Η μαγνητική αντλία αποτελείται από τρία μέρη: μια αντλία, μια μαγνητική μετάδοση και έναν κινητήρα. Το βασικό εξάρτημα, η μαγνητική μετάδοση, αποτελείται από έναν εξωτερικό μαγνητικό ρότορα, έναν εσωτερικό μαγνητικό ρότορα και ένα μη μαγνητικό χιτώνιο απομόνωσης. Όταν ο κινητήρας οδηγεί τον εξωτερικό μαγνητικό ρότορα σε περιστροφή, το μαγνητικό πεδίο μπορεί να διαπεράσει το διάκενο αέρα και τα μη μαγνητικά υλικά, οδηγώντας τον εσωτερικό μαγνητικό ρότορα που συνδέεται με την πτερωτή σε σύγχρονη περιστροφή, πραγματοποιώντας τη μετάδοση ισχύος χωρίς επαφή και μετατρέποντας τη δυναμική στεγανοποίηση σε στατική στεγανοποίηση. Δεδομένου ότι ο άξονας της αντλίας και ο εσωτερικός μαγνητικός ρότορας περικλείονται πλήρως από το σώμα της αντλίας και το χιτώνιο απομόνωσης, το πρόβλημα της "λειτουργίας, των φυσαλίδων, της στάγδην ροής και της διαρροής" επιλύεται πλήρως, εξαλείφοντας τον κίνδυνο ασφάλειας από τη διαρροή εύφλεκτων, εκρηκτικών, τοξικών και επιβλαβών μέσων μέσω της στεγανοποίησης της αντλίας στη διύλιση πετρελαίου και τη χημική βιομηχανία και εξασφαλίζοντας αποτελεσματικά την προστασία του περιβάλλοντος, την ασφαλή παραγωγή και άλλες ανάγκες.
1. Αρχή λειτουργίας και δομικά χαρακτηριστικά της μαγνητικής αντλίας
Ν ζεύγη μαγνητών (το n είναι ζυγός αριθμός) είναι κανονικά τοποθετημένα και συναρμολογημένα στον εσωτερικό και εξωτερικό μαγνητικό ρότορα του μαγνητικού κιβωτίου ταχυτήτων, έτσι ώστε τα μαγνητικά μέρη να σχηματίζουν ένα πλήρες συζευγμένο μαγνητικό σύστημα. Όταν οι εσωτερικοί και οι εξωτερικοί μαγνητικοί πόλοι είναι αντίθετοι μεταξύ τους, δηλαδή η γωνία μετατόπισης μεταξύ των δύο μαγνητικών πόλων είναι Φ = 0, η μαγνητική ενέργεια του μαγνητικού συστήματος είναι χαμηλή- όταν οι μαγνητικοί πόλοι περιστρέφονται προς τους ίδιους πόλους, δηλαδή η γωνία μετατόπισης μεταξύ των δύο μαγνητικών πόλων είναι Φ = 2π/n, η μαγνητική ενέργεια του μαγνητικού συστήματος είναι μεγάλη. Μετά την αφαίρεση της εξωτερικής δύναμης, οι μαγνητικοί πόλοι του μαγνητικού συστήματος απωθούνται μεταξύ τους και η μαγνητική δύναμη θα επαναφέρει τον μαγνήτη σε κατάσταση χαμηλής μαγνητικής ενέργειας. Στη συνέχεια, ο μαγνήτης κινείται και οδηγεί τον μαγνητικό ρότορα σε περιστροφή.
a. Εσωτερικός και εξωτερικός μαγνητικός χάλυβας
Ο μόνιμος μαγνήτης από υλικό μόνιμου μαγνήτη σπάνιων γαιών έχει ευρύ φάσμα θερμοκρασιών λειτουργίας (-45-400 ℃), υψηλή συνθετική ικανότητα, καλή ανισοτροπία στην κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου και δεν θα συμβεί απομαγνήτιση όταν οι ίδιοι πόλοι είναι κοντά ο ένας στον άλλο. Είναι μια καλή πηγή μαγνητικού πεδίου.
b. Μανίκι απομόνωσης
Όταν χρησιμοποιείται ένα μεταλλικό χιτώνιο απομόνωσης, το χιτώνιο απομόνωσης βρίσκεται σε ημιτονοειδές εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο και στη διατομή κάθετα προς τη διεύθυνση των γραμμών του μαγνητικού πεδίου προκαλούνται δινορρεύματα και μετατρέπονται σε θερμότητα. Η έκφραση του δινορεύματος είναι:. Μεταξύ αυτών, Pe-ρεύμα δινορρεύματος- K-σταθερά- n-η ονομαστική ταχύτητα της αντλίας- T-μαγνητική ροπή μετάδοσης- F-πίεση στον αποστάτη- D- εσωτερική διάμετρος του αποστάτη- -η ειδική αντίσταση του υλικού- -η αντοχή σε εφελκυσμό του υλικού. Κατά το σχεδιασμό της αντλίας, τα n και T δίνονται από τις συνθήκες λειτουργίας. Για να μειωθεί το δινορρευματικό ρεύμα, μπορούν να ληφθούν υπόψη μόνο τα F, D κ.λπ. Το χιτώνιο απομόνωσης είναι κατασκευασμένο από μη μεταλλικό υλικό F46 υψηλής ειδικής αντίστασης και υψηλής αντοχής, το οποίο είναι πολύ αποτελεσματικό στη μείωση των δινορευμάτων. Το μανίκι ενίσχυσης είναι κατασκευασμένο από αεροδιαστημικό υλικό PEEK (polyetheretherketone), με υψηλή αντοχή στην πίεση 3Mpa, το οποίο είναι η καλύτερη επιλογή για τη μεταφορά μέσων με υψηλό ειδικό βάρος, όπως το 98 πυκνό θειικό οξύ και το βρώμιο.
c. Ρουλεμάν ολίσθησης
Τα υλικά των ρουλεμάν ολίσθησης των μαγνητικών αντλιών περιλαμβάνουν εμποτισμένο γραφίτη, πληρωμένο πολυτετραφθοροαιθυλένιο, τεχνικά κεραμικά κ.λπ. Δεδομένου ότι τα τεχνικά κεραμικά έχουν καλή αντοχή στη θερμότητα, στην αντοχή στη διάβρωση και στην τριβή, τα έδρανα ολίσθησης των μαγνητικών αντλιών κατασκευάζονται κυρίως από τεχνικά κεραμικά. Δεδομένου ότι τα τεχνικά κεραμικά είναι πολύ εύθραυστα και έχουν μικρό συντελεστή διαστολής, το διάκενο του ρουλεμάν δεν πρέπει να είναι πολύ μικρό για να αποφευχθούν ατυχήματα από την κατάσπαση του άξονα. Δεδομένου ότι τα έδρανα ολίσθησης των μαγνητικών αντλιών λιπαίνονται με το μεταφερόμενο μέσο, θα πρέπει να επιλέγονται διαφορετικά υλικά για την κατασκευή των εδράνων ανάλογα με τα διαφορετικά μέσα και τις συνθήκες λειτουργίας.
d. Μέτρα προστασίας
Όταν τα κινούμενα μέρη του μαγνητικού κιβωτίου ταχυτήτων λειτουργούν υπό υπερφόρτωση ή ο ρότορας έχει κολλήσει, τα κύρια και τα κινούμενα μέρη του μαγνητικού κιβωτίου ταχυτήτων γλιστρούν αυτόματα για την προστασία της αντλίας. Αυτή τη στιγμή, οι μόνιμοι μαγνήτες στο μαγνητικό κιβώτιο ταχυτήτων θα παράγουν δινορρεύματα και μαγνητικές απώλειες υπό τη δράση του εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου του ενεργού ρότορα, προκαλώντας την αύξηση της θερμοκρασίας των μόνιμων μαγνητών και την ολίσθηση και αστοχία του μαγνητικού κιβωτίου ταχυτήτων.
e. Έλεγχος του ρυθμού ροής του υγρού ψύξης και λίπανσης
Όταν η αντλία λειτουργεί, πρέπει να χρησιμοποιείται μικρή ποσότητα υγρού για να ξεπλένεται και να ψύχεται η περιοχή δακτυλιοειδούς διάκενου μεταξύ του εσωτερικού μαγνητικού ρότορα και του χιτωνίου απομόνωσης και το ζεύγος τριβής του ρουλεμάν ολίσθησης. Η παροχή του ψυκτικού υγρού είναι συνήθως 2%-3% της παροχής σχεδιασμού της αντλίας. Η περιοχή δακτυλιοειδούς διάκενου μεταξύ του εσωτερικού μαγνητικού ρότορα και του χιτωνίου απομόνωσης παράγει υψηλή θερμότητα λόγω δινορευμάτων. Όταν το υγρό ψύξης και λίπανσης είναι ανεπαρκές ή η οπή έκπλυσης είναι φραγμένη, η θερμοκρασία του μέσου θα είναι υψηλότερη από τη θερμοκρασία λειτουργίας του μόνιμου μαγνήτη, με αποτέλεσμα ο εσωτερικός μαγνητικός ρότορας να χάνει σταδιακά τον μαγνητισμό του και η μαγνητική μετάδοση να αποτυγχάνει. Όταν το μέσο είναι νερό ή υγρό με βάση το νερό, η αύξηση της θερμοκρασίας στην περιοχή του δακτυλιοειδούς διακένου μπορεί να διατηρηθεί στους 3-5°C- όταν το μέσο είναι υδρογονάνθρακας ή πετρέλαιο, η αύξηση της θερμοκρασίας στην περιοχή του δακτυλιοειδούς διακένου μπορεί να διατηρηθεί στους 5-8°C.
2. Υλικό και επιλογή
a. Η αντλία χρησιμοποιεί γενικά ανθεκτικά στη διάβρωση, υψηλής αντοχής μηχανικά πλαστικά (F46). Όταν η γωνία είναι μεγαλύτερη από 90°, ως υλικά κατασκευής χρησιμοποιούνται (εισαγόμενο ιαπωνικό Daikin PFA ή αμερικανικό DuPont PFA), ανοξείδωτος χάλυβας κ.λπ. Έχουν καλή αντοχή στη διάβρωση και μπορούν να προστατεύσουν το μεταφερόμενο μέσο από τη μόλυνση. Για παράδειγμα, το τμήμα της μαγνητικής αντλίας της σειράς CQB που έρχεται σε επαφή με το μεταφερόμενο υγρό είναι κατασκευασμένο από φθοροπλαστικό κράμα ανθεκτικό στα χημικά. Το φθοροπλαστικό κράμα αποτελείται από πολυπερφθοροαιθυλενοπροπυλένιο υπερυψηλού μοριακού βάρους που μπορεί να θερμοπλαστικοποιηθεί και ένα ή περισσότερα άλλα πλαστικά, ενώ μπορούν να προστεθούν και πληρωτικά υλικά. Για παράδειγμα, ένα πλαστικό κράμα που αποτελείται από προπυλένιο πολυπερφθοροαιθυλενίου υπερυψηλού μοριακού βάρους και πολυτετραφθοροαιθυλένιο, το πρώτο αντιπροσωπεύει 0,1% έως 99,9% κατά βάρος και το δεύτερο αντιπροσωπεύει 99,9% έως 0,1% κατά βάρος. Κατασκευάζεται με τη μέθοδο ανάμειξης ξηρής σκόνης συν-άλεσης ή ξηρής σκόνης υγρής συν-άλεσης. Επεξεργάζεται σε διάφορα προϊόντα με θερμή συμπίεση ή πυροσυσσωμάτωση με ψυχρή συμπίεση, η οποία ξεπερνά την ψυχρή ροή και την εύκολη παραμόρφωση του πολυτετραφθοροαιθυλενίου και μπορεί να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του.
b. Τα έδρανα της μαγνητικής αντλίας είναι βυθισμένα στο μέσο μεταφοράς και λιπαίνονται και ψύχονται από το μέσο μεταφοράς. Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα έδρανα στην Κίνα είναι από γραφίτη (ISC ή SSIC). Ο γραφίτης, ιδίως ο εμποτισμένος γραφίτης, έχει καλή αυτολίπανση, αντοχή στη θερμική διάβρωση, χαμηλό συντελεστή τριβής και ευρύ φάσμα εφαρμογών, αλλά ο γραφίτης είναι εύθραυστος και έχει χαμηλή αντοχή. Είναι πολύ ευαίσθητος στην κάμψη του άξονα και στην τοπική υπερφόρτωση, οπότε πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή. Τα σύνθετα ρουλεμάν τριών στρώσεων με χάλυβα ως μήτρα, πορώδη μπρούντζο ως μεσαίο στρώμα και πλαστικό ως επιφανειακό στρώμα έχουν υψηλή αντοχή σε θλίψη, χαμηλό συντελεστή τριβής, σταθερό μέγεθος και ηχομόνωση και απορρόφηση κραδασμών και χρησιμοποιούνται τα τελευταία χρόνια.
3. Πλεονεκτήματα των μαγνητικών αντλιών
Σε σύγκριση με τις φυγοκεντρικές αντλίες που χρησιμοποιούν μηχανικές στεγανοποιήσεις ή στεγανοποιήσεις με παρεμβύσματα, οι μαγνητικές αντλίες έχουν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα.
a. Ο άξονας της αντλίας αλλάζει από δυναμική στεγανοποίηση σε κλειστή στατική στεγανοποίηση, η οποία αποφεύγει πλήρως τη διαρροή του μέσου.
b. Δεν απαιτείται ανεξάρτητη λίπανση και νερό ψύξης, γεγονός που μειώνει την κατανάλωση ενέργειας.
c. Η κίνηση της ζεύξης αλλάζει σε σύγχρονη έλξη και δεν υπάρχει επαφή και τριβή. Έχει χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, υψηλή απόδοση και αποτελέσματα απόσβεσης και μείωσης των κραδασμών, τα οποία μειώνουν τις επιπτώσεις των κραδασμών του κινητήρα στην αντλία και τις επιπτώσεις των κραδασμών σπηλαίωσης στον κινητήρα όταν εμφανίζεται η αντλία.
d. Όταν υπερφορτώνεται, ο εσωτερικός και ο εξωτερικός μαγνητικός ρότορας ολισθαίνουν ο ένας σε σχέση με τον άλλο, γεγονός που έχει προστατευτικό αποτέλεσμα για τον κινητήρα και την αντλία.
4. Προφυλάξεις για τη λειτουργία
a. Αποτρέψτε την είσοδο σωματιδίων
(1) Οι σιδηρομαγνητικές ακαθαρσίες και τα σωματίδια δεν επιτρέπεται να εισέλθουν στη συσκευή μαγνητικής μετάδοσης και στο ζεύγος τριβής ρουλεμάν.
(2) Αφού μεταφέρετε μέσα που είναι εύκολο να κρυσταλλωθούν ή να καθιζάνουν, ξεπλύνετε εγκαίρως (γεμίστε την κοιλότητα της αντλίας με καθαρό νερό μετά τη διακοπή της αντλίας και αδειάστε την μετά από λειτουργία για 1 λεπτό) για να εξασφαλίσετε τη διάρκεια ζωής του ρουλεμάν ολίσθησης.
(3) Όταν μεταφέρετε μέσα που περιέχουν στερεά σωματίδια, φιλτράρετε τα στην είσοδο του σωλήνα ροής της αντλίας.
b. Αποτροπή απομαγνήτισης
(1) Η μαγνητική ροπή δεν μπορεί να σχεδιαστεί πολύ μικρή.
(2) Θα πρέπει να λειτουργεί υπό τις καθορισμένες συνθήκες θερμοκρασίας και απαγορεύεται αυστηρά η υπέρβαση της μέσης θερμοκρασίας. Ένας αισθητήρας θερμοκρασίας αντίστασης πλατίνας μπορεί να εγκατασταθεί στην εξωτερική επιφάνεια του χιτωνίου απομόνωσης της μαγνητικής αντλίας για να ανιχνεύει την αύξηση της θερμοκρασίας στην περιοχή του δακτυλιοειδούς διακένου, ώστε να ειδοποιεί ή να διακόπτει τη λειτουργία της όταν η θερμοκρασία υπερβαίνει το όριο.
c. Αποφυγή ξηρής τριβής
(1) Απαγορεύεται αυστηρά να τρέχετε άπραγοι.
(2) Απαγορεύεται αυστηρά η εκκένωση του μέσου.
(3) Όταν η βαλβίδα εξόδου είναι κλειστή, η αντλία δεν πρέπει να λειτουργεί συνεχώς για περισσότερο από 2 λεπτά για να αποφευχθεί η υπερθέρμανση και η βλάβη της συσκευής μαγνητικής μετάδοσης.
5. Διαδικασίες λειτουργίας της μαγνητικής αντλίας
a. Διαδικασία εκκίνησης της αντλίας: ανοίξτε τη βαλβίδα εισόδου πριν από την εκκίνηση, γεμίστε την αντλία με το προς μεταφορά υγρό- κλείστε τη βαλβίδα εξόδου- ξεκινήστε τον ηλεκτρικό ανελκυστήρα για να ελέγξετε αν η αντλία έχει τη σωστή κατεύθυνση- μετά την εκκίνηση της αντλίας, η βαλβίδα εξόδου πρέπει να ανοίγει αργά και αφού η αντλία φτάσει στην κανονική κατάσταση λειτουργίας, ρυθμίστε τη βαλβίδα εξόδου στο απαιτούμενο άνοιγμα. Εκτελέστε δοκιμαστική λειτουργία για 5~10 λεπτά, εάν δεν υπάρχει καμία ανωμαλία, μπορεί να τεθεί σε λειτουργία.
b. Διαδικασία διακοπής: κλείστε τη βαλβίδα εξόδου- διακόψτε την παροχή ρεύματος- κλείστε την είσοδο. Όταν η αντλία δεν χρησιμοποιείται για μεγάλο χρονικό διάστημα, καθαρίστε το κανάλι ροής στην αντλία και διακόψτε την παροχή ρεύματος.