Magnetické čerpadlo se skládá ze tří částí: čerpadla, magnetického převodu a motoru. Klíčová součást, magnetický převod, se skládá z vnějšího magnetického rotoru, vnitřního magnetického rotoru a nemagnetického izolačního pouzdra. Když motor pohání vnější magnetický rotor k otáčení, magnetické pole může pronikat vzduchovou mezerou a nemagnetickými materiály a pohánět vnitřní magnetický rotor spojený s oběžným kolem k synchronnímu otáčení, čímž se realizuje bezkontaktní přenos energie a dynamické těsnění se mění na statické. Vzhledem k tomu, že hřídel čerpadla a vnitřní magnetický rotor jsou zcela uzavřeny tělesem čerpadla a izolačním pouzdrem, je zcela vyřešen problém "běhu, bublání, kapání a úniku", což eliminuje bezpečnostní riziko úniku hořlavých, výbušných, toxických a škodlivých médií přes těsnění čerpadla v rafinérském a chemickém průmyslu a účinně zajišťuje ochranu životního prostředí, bezpečnou výrobu a další potřeby.
1. Princip činnosti a konstrukční vlastnosti magnetického čerpadla
N párů magnetů (n je sudé číslo) je pravidelně uspořádáno a sestaveno na vnitřním a vnějším magnetickém rotoru magnetické převodovky tak, aby magnetické části tvořily kompletní spřažený magnetický systém. Když jsou vnitřní a vnější magnetické póly proti sobě, tj. úhel posunutí mezi oběma magnetickými póly je Φ = 0, magnetická energie magnetického systému je malá; když se magnetické póly natočí ke stejným pólům, tj. úhel posunutí mezi oběma magnetickými póly je Φ = 2π/n, magnetická energie magnetického systému je velká. Po odstranění vnější síly se magnetické póly magnetické soustavy odpuzují a magnetická síla obnoví magnet do stavu nízké magnetické energie. Pak se magnet pohybuje a pohání magnetický rotor k otáčení.
a. Vnitřní a vnější magnetická ocel
Permanentní magnet vyrobený z materiálu permanentního magnetu ze vzácných zemin má široký rozsah pracovních teplot (-45-400 ℃), vysokou koercitivitu, dobrou anizotropii ve směru magnetického pole a nedochází k demagnetizaci, když jsou stejné póly blízko sebe. Je dobrým zdrojem magnetického pole.
b. Izolační pouzdro
Při použití kovové izolační objímky se izolační objímka nachází v sinusovém střídavém magnetickém poli a na průřezu kolmém na směr magnetických siločar se indukují vířivé proudy, které se přeměňují na teplo. Výraz vířivých proudů je:. Mezi ně patří: Pe - vířivý proud; K - konstanta; n - jmenovité otáčky čerpadla; T - magnetický přenosový moment; F - tlak v distanční vložce; D - vnitřní průměr distanční vložky; - rezistivita materiálu; - pevnost materiálu v tahu. Při návrhu čerpadla jsou n a T dány pracovními podmínkami. Pro snížení vířivých proudů lze uvažovat pouze F, D atd. Izolační pouzdro je vyrobeno z nekovového materiálu F46 s vysokým měrným odporem a vysokou pevností, který je velmi účinný při snižování vířivých proudů. Zesilovací pouzdro je vyrobeno z leteckého materiálu PEEK (polyetheretherketon) s vysokou tlakovou odolností 3Mpa, který je nejlepší volbou pro dopravu médií s vysokou specifickou hmotností, jako je 98 koncentrovaná kyselina sírová a brom.
c. Kluzná ložiska
Mezi materiály kluzných ložisek magnetických čerpadel patří impregnovaný grafit, plněný polytetrafluorethylen, technická keramika atd. Vzhledem k tomu, že technická keramika má dobrou tepelnou odolnost, odolnost proti korozi a tření, jsou kluzná ložiska magnetických čerpadel většinou vyrobena z technické keramiky. Vzhledem k tomu, že technická keramika je velmi křehká a má malý koeficient roztažnosti, nesmí být vůle ložisek příliš malá, aby se předešlo nehodám se zadřením hřídele. Vzhledem k tomu, že kluzná ložiska magnetických čerpadel jsou mazána dopravovaným médiem, měly by být pro výrobu ložisek zvoleny různé materiály podle různých médií a provozních podmínek.
d. Ochranná opatření
Pokud jsou hnané části magnetického převodu přetížené nebo se rotor zasekne, hlavní a hnané části magnetického převodu se automaticky odpojí, aby chránily čerpadlo. V této době budou permanentní magnety na magnetickém převodu působením střídavého magnetického pole aktivního rotoru vytvářet vířivé ztráty a magnetické ztráty, což způsobí zvýšení teploty permanentních magnetů a prokluz a poruchu magnetického převodu.
e. Řízení průtoku chladicí a mazací kapaliny
Za chodu čerpadla je třeba malým množstvím kapaliny propláchnout a ochladit oblast prstencové mezery mezi vnitřním magnetickým rotorem a izolačním pouzdrem a třecí dvojicí kluzného ložiska. Průtok chladicí kapaliny je obvykle 2%-3% konstrukčního průtoku čerpadla. V oblasti prstencové mezery mezi vnitřním magnetickým rotorem a izolačním pouzdrem vzniká v důsledku vířivých proudů velké množství tepla. Při nedostatečném přívodu chladicí a mazací kapaliny nebo při zablokování proplachovacího otvoru bude teplota média vyšší než pracovní teplota permanentního magnetu, což způsobí, že vnitřní magnetický rotor postupně ztratí magnetismus a magnetický přenos selže. Pokud je médiem voda nebo kapalina na vodní bázi, lze udržovat nárůst teploty v oblasti prstencové mezery na 3-5 °C; pokud je médiem uhlovodík nebo olej, lze udržovat nárůst teploty v oblasti prstencové mezery na 5-8 °C.
2. Materiál a výběr
a. Čerpadlo obvykle používá korozivzdorné, vysokopevnostní technické plasty (F46). Pokud je úhel větší než 90°, používají se jako výrobní materiály (dovážené japonské PFA Daikin nebo americké PFA DuPont), nerezová ocel atd. Mají dobrou odolnost proti korozi a mohou chránit přepravované médium před znečištěním. Například část magnetického čerpadla řady CQB, která se dotýká dopravované kapaliny, je vyrobena z fluoroplastové slitiny odolné vůči chemikáliím. Fluoroplastová slitina se skládá z polyperfluoretylenu s ultravysokou molekulovou hmotností, který lze termoplastizovat, a jednoho nebo více dalších plastů, přičemž lze přidávat plniva. Například plastová slitina složená z polyperfluorethylenu s ultravysokou molekulovou hmotností a polytetrafluorethylenu, přičemž první z nich představuje 0,1% až 99,9% hmotnostních a druhá 99,9% až 0,1% hmotnostních. Vyrábí se metodou míchání suchého práškového ko-mletí nebo suchého práškového mokrého ko-mletí. Zpracovává se na různé výrobky lisováním za tepla nebo spékáním za studena, což překonává tok za studena a snadnou deformaci polytetrafluorethylenu a může prodloužit jeho životnost.
b. Ložiska magnetického čerpadla jsou ponořena v dopravním médiu a jsou mazána a chlazena dopravním médiem. V Číně se nejčastěji používají grafitová ložiska (ISC nebo SSIC). Grafit, zejména impregnovaný grafit, má dobré samomazné vlastnosti, tepelnou odolnost proti korozi, nízký koeficient tření a široký rozsah použití, ale grafit je křehký a má nízkou pevnost. Je velmi citlivý na ohyb hřídele a lokální přetížení, proto je třeba mu věnovat zvláštní pozornost. Třívrstvá kompozitní ložiska s ocelí jako matricí, porézním bronzem jako střední vrstvou a plastem jako povrchovou vrstvou mají vysokou pevnost v tlaku, nízký součinitel tření, stabilní rozměry a tlumení hluku a nárazů a v posledních letech se používají.
3. Výhody magnetických čerpadel
V porovnání s odstředivými čerpadly používajícími mechanické ucpávky nebo těsnicí kroužky mají magnetická čerpadla následující výhody.
a. Hřídel čerpadla se změní z dynamické ucpávky na uzavřenou statickou ucpávku, která zcela zamezuje úniku média.
b. Není nutné samostatné mazání a chlazení vodou, což snižuje spotřebu energie.
c. Pohon spojky se změní na synchronní odpor a nedochází ke kontaktu a tření. Má nízkou spotřebu energie, vysokou účinnost a účinky tlumení a snižování vibrací, což snižuje vliv vibrací motoru na čerpadlo a vliv kavitačních vibrací na motor při výskytu čerpadla.
d. Při přetížení dochází k vzájemnému prokluzu vnitřního a vnějšího magnetického rotoru, což má ochranný účinek na motor a čerpadlo.
4. Bezpečnostní opatření pro provoz
a. Zabraňte vniknutí částic
(1) Feromagnetické nečistoty a částice se nesmí dostat do magnetického přenosového zařízení a třecího páru ložiska.
(2) Po dopravě médií, která snadno krystalizují nebo se srážejí, je včas propláchněte (po zastavení čerpadla naplňte dutinu čerpadla čistou vodou a po 1 minutě chodu ji vypusťte), abyste zajistili životnost kluzného ložiska.
(3) Při dopravě médií obsahujících pevné částice je filtrujte na vstupu do průtokového potrubí čerpadla.
b. Zabraňte demagnetizaci
(1) Magnetický moment nemůže být navržen příliš malý.
(2) Měla by být provozována za stanovených teplotních podmínek a je přísně zakázáno překračovat teplotu média. Na vnější povrch magnetického izolačního pouzdra čerpadla lze nainstalovat platinové odporové teplotní čidlo, které detekuje nárůst teploty v oblasti prstencové mezery, aby se při překročení mezní teploty spustil alarm nebo vypnul.
c. Zabraňte suchému tření
(1) Je přísně zakázáno nečinně běhat.
(2) Je přísně zakázáno evakuovat médium.
(3) Když je výpustný ventil uzavřen, nemělo by čerpadlo běžet nepřetržitě déle než 2 minuty, aby nedošlo k přehřátí a poruše magnetického převodového zařízení.
5. Provozní postupy magnetického čerpadla
a. Postup spuštění čerpadla: před spuštěním otevřete vstupní ventil, naplňte čerpadlo přepravovanou kapalinou; uzavřete výstupní ventil; spusťte elektrický výtah, abyste zkontrolovali, zda je čerpadlo ve správném směru; po spuštění čerpadla by se měl pomalu otevřít výstupní ventil a poté, co čerpadlo dosáhne normálního provozního stavu, nastavte výstupní ventil na požadované otevření. Proveďte zkušební provoz po dobu 5 ~ 10 minut, pokud se nevyskytnou žádné abnormality, lze čerpadlo uvést do provozu.
b. Postup zastavení: zavřete výstupní ventil; odpojte přívod energie; zavřete přívod. Pokud se čerpadlo delší dobu nepoužívá, vyčistěte průtokový kanál v čerpadle a odpojte napájení.