一場關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
屏蔽泵的結構圖如圖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生于美國。
其實，屏蔽泵的發(fā)展還與核電技術的發(fā)展密切相關。
20世紀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計原理得到了實際應用。
此后不久，化學工業(yè)認識到這種泵的優(yōu)點。事實上，不斷增長的需求為屏蔽泵的制造創(chuàng)造了廣泛的經濟基礎。
到20世紀60年代，屏蔽泵已發(fā)展到標準化的程度。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，在過去的三十年中，機械軸封領域取得了很大進展。然而，自20世紀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。因此，傳統(tǒng)的密封泵并不總是“最佳可選用技術”。
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充滿的壓力容器內，此壓力容器只有靜密封。屏蔽泵的葉輪和電機的轉子固定在同一根軸上，利用屏蔽套將電機的轉子和定子隔開，轉子在被輸送的介質中運轉，其動力通過定子磁場傳遞給轉子。
當泵殼體內充滿液體時，由于葉輪的高速旋轉，葉片撥動液體旋轉，使液體產生離心力，在離心力驅使下液體沿葉片流道被甩向葉輪外緣，經蝸殼流向泵出口。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生壓差，液體在這個壓差的作用下不斷的補充到泵內，從而使泵連續(xù)不斷地輸出液體。
結構
屏蔽泵屬于離心泵的一種特殊型式，其泵頭結構與普通離心泵相同，區(qū)別在于驅動電機。屏蔽泵的電機完全封閉在隔離套或屏蔽套內，防泄漏主要依靠內部的防腐蝕屏蔽套。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、轉子、轉子屏蔽套、定子、定子屏蔽套、軸套、軸承、止推環(huán)等零部件組成。
圖1：屏蔽泵結構示意圖
1. 葉輪
它是屏蔽泵內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，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
電機內腔與泵的內腔相通，其中充滿了泵送介質，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，它需要用泵送介質來潤滑。
由于轉子較長，屏蔽泵需設前后兩只滑動軸承。屏蔽泵的滑動軸承較多地采用石墨材質。石墨滑動軸承與表面堆焊鎢、鉻、鈷等硬質合金或等離子噴涂氮化硅一類硬質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α級碳化硅材質或其它材質。
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，即定子屏蔽套和轉子屏蔽套。用來防止工作介質浸入定子繞組和轉子鐵芯，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生渦流，增加了功率損耗。對于屏蔽泵，其屏蔽套應選用耐腐蝕性好、強度高的非導磁材料，定子屏蔽套優(yōu)先選用哈氏合金。轉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（標準型）、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的安全性，屏蔽泵通常都設有下列保護裝置：
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。當屏蔽泵運轉時，可以通過軸承磨損監(jiān)測器隨時監(jiān)視軸承的運轉情況，當軸承磨損較大時就要停車檢修或更換軸承，在運轉時若發(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時，會造成軸承損壞。當流量大幅度下降時，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，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)測器或在電機內部裝有內壓保護器等，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。電機與泵一體化結構，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標準允許的接管載荷。
6） 可以無基礎、無需灌漿。對底板和基礎要求低，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。可以顯著節(jié)省管道成本。
7） 結構緊湊占地少。電機與泵一體化結構，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。轉子和定子各有一個屏蔽套，使電機轉子和定子不與介質接觸，即使屏蔽套破裂，也不會產生對外泄漏的危險。
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來潤滑軸承，因此潤滑性差的介質不宜采用屏蔽泵輸送。一般適用于屏蔽泵的介質粘度為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，會導致發(fā)熱、使液體汽化，而造成泵干轉，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
選用屏蔽泵時還應注意的事項：
1） 對于滑動軸承為石墨材質的屏蔽泵，應設軸承磨損監(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） 買方應留意屏蔽泵的排氣問題。重載荷屏蔽泵最好應為自排氣型；中、輕載荷屏蔽泵也宜為自排氣型。如果買方有經驗，且經買方同意，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”標簽，以提醒買方在開車前及維修前后手動排氣。
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