵并不總是“最佳可選用技術(shù)”。
工作原理
屏蔽泵是一種無密封泵，泵頭和電機都被封閉在一只被泵送介質(zhì)充滿的壓力容器內(nèi)，此壓力容器只有靜密封。屏蔽泵的葉輪和電機的轉(zhuǎn)子固定在同一根軸上，利用屏蔽套將電機的轉(zhuǎn)子和定子隔開，轉(zhuǎn)子在被輸送的介質(zhì)中運轉(zhuǎn)，其動力通過定子磁場傳遞給轉(zhuǎn)子。
當(dāng)泵殼體內(nèi)充滿液體時，由于葉輪的高速旋轉(zhuǎn)，葉片撥動液體旋轉(zhuǎn)，使液體產(chǎn)生離心力，在離心力驅(qū)使下液體沿葉片流道被甩向葉輪外緣，經(jīng)蝸殼流向泵出口。在液體被甩向葉輪外緣的同時，葉輪入口中心處將形成真空，與進口管線中液體之間產(chǎn)生壓差，液體在這個壓差的作用下不斷的補充到泵內(nèi)，從而使泵連續(xù)不斷地輸出液體。
結(jié)構(gòu)
屏蔽泵屬于離心泵的一種特殊型式，其泵頭結(jié)構(gòu)與普通離心泵相同，區(qū)別在于驅(qū)動電機。屏蔽泵的電機完全封閉在隔離套或屏蔽套內(nèi)，防泄漏主要依靠內(nèi)部的防腐蝕屏蔽套。屏蔽套采用密封焊接，保證定子繞組和轉(zhuǎn)子鐵芯不浸入工作液體。屏蔽泵不用加油潤滑，其軸承是靠泵送介質(zhì)循環(huán)潤滑，這就決定了中心軸為空心軸，以便于潤滑工作液的回流。
屏蔽泵主要由泵體（蝸殼）、葉輪、軸、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子屏蔽套、定子、定子屏蔽套、軸套、軸承、止推環(huán)等零部件組成。
圖1：屏蔽泵結(jié)構(gòu)示意圖
1. 葉輪
它是屏蔽泵內(nèi)傳遞能量給液體的唯一元件，葉輪用鍵固定在軸上，隨軸由原動機帶動旋轉(zhuǎn)，通過葉片將原動機的能量傳給液體。葉輪的作用是將原動機的機械能直接傳給液體，以增加液體的靜壓能和動能（主要增加靜壓能）。
2. 軸承
電機內(nèi)腔與泵的內(nèi)腔相通，其中充滿了泵送介質(zhì)，而與外界隔絕。因此，屏蔽泵的軸承不同于普通離心泵組的軸承，它需要用泵送介質(zhì)來潤滑。
由于轉(zhuǎn)子較長，屏蔽泵需設(shè)前后兩只滑動軸承。屏蔽泵的滑動軸承較多地采用石墨材質(zhì)。石墨滑動軸承與表面堆焊鎢、鉻、鈷等硬質(zhì)合金或等離子噴涂氮化硅一類硬質(zhì)合金制成的軸套組成摩擦副。
也有些屏蔽泵廠商，采用純燒結(jié)α級碳化硅材質(zhì)或其它材質(zhì)。
圖2：帶外部冷卻器的屏蔽泵
3. 屏蔽套
屏蔽泵通常有兩個屏蔽套，即定子屏蔽套和轉(zhuǎn)子屏蔽套。用來防止工作介質(zhì)浸入定子繞組和轉(zhuǎn)子鐵芯，其厚度一般為0.4～0.7mm。由于屏蔽套的存在，使電機定子和轉(zhuǎn)子之間的間隙加大，造成屏蔽電機的性能下降，同時在屏蔽套中還會產(chǎn)生渦流，增加了功率損耗。對于屏蔽泵，其屏蔽套應(yīng)選用耐腐蝕性好、強度高的非導(dǎo)磁材料，定子屏蔽套優(yōu)先選用哈氏合金。轉(zhuǎn)子屏蔽套一般選用哈氏合金或奧氏體不銹鋼。
4. 屏蔽泵的類型
根據(jù)被輸送液體的溫度、壓力、有否顆粒和粘度高低等不同要求，屏蔽泵一般可分為基本型（標(biāo)準(zhǔn)型）、逆循環(huán)型、高溫型、高融點型、高壓型、自吸型、液下型、泥漿型、高壓管路型，以及專為船舶、核電站、儲能和吸收制冷裝置用的各種類型屏蔽泵。泵部分可以是單級或多級設(shè)計，泵葉輪（或多級泵上的葉輪）安裝在共用泵和電機軸的懸臂端；安裝方式分為立式和臥式兩種。
圖3：高壓型屏蔽泵
泵保護系統(tǒng)
為提高使用壽命和運轉(zhuǎn)的安全性，屏蔽泵通常都設(shè)有下列保護裝置：
1. 軸承磨損監(jiān)測器
軸承磨損監(jiān)測器有機械式、電氣式、機械電氣式等型式。當(dāng)屏蔽泵運轉(zhuǎn)時，可以通過軸承磨損監(jiān)測器隨時監(jiān)視軸承的運轉(zhuǎn)情況，當(dāng)軸承磨損較大時就要停車檢修或更換軸承，在運轉(zhuǎn)時若發(fā)生軸承損壞則立即停車。?
2. 電流保護器??
屏蔽泵在無液情況下空運轉(zhuǎn)時，會造成軸承損壞。當(dāng)流量大幅度下降時，電流也會大大降低，此時電流保護器可自動動作而停機。同樣，在負(fù)載過大時，電流增加較多，電流保護器也會動作，自動切斷電流，使電機停止運轉(zhuǎn)，防止事故發(fā)生。?
除以上兩種保護裝置外，如果需要，屏蔽泵還可配熱交換能力監(jiān)測器、液面監(jiān)測器或在電機內(nèi)部裝有內(nèi)壓保護器等，以滿足不同用途屏蔽泵安全保護的需要。
屏蔽泵優(yōu)缺點
與傳統(tǒng)的API 610泵相比，具有很多優(yōu)點：
1） 無泄漏。電機與泵一體化結(jié)構(gòu)，全部采用靜密封，使泵完全無泄漏。
2） 低噪聲。電機取消了冷卻風(fēng)扇、無滾動軸承，泵處于低噪聲（靜音）運行。
3） 無需對中。可像閥門或過濾器一樣安裝于管路上，安裝方便快捷。
4） 不需要加潤滑油。由于無滾動軸承，故不需要加注潤滑油（脂）。
5） 屏蔽泵的設(shè)計允許管口載荷明顯高于同等API 610泵，歐洲屏蔽泵制造商能夠提供三到四倍API 610標(biāo)準(zhǔn)允許的接管載荷。
6） 可以無基礎(chǔ)、無需灌漿。對底板和基礎(chǔ)要求低，歐洲制造商建議不要固定屏蔽泵底板，而允許其隨管道浮動?？梢燥@著節(jié)省管道成本。
7） 結(jié)構(gòu)緊湊占地少。電機與泵一體化結(jié)構(gòu)，非常緊湊，體積小、重量輕、占地少。
8） 維護成本低。易損件少（無動密封），運行及維護成本低。
9） 安全性高。轉(zhuǎn)子和定子各有一個屏蔽套，使電機轉(zhuǎn)子和定子不與介質(zhì)接觸，即使屏蔽套破裂，也不會產(chǎn)生對外泄漏的危險。
10） 使用范圍廣。對高溫、高壓、低溫、高熔點等各種工況均能滿足要求。
屏蔽泵的缺點：
1） 由于屏蔽泵采用泵送介質(zhì)來潤滑軸承，因此潤滑性差的介質(zhì)不宜采用屏蔽泵輸送。一般適用于屏蔽泵的介質(zhì)粘度為0.1 mPa·s～20 mPa·s。
2） 如果長時間在小流量工況下運行，屏蔽泵的效率較低，會導(dǎo)致發(fā)熱、使液體汽化，而造成泵干轉(zhuǎn)，進而損壞滑動軸承。
3） 屏蔽泵的效率通常會低于普通離心泵。
屏蔽泵選用注意事項
選用屏蔽泵時還應(yīng)注意的事項：
1） 對于滑動軸承為石墨材質(zhì)的屏蔽泵，應(yīng)設(shè)軸承磨損監(jiān)測儀表。監(jiān)測儀表的具體形式（機械式、電氣式、機械電氣式等）由買賣雙方共同商定。?
2） 屏蔽泵使用時，應(yīng)定期檢查電流、軸承磨損情況、是否滲漏運行、是否平穩(wěn)、振動和噪聲是否正常等。
3） 買方應(yīng)留意屏蔽泵的排氣問題。重載荷屏蔽泵最好應(yīng)為自排氣型；中、輕載荷屏蔽泵也宜為自排氣型。如果買方有經(jīng)驗，且經(jīng)買方同意，才允許采用手動排氣型。對于手動排氣型無密封離心泵，賣方必須在泵的醒目之處懸掛“警示”標(biāo)簽，以提醒買方在開車前及維修前后手動排氣。
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