Magnetna črpalka je sestavljena iz treh delov: črpalke, magnetnega prenosa in motorja. Ključni sestavni del, magnetni prenos, sestavljajo zunanji magnetni rotor, notranji magnetni rotor in nemagnetni izolacijski tulec. Ko motor poganja zunanji magnetni rotor, da se vrti, lahko magnetno polje prodre skozi zračno režo in nemagnetne materiale ter poganja notranji magnetni rotor, povezan z rotorjem, da se sinhrono vrti, kar omogoča brezkontaktni prenos moči in pretvorbo dinamičnega tesnila v statično tesnilo. Ker sta gred črpalke in notranji magnetni rotor v celoti zaprta s telesom črpalke in izolacijskim tulcem, je problem "tekanja, mehurjenja, kapljanja in puščanja" v celoti rešen, kar odpravlja varnostno tveganje vnetljivih, eksplozivnih, strupenih in škodljivih medijev, ki v naftni in kemični industriji uhajajo skozi tesnilo črpalke, ter učinkovito zagotavlja varstvo okolja, varno proizvodnjo in druge potrebe.
1. Načelo delovanja in strukturne značilnosti magnetne črpalke
N parov magnetov (n je sodo število) je redno razporejenih in sestavljenih na notranjem in zunanjem magnetnem rotorju magnetnega prenosnika, tako da magnetni deli tvorijo popoln povezan magnetni sistem. Kadar sta si notranji in zunanji magnetni pol nasproti, to pomeni, da je kot premika med magnetnima poloma Φ = 0, je magnetna energija magnetnega sistema majhna; kadar se magnetna pola obrneta v smeri istih polov, to pomeni, da je kot premika med magnetnima poloma Φ = 2π/n, je magnetna energija magnetnega sistema velika. Po odstranitvi zunanje sile se magnetna pola magnetnega sistema medsebojno odbijata, magnetna sila pa bo magnet ponovno vzpostavila stanje nizke magnetne energije. Nato se magnet premakne in poganja magnetni rotor, da se vrti.
a. Notranje in zunanje magnetno jeklo
Trajni magnet iz materiala redkih zemeljskih trajnih magnetov ima široko temperaturno območje delovanja (-45-400 ℃), visoko koercitivnost, dobro anizotropijo v smeri magnetnega polja in brez demagnetizacije, ko so enaki poli blizu drug drugemu. Je dober vir magnetnega polja.
b. Izolacijski rokav
Pri uporabi kovinskega izolacijskega tulca je izolacijski tulec v sinusnem izmeničnem magnetnem polju, na prečnem prerezu, ki je pravokoten na smer magnetnih silnic, pa se inducirajo vrtinčni tokovi, ki se pretvorijo v toploto. Izraz vrtinčnih tokov je:. Med njimi so: Pe - vrtinčni tok; K - konstanta; n - nazivna hitrost črpalke; T - navor magnetnega prenosa; F - tlak v distančniku; D - notranji premer distančnika; - upornost materiala; - natezna trdnost materiala. Pri načrtovanju črpalke sta n in T podana z delovnimi pogoji. Za zmanjšanje vrtinčnih tokov se lahko upoštevajo le F, D itd. Izolacijski tulec je izdelan iz nekovinskega materiala F46 z visoko upornostjo in visoko trdnostjo, ki je zelo učinkovit pri zmanjševanju vrtinčnih tokov. Ojačevalni tulec je izdelan iz letalskega materiala PEEK (polyetheretheretherketone) z visoko tlačno odpornostjo 3Mpa, ki je najboljša izbira za prenos medijev z visoko specifično težo, kot sta 98 koncentrirana žveplova kislina in brom.
c. Drsni ležaji
Materiali drsnih ležajev magnetnih črpalk vključujejo impregniran grafit, polnjeni politetrafluoretilen, tehnično keramiko itd. Ker ima tehnična keramika dobro toplotno odpornost, odpornost proti koroziji in trenju, so drsni ležaji magnetnih črpalk večinoma izdelani iz tehnične keramike. Ker je tehnična keramika zelo krhka in ima majhen raztezni koeficient, zračnost ležaja ne sme biti premajhna, da ne pride do zagozditve gredi. Ker se drsni ležaji magnetnih črpalk mažejo z mediji, ki se prevažajo, je treba za izdelavo ležajev izbrati različne materiale glede na različne medije in delovne pogoje.
d. Zaščitni ukrepi
Kadar pogonski deli magnetnega prenosa delujejo pod preobremenitvijo ali se rotor zatakne, se glavni in pogonski deli magnetnega prenosa samodejno odklopijo, da zaščitijo črpalko. V tem času bodo trajni magneti na magnetnem prenosu pod vplivom izmeničnega magnetnega polja aktivnega rotorja povzročili vrtinčne izgube in magnetne izgube, zaradi česar se temperatura trajnih magnetov dvigne, magnetni prenos pa zdrsne in odpove.
e. Nadzor pretoka hladilne in mazalne tekočine
Med delovanjem črpalke je treba z majhno količino tekočine sprati in ohladiti območje obročaste vrzeli med notranjim magnetnim rotorjem in izolacijskim tulcem ter torni par drsnega ležaja. Pretok hladilne tekočine je običajno 2%-3% načrtovanega pretoka črpalke. Območje obročaste vrzeli med notranjim magnetnim rotorjem in izolacijskim tulcem ustvarja veliko toplote zaradi vrtinčnih tokov. Če je hladilne in mazalne tekočine premalo ali je izpiralna odprtina blokirana, bo temperatura medija višja od delovne temperature trajnega magneta, zaradi česar notranji magnetni rotor postopoma izgubi magnetizem in magnetni prenos odpove. Če je medij voda ali tekočina na vodni osnovi, se lahko temperatura v obročasti vrzeli dvigne na 3-5 °C; če je medij ogljikovodik ali olje, se lahko temperatura v obročasti vrzeli dvigne na 5-8 °C.
2. Material in izbor
a. Črpalka običajno uporablja visoko trdno inženirsko plastiko, odporno proti koroziji (F46). Kadar je kot večji od 90°, se kot proizvodni materiali uporabljajo (uvoženi japonski Daikin PFA ali ameriški DuPont PFA), nerjavno jeklo itd. Imajo dobro korozijsko odpornost in lahko zaščitijo transportirani medij pred onesnaženjem. Na primer, del magnetne črpalke serije CQB, ki se dotika transportirane tekočine, je izdelan iz fluoroplastične zlitine, odporne na kemikalije. Fluoroplastična zlitina je sestavljena iz poliperfluoretilena propilena z ultra visoko molekulsko maso, ki ga je mogoče termoplastificirati, in ene ali več drugih plastičnih mas, lahko pa se dodajo tudi polnila. Na primer, plastična zlitina, sestavljena iz poliperfluoretilena propilena z ultra visoko molekulsko maso in politetrafluoretilena, pri čemer prvi predstavlja od 0,1% do 99,9% mase, drugi pa od 99,9% do 0,1% mase. Proizveden je z metodo mešanja suhega praška s sočasnim mletjem ali mokrim sočasnim mletjem suhega praška. Z vročim stiskanjem ali sintranjem s hladnim stiskanjem se predela v različne izdelke, kar odpravlja hladno pretakanje in enostavno deformacijo politetrafluoretilena ter lahko podaljša njegovo življenjsko dobo.
b. Ležaji magnetne črpalke so potopljeni v transportni medij, ki jih maže in hladi. Na Kitajskem se najpogosteje uporabljajo grafitni ležaji (ISC ali SSIC). Grafit, zlasti impregnirani grafit, ima dobro samomazanje, toplotno odpornost proti koroziji, nizek koeficient trenja in široko področje uporabe, vendar je grafit krhek in ima nizko trdnost. Zelo je občutljiv na upogibanje gredi in lokalno preobremenitev, zato mu je treba nameniti posebno pozornost. Trislojni kompozitni ležaji z jeklom kot matrico, poroznim bronom kot srednjim slojem in plastiko kot površinskim slojem imajo visoko tlačno trdnost, nizek koeficient trenja, stabilno velikost ter zvočno izolativnost in absorpcijo udarcev, zato se uporabljajo v zadnjih letih.
3. Prednosti magnetnih črpalk
V primerjavi s centrifugalnimi črpalkami, ki uporabljajo mehanska tesnila ali tesnila z vložki, imajo magnetne črpalke naslednje prednosti.
a. Na gredi črpalke se dinamično tesnilo spremeni v zaprto statično tesnilo, ki popolnoma preprečuje uhajanje medija.
b. Ni potrebno samostojno mazanje in hladilna voda, kar zmanjšuje porabo energije.
c. Pogon sklopke je spremenjen v sinhroni upor, pri čemer ni stika in trenja. Ima majhno porabo energije, visoko učinkovitost ter učinke dušenja in zmanjševanja vibracij, kar zmanjšuje vpliv vibracij motorja na črpalko in vpliv kavitacijskih vibracij na motor ob pojavu črpalke.
d. Pri preobremenitvi notranji in zunanji magnetni rotor zdrsneta drug proti drugemu, kar ima zaščitni učinek na motor in črpalko.
4. Previdnostni ukrepi za delovanje
a. Preprečite, da bi delci vstopili v
(1) Feromagnetne nečistoče in delci ne smejo vstopiti v magnetno prenosno napravo in ležajni torni par.
(2) Po prenosu medijev, ki se zlahka kristalizirajo ali obarjajo, jih pravočasno splaknite (po ustavitvi črpalke napolnite votlino črpalke s čisto vodo in jo po 1 minuti delovanja izpraznite), da zagotovite življenjsko dobo drsnega ležaja.
(3) Pri prenosu medijev, ki vsebujejo trdne delce, jih filtrirajte na vstopu v pretočno cev črpalke.
b. Preprečevanje demagnetizacije
(1) Magnetnega navora ni mogoče oblikovati premajhnega.
(2) Delovati mora pod določenimi temperaturnimi pogoji, strogo prepovedano pa je prekoračiti temperaturo medija. Na zunanjo površino magnetnega izolacijskega tulca črpalke je mogoče namestiti platinski uporovni temperaturni senzor, ki zazna dvig temperature na območju obročaste vrzeli, tako da se sproži alarm ali izklopi, ko temperatura preseže mejno vrednost.
c. Preprečevanje suhega trenja
(1) Strogo je prepovedano brezvoljno teči.
(2) Evakuacija medija je strogo prepovedana.
(3) Ko je izpustni ventil zaprt, črpalka ne sme delovati neprekinjeno več kot 2 minuti, da se prepreči pregrevanje in okvara magnetne prenosne naprave.
5. Postopki delovanja magnetne črpalke
a. Postopek zagona črpalke: pred zagonom odprite vstopni ventil in napolnite črpalko s tekočino, ki jo je treba prevažati; zaprite izstopni ventil; zaženite električno dvigalo, da preverite, ali je črpalka v pravi smeri; po zagonu črpalke je treba počasi odpreti izstopni ventil, in ko črpalka doseže normalno obratovalno stanje, nastavite izstopni ventil na potrebno odprtino. Črpalka deluje 5 ~ 10 minut, če ni nepravilnosti, lahko začne delovati.
b. Postopek zaustavitve: zaprite izpustni ventil; izklopite napajanje; zaprite dovodni ventil. Če črpalke dalj časa ne uporabljate, očistite pretočni kanal v črpalki in izklopite napajanje.