目前,密封泵工藝有三種基本類型:磁力驅動泵,屏蔽泵和復合式泵。雖然這三類泵都可以根據設備的要求做出各自的成本效益分析,但海沃泰勒液體處理有限公司( Hayward Tyler Fluid Handling)的生產專家, 英國特許工程師,英國機械工程師學會會員凱勒姆·斯科特(Calum Scott)卻認為屏蔽泵(CMP)可以提供最高級別的防護(雙重防護),適當使用可以減少維護成本,提高使用可靠性。

圖1:電機和泵相結合,取消了穿過泵后端蓋的軸伸,使電機本
身承受泵外殼所需的相同壓力,成為壓力界面的一部分
一般來說,屏蔽電機和泵組合,取消了軸伸,使電機本身擁有泵外殼所需的相同壓力,成為壓力界面的一部分(圖1)。液體在電機中循環冷卻機體,并潤滑軸承。其主要實現方式是將電機中一小部分流體經過潤滑過的軸承送回泵端。有些屏蔽電機允許不同的內部循環系統以不同的組合使用同一個輔助葉輪。
費用和用途
當使用屏蔽泵時,液體潤滑、余熱導出能力、蒸汽壓力、閃蒸、腐蝕和在電機中循環的介質中的固體物質都需要考慮。這些不僅影響到泵體的組成材料,也影響到液體在電機中循環的流動途徑和流動控制。
離心泵的機械密封失敗所帶來的經濟、安全和環境問題越來越受到關注,人們開始謹慎看待用于替代屏蔽泵的產品。更多的泵使用商已經將擁有成本納入購買前考慮的因素之一,對于屏蔽泵制造商來說,這是一個好消息。使用壽命在20年以上的傳統機械密封泵的擁有成本已經被確計算出來:維護、運行和安裝成本占95%,而購買成本僅占5%。其中,維護成本又占了這95%當中的大部分。維護成本居高不下的主要原因是機械密封問題,次要原因是軸承的損壞問題。
以上兩點嚴重影響了傳統泵類產品的可靠性,但這正是屏蔽泵的優勢所在。由于屏蔽泵中沒有機械密封,導致故障的首要原因被排除。而作為次要因素的軸承損壞在屏蔽泵中也極少發生。由于屏蔽泵一般不需要外部潤滑,這消除了因為不良維護措施或外部潤滑系統失效而導致軸承損壞的風險,所以軸承損壞的發生被減至最低。另外,屏蔽泵的軸承在同一軸心上運轉,消除了軸心錯位的風險,而軸心錯位正是導致軸承壽命縮短的過度振動的一般成因。屏蔽泵的安裝便利甚至令其在使用之前已經使用戶嘗到了甜頭。
對于一臺泵的評價最終取決于它的長期表現,而客戶是判定產品可靠性的最佳人選。幾年以前,一位客戶在談到屏蔽泵產品時首次給予了“安裝的結束等于安心的開始”的評價。原來,在他們對工廠所有離心泵開展的一次統計工作中,發現少了一臺海沃泰勒生產的屏蔽泵。在聯系了一位退休的工程師后,他們才知道了泵的位置。他們發現那臺屏蔽泵還在工作。他們遍尋不到的原因,僅僅是由于這臺泵不需要人工進行維護,而隨著時間的流逝人們忘記了它的存在。

圖2:鍋爐進料增壓水泵-設計壓力280 bar,
設計溫度300℃。 設備安裝于一家生物垃圾發電廠,用來進行鍋爐給水。
圖3:反應堆冷卻泵-設計壓力60 bar,設計溫度98℃。產品用于核設施
的應用。
材料的選擇
大部分屏蔽電機的組成材料都和多數流體普遍兼容,但卻不是過分罕有或昂貴。一般來說,一臺“標準”設備中電機的金屬材料是316型不銹鋼(或同等材料)。在大的裝置中,定子和動子的線圈是由C276型鎳基合金制成。同300系列不銹鋼相比,雖然C型鎳基合金(以鎳為基礎的一種合金)更加稀有和昂貴,但它相對較高的電阻系數有效地減少了定子“線圈”(相對減少了轉子“線圈”)中的渦流損失(線圈損失),提高了電機的效率。而且,由于定子和動子線圈一般都由薄薄的材料構成以便最大限度地減少電流損失和電流反應,高度耐腐蝕材料的選擇非常重要。由于有電機迭片結構電機和尾部后備軸承技術上的支持,這些線圈可以承受內部轉子腔體中的高壓。
另外,液力軸承的材料和電機中液體的兼容問題也需要考慮。標準的配置是較柔軟的耐腐蝕非金屬軸承材料運轉在較堅硬的磨光金屬表面之上。這樣就可以抵抗軸承材料因偶爾出現的不利運轉條件或細微磨粒而造成的損壞。
如果有更嚴重的情況出現,也只需更換一個易于拆卸的承載面。理想的耐用和高度耐腐蝕的軸承材料是純碳,純碳的粘合劑本身是炭化的,使材料高度耐腐蝕、穩定性好、不滲漏(對耐重軸承很重要)。聚四氟乙烯(PTEE)軸承適合于低腐蝕,衛生的環境,而安裝在碳化鎢軸套或涂層軸心上的碳化硅軸承適合高腐蝕環境如包含沙粒的未凈化海水。對于用在廣泛泵送介質和條件中的大量屏蔽泵來說,材料和軸承的選擇通常是基于以往的經驗而非書本上的理論。

圖4:海沃泰勒標準
C類屏蔽泵-完全無
需軸封。
利益的實現
作為密封泵之一的屏蔽泵,當調查其使用和受益情況時,無論對于新泵還是翻新的舊泵,考慮液體性質和實際運行條件(如,可預見的反常條件或可能的不利條件)是非常重要的,因為它們會影響到機器的性能和可靠性。這需要系統設計者或終端使用者和屏蔽泵制造商對于泵運轉環境的共同了解。這樣,一套節省成本和可靠的裝配就可以實現。
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