屏蔽泵的基础知识

屏蔽泵基础知识

摘要：屏蔽泵称无泄漏泵，或称无轴封泵。主要输送有毒、易燃易爆、易挥发、腐蚀性、放射性、或贵重的液体。文章主要介绍了屏蔽泵的工作原理与优缺点、屏蔽泵的主要分类和机型、屏蔽泵的基本参数和安装及泵的操作和故障分析。

关键词：屏蔽泵;原理；优缺点；机型；基本参数；操作；故障分析

一、屏蔽泵的工作原理与优缺点

（一）屏蔽泵工作原理：

屏蔽泵工作原理与离心泵相同，有叶轮旋转产生离心力，使叶轮的液体脱离叶轮，使速度能头变为压力能头，起到运输介质的作用。屏蔽泵工作的关键就是利用电机定子与转子间的作用特点，转子与叶轮用一根轴连接起来，并用一层很薄的屏蔽套定子和转子的线圈与输送介质隔开，从而使动密封转为静密封。并由压差的作用流到定子与转子间的介质形成循环，对电机和轴冷却，使轴承润滑，所以屏蔽泵无需外部润滑。

（二）屏蔽泵的优点：

（1）处理的液体完全没有泄露，

（2）不需要润滑油和密封液，处理液体不会被污染，适用要求高的液体。

（3）结构简单，零件少。与一般的流程泵比较，没有联轴节和轴封等结构。

（4）结构紧凑，占地小。屏蔽泵与电机为一体，故结构非常紧凑，安装面积小，另外小型屏蔽泵，还可以不设基础，直接安装在管道上。

（5）检修容易，屏蔽泵的主要检修工作是更换轴承、轴套，没有联轴节，拆装不需要找正，拆卸检查容易。

（6）噪音小，内有冷却系统，无需安装点击冷却风扇。

（三）屏蔽泵的缺点：

（1）屏蔽套的存在，曾加了定子与转子的间隙，是电机效率下降。

（2）屏蔽套的选材，除了考虑耐腐以外，还要考虑其非磁性和高电阻率，以减少电机因屏蔽套的存在而产生的额外功率损失。

（3）由于介质在电机内流动，转子运动将与介质产生摩檫阻力。

二、屏蔽泵的型式及适用范围与选机时的注意事项

（一）屏蔽泵的型式及适用范围

根据输送液体的温度、压力、粘度和有无颗粒等情况，屏蔽泵可分为以下几种：（1）基本型

输送介质温度不超过120℃，扬程不超过150m。其它各种类型的屏蔽泵都可以在基本型的基础上，经过变型和改进而得到。

（2）逆循环型

在此型屏蔽泵中，对轴承润滑、冷却和对电机冷却的液体流动方向与基本型正好相反。其主要特点是不易产生汽蚀，特别适用于易汽化液体的输送，如液化石油气、一氯甲烷等。

（3）高温型

一般输送介质温度最高350℃，流量最高300m3/h，扬程最高115m，适用于热介质油和热水等高温液体。

（4）高融点型

泵和电机带夹套，可大幅度提高电机的耐热性。适用于高融点液体，温度最高可达250℃。夹套中可通入蒸汽或一定温度的液体，防止高融点液体产生结晶。

（5）高压型

高压型屏蔽泵的外壳是一个高压容器，使泵能承受很高的系统压力。为了支承处于内部高压下的屏蔽套，可以将定子线圈用来承受压力。

（6）自吸型

吸入管内未充满液体时，泵通过自动抽气作用排液，适应于从地下容器中抽提液体。

（7）多级型

装有复数叶轮，适用于高扬程流体输送，最高扬程可达400m。

（8）泥浆型

适用于输送混入大量泥浆的液体。

（二）屏蔽泵选型时的注意事项

一般的屏蔽泵采用输送的部分液体来冷却电机，且环隙很小，故输送液体必须洁净。对输送多种液体混合物，若它们产生沉淀、焦化或胶状物，则此时选用屏蔽泵(非泥浆型)可能堵塞屏蔽间隙，影响泵的冷却与润滑，导致烧坏石墨轴承和电机。

屏蔽泵一般均有循环冷却管，当环境温度低于泵送液体的冰点时，则宜采用伴管等防冻措施，以保证泵启动方便。

另外屏蔽泵在启动时应严格遵守出口阀和入口阀的开启顺序，停泵时先将出口阀关小，当泵运转停止后，先关闭入口阀再关闭出口阀。

总之，采用屏蔽泵，完全无泄漏，有效地避免了环境污染和物料损失，只要选型正确，操作条件没有异常变化，在正常运行情况下，几乎没有什么维修工作量。屏蔽泵是输送易燃、易爆、腐蚀、贵重液体的理想用泵。

三、屏蔽泵的主要类型与主要类型图示

（一）屏蔽泵的主要类型

（1）基本型（F)

屏蔽电泵的电动机和泵构成一个整体。定子的内表面和转子的外表面有非导磁性的耐腐蚀金属薄板密封焊接，使定子绕组和转子铁芯与输送液体完全隔开，不会受到输送液的浸蚀。另外，叶轮与转子装在一根轴上，由电机前后2个轴承支撑。整个转子体浸没在输送液中，没有接液部与外界贯通的转动零部件，因而是一种绝对无泄漏的结构。

（2）内循环基本型– F-V型和内循环基本型 - FA-V型

与基本型结构基本类似，电机循环液由FB端盖（又称前轴承座）过液孔直接进入电机腔，然后通过转子轴内孔返回叶轮入口。由于取消了循环管，也减少了可能发生的泄漏点，使运行更加安全，结构也更加紧凑。

（3）逆循环型-R 型及逆循环型-RA型

逆循环型适用于输送易气化液体。其特点是润滑冷却的路径与基本型相反，故称为逆循环型。这种泵本身无需排气阀，其逆循环管路可将电机循环液排到进液罐的气相区，从而保证泵和电机腔内无气体存在，确保轴承的润滑和电机的冷却，这种结构适合输送低温液化气体，如ＬＰＧ、ＬＮＧ等密度较小的易气化液体。

（4）高温分离型-BA 型

高温分离型适用于输送导热油、热水等高温液体。这里所说的高温液体通常是指高于允许电机入口液体最高温度、而低于350℃（特殊设计可达450℃）的情况，高温分离型结构全部带有连结体（又称热屏）、热交换器和冷却夹套，虽然输送的液体温度高于规定的电机入口液体最高温度，但由于连结体的热屏作用和热交换器的冷却作用，使得进入电机腔内的液体温度低于规定的电机入口液体的最高温度。这种屏蔽电泵电机的冷却和轴承的润滑，是由安装在转子后部的副叶轮强制循环实现的。

（5）自吸型-G 型

自吸型屏蔽电泵适用于从地下容器中抽提液体，结构分内外循环两种形式，其特点是通过内泵体的的排气作用，在吸入管路内未充满液体时，通过泵体自动排气功能而实现扬液，吸入高度可达５ｍ。

（6）高熔点型-K型

高熔点型屏蔽电泵工作原理与基本型接近，适用于输送高熔点易结晶的液体。为了防止输送液结晶，泵体、电机循环管、RB端盖以及连结体等全部有保温套，以便开机前充分预热。

（7）泥浆密封型-DA 型

泥浆密封型适用于输送含有少量柔软颗粒的液体，其特点是电机循环液为后部注液罐的清洁母液或溶剂，电机腔和泵腔内液体由安装在连结体部位的机械密封隔开。一般

通过空气或氮气加压使注液罐内压力高于泵入口压力，以防止颗粒进入电机腔。

（8）气封泥浆型-X 型

气封泥浆型适用于输送高粘度、易聚合液体或高浓度、大颗粒泥浆的液体，其特点是在泵和电机之间设有机械密封和气封腔，将泵和电机液体隔开，不会产生输送液磨损轴承现象。反冲洗液可以是清洁母液或溶剂，封入的气体一般是氮气或空气。气封泥浆型要求泥浆含量在30%以下，粒度在0.2mm以下。

（9）多段型-F-M 型

多级型屏蔽电泵是装有复数叶轮的高扬程用泵，其结构特点是叶轮采用“背靠背”式分布，最大限度的平衡轴向推力。另外，叶轮和导叶由于采用精密铸造，盖板的壁后仅为2mm,并且导叶与导叶之间、以及叶轮与泵盖、泵体以及轴承座之间采用螺纹连接，使多级屏蔽电泵结构紧凑，外形尺寸小，重量轻。

（二）屏蔽泵的主要类型图示

（1）F型（基本型）

（2）R型（逆循环型）

（3）B型（高温型）

四、泵的基本参数与泵的安装和配管

（一）泵的基本参数

表征泵主要性能的参数有以下几个：

（1）流量Q

流量是泵在单位时间内输送出去的液体量（体积咸质量）。

体积流量用Q表示，单位是：m3/s，m3/h，L/s等。

质量流量用Q

m

表示，单位是：t/h，kg/s等。

质量流量和体积流量的关系为

Q

m

=ρQ

式中ρ—液体的密度（kg/m3，t/m3）

常温清水ρ=1000 kg/m3。

（2）扬程H

扬程是泵所抽送的单位重量液体从泵进口处（泵进口法兰）到泵出口处的（泵出口法兰）能量的增值。也就是一牛顿液体通过泵获得的有效能量。其单位是N·m/N=m，即泵抽送液体的液柱高度，习惯简称为米。

（3）转速n

转速是泵轴单位时间的转数，用符号n 表示，单位是r/min（转/分钟）。

（4）汽蚀余量NPSH

汽蚀余量又叫净正吸头，是表示汽蚀性能的主要参数。汽蚀余量国内曾用△h表示。

（5）功率和效率

泵的功率通常指输入功率，即原动机传到泵轴上的功率，故又称轴功率，用P表示。

泵的有效功率又称输出功率，用P

e

表示。它是单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中获得的有效能量。

因为扬程是泵输出的单位重量液体从泵中获得的有效能量，所以扬程和质量流量及重力加速度的乘积，就是单位时间内从泵中输出液体所获得的有效能量—泵的有效功率。

P e =HQ

m

g=ρgQH（W）

或 P

e =

1000

gQH

ρ

=

1000

QH

γ

（kW）

式中ρ—泵输送液体的密度（kg/m3）；

γ—泵输送液体的重度（N/m3）；

Q—泵的流量（m3/s）；H—泵的扬程（m）；

g—重力加速度（m/s2）。

若液体重度的单位为kgf/m3，则

P e =

102

QH

（kW）

轴功率P和有效功率P

e

之差为泵内的损失功率，其大小用泵的效率来计量。泵的效率为有效功率和轴功率之比，用η表示，即

η=P e/P

（二）泵的安装、配管要求

（1）F型（基本型）：

（2）R型（逆循环型）：

（3）B型（高温型）：

（4）R-M型（多级型）：

五、泵的操作、巡检、维护、故障分析判断

（一）使用要求：

（1）严禁无液运转3秒以上

（2）不得持续断流运转，一般不能超过30秒

（3）不允许逆运转超过1分钟

（4）轴承监测器指示红区，不能运转泵

（5）彻底清除装置内的固体异物与气体，方可运转

（二）运转

启动

（1）打开泵的入口阀门灌泵，确认充满液体。

（2）打开放空阀，排净气体。

（3）关闭放空阀，打开压力表阀，，检查出口阀是否关闭。

（4）有冷却水的打开冷却水阀

（5）启动电机开关，缓慢打开出口阀，观察压力，电流是否正常。

（6）全面检查泵的运行情况。

停车

（1）关闭出口阀门

(2) 按下停车按钮

(3) 关闭入口阀门，压力表阀，有冷却水的关闭冷却水阀。

（4）打开倒淋阀，排净液体。

注意：使用高温液体时，不能立即关闭冷却水阀，要等30分钟后，电机冷却后方可关闭冷却水，如果电机没有冷却就停冷却水，下回重新启动泵，会对轴承造成损害。

（三）泵正反转的判断：

（1）泵正转：a点动电源，TRG表指针在绿区轻微摆动后回零；

b出口压力表能达到正常压力；

c 泵无震动和噪音；

d 泵运行电流正常。

（2）泵反转：a点动电源，TRG表指针摆动到红区；

b出口压力表能达不到正常压力；

c 泵有异常震动、噪音较大；

d 泵运行电流低于正常值。

（四）屏蔽泵运行中的检查

（1）TRG表：应指示在绿区范围内；

（2）出口压力表：指示在泵正常操作压力值，指针稳定且无摆动；

（3）泵的震动：泵无异常震动；

（4）逆循环管线温度：应比入口温度高5℃以内；

（5）冷却水：35℃以下，3～5公斤压力，水套各部位冷却均匀；

（6）运行电流：在额定电流以下，约是额定电流的80％左右；

（7）电机表面温度：介质温度+电机温升（30℃左右）。

（五）屏蔽泵的维护

（1）解体泵(按厂家使用说明书指导步骤分解泵体)

（2）更换备件

A、轴承取出方法：砸碎；用气焊加热端盖外部。

轴承安装方法：清理端盖内壁毛刺，在轴承外面和端盖内壁擦涂润滑油，以方便安放轴承，轴承要平行放入端盖内，同时将轴承侧面平整部位与端盖顶丝孔保持垂直，放入顶丝垫片，确认轴承已完全放入端盖底部，再将顶丝固定。（注意泵前后轴承内侧沟槽区别，勿将前后颠倒）

B、轴套取出方法：将轴套平展的放在金属平台上，旋转转子使轴套来回滚动，用锤子砸轴套的两端1厘米处，直到出现裂纹松动为止。

C、轴套安装方法：先将轴表面用细砂纸处理好，再其表面和轴套内侧擦涂润滑油，以便于安装和以后拆卸。

(3) 校轴：用百分表检查轴是否弯曲，轴弯曲在０.5mm内允许使用。

(4) 清洗：对泵头、叶轮、定转子屏蔽套等进行清洗。

(5) 组装泵：

A.固定前端盖（或后端盖，可选择）;

B.将转子由后部插入;

C.安装后端盖：先对称固定两个螺栓，同时由前部转动转子保持转子旋转顺畅无死点，再将全部螺栓固定好。

D.测量轴向窜量：测量轴推进去和拉出来两种状态下相对于前端盖的位移，两次测量的差值应在使用说明书允许范围内。

E.安装叶轮：轴窜量测量无误后，安装叶轮，用轴头螺栓固定好。

F.测量叶轮轴向间隙：将叶轮向外拉出，测叶轮后盖板到前端盖的距离，应在使用书明书要求范围内。

G.安装泵体：叶轮轴向间隙测量无误后，将泵体固定，然后从泵入口处用工具盘动叶轮，是否旋转顺畅。

（六）泵的故障分析判断

（1）由解体泵时部件的磨损情况分析判断：

A、泵体口环和叶轮口环有磨损，说明轴承内径过量磨损，需更换轴承。

B、叶轮前盖板与泵体有磨损，说明前轴承端面过量磨损，需更换轴承。

C、轴承内径磨损，轴套、推力盘磨损并颜色变黑，说明电机腔内气体没有排净、缺液或空转，需更换备件。

D、前轴承端面与推力盘表面磨损，后部轴承、推力盘无磨损，说明轴推力向前，泵处于缺液状态。检查入口过滤器是否堵塞、系统是否供液不足、泵是否发生汽蚀。

E、后轴承端面与推力盘表面磨损，前部轴承、推力盘无磨损，说明轴推力向后，有可能流量过大，检查是否出口阀开启过大。

F、定、转子屏蔽套磨损，而轴承内径尺寸没有超过极限值，说明有异物进入电机腔内，检查入口过滤器有无损坏。

（2）由泵的振动、噪音分析判断：

A、泵有振动，振源来自于电机部分的两轴承为置，说明轴承有磨损，需检查轴承磨损情况。

B、泵有振动，振源来自于泵体处，出口阀关闭泵压力正常，但阀门一开启压力表指示突然下降，且运行电流低于正常值，说明泵汽蚀状态，需提高进口液位高度满足：装置汽蚀余量=1.3×泵汽蚀余量。

C、泵振动、有噪音、TRG表指示在红区、泵出口压力表大不大正常压力，说明泵反转，需调整动力线相序。

（3）由TRG表指示分析判断：

A、表指示在黄区或红区（其它情况正常），说明轴承已磨损需更换。

B、表指示在绿区，但电机侧轴承部位有振动，解体后轴承已经过量磨损，说明模块有故障不能正常指示需更换。

C、第一次开泵或重新连接动力线后（即在轴承没有磨损情况下），表指示在红区，说明泵在反转，需调整动力线相序。

D、开泵后表无任何反应、电机又很小的嗡嗡声，说明泵动力线缺相，需检查电气线路。

E、开泵后表无任何反应、但出口压力、电流等一切正常，说明表已损坏，需更换新表。

F、开车后表指示偏大不在零位（在确认非轴承磨损情况下）将模块上U、V、W三根线与接线柱断开后，再开泵指针指示在零位，说明电压过高、有磁场或变频设备对表有干扰，可通过更换变频模块解决。

参考文献：

（1）大连帝国屏蔽泵培训资料

（2）8万吨年乙苯苯乙烯设备操作规程