屏蔽泵的原理

屏蔽泵的原理

普通离心泵的驱动是通过联轴器将泵的叶轮轴与电动轴相连接，使叶轮与电动机一起旋转而工作，而屏蔽泵是一种无密封泵，泵和驱动马达都被密封在一个被泵送介质充满的压力容器内，此压力容器只有静密封，并由一个电线组来提供旋转磁场并驱动转子。这种结构取消了传统离心泵具有的旋转轴密封装置，故能做到完全无泄漏。

屏蔽泵把泵和马达连在一起，电动机的转子和泵的叶轮固定在同一根轴上，利用屏蔽套将马达的转子和定子隔开，转子在被输送的介质中运转，其动力通过定子磁场传给转子。

屏蔽泵的结构特点及维修要求

屏蔽泵是由离心泵和三相异步屏蔽电动机同轴构成。不需机械密封而无泄漏，适用于输送各种有毒、有害及贵重的液体，在化工、制药、核工业、航天等装置中广泛应用。屏蔽泵要定期检修，方能保证可靠运行。不少进口屏蔽泵，有一般维修，也有恢复性大修。随着使用年限的增长，使用数量的增多，损坏情况也不断增加，恢复性大修数量逐年上升。屏蔽泵是由离心泵和三相异步屏蔽电动机同轴构成。不需机械密封而无泄漏，适用于输送各种有毒、有害及贵重的液体，在化工、制药、核工业、航天等装置中广泛应用。

屏蔽泵要定期检修，方能保证可靠运行。不少进口屏蔽泵，有一般维修，也有恢复性大修。随着使用年限的增长，使用数量的增多，损坏情况也不断增加，恢复性大修数量逐年上升。功率从0.55千瓦到130千瓦。

1、结构特点及损坏情况

屏蔽泵是泵和电机合一的产品，在电机的定、转子部分各有一个特殊金属材料制成的套子，将它们各自密封，不和所输送的液体介质接触，使电机的铁心和绕组不受腐蚀，使定子绕组保持良好的绝缘性能。屏蔽泵的结构图见图1。屏蔽泵采用石墨轴承，依靠所输送的液体来润滑。轴承的磨损情况，对可靠运行十分重要。为了监视轴承磨损状况，一般都装有机械式或电磁式轴承监视器。当轴承的磨损量超过规定的允许值时，监视器表盘的指针会指向红区，即示“报警”。此时应立即停止运转，进行检查。如轴承的磨损量已超过极限值时应更换新的石墨轴承，否则有可能造成定、转子屏蔽套相擦，直至屏蔽套损坏，导致液体介质侵蚀到定子绕组等处，造成电机损坏。化工用屏蔽泵大多使用在防爆场所，故其接线盒都制成隔爆型结构。屏蔽电机的线圈端部埋有温度继电器，当电机绕组过热时，起到过热保护作用，根据电机所使用的绝缘等级不同，温度继电器的动作温度也就不同。有些屏蔽泵电机外壳部分设有热交换器，内有蛇形管，高温介质通过蛇形管冷却后再供电机石墨轴承润滑，同时夹套内的冷却水也可对电机起到冷却作用。

屏蔽泵主要有下面几种损坏情况：

（1）石墨轴承、轴套和推力板磨损或润滑液短缺发生干磨而损坏。

（2）定、转子屏蔽套损坏

造成屏蔽套损坏的原因，主要是轴承损坏或磨损超过极限值而造成定、转子屏蔽套相擦而损坏；其次由于化学腐蚀

造成焊缝等处产生泄漏。

（3）定子绕组损坏

除和普通电机一样：过载、匝间短路、对地击穿等造成定子绕组损坏的原因外，还有因定子屏蔽套损坏而导致介质侵蚀电机绕组使绕组绝缘损坏。

2、屏蔽泵的定期检修

为了避免和减少屏蔽泵的突然损坏事故，屏蔽泵需要定期检修。如遇有轴承监视器“报警”时，须立即进行检修。化工装置一般是连续运行，屏蔽泵的定期检修也只有在装置计划停车时进行。对大多数屏蔽泵一年检修一次即可。

屏蔽泵的检修方法是：将屏蔽泵进行解体：对各零件先进行清理，再对它们作表观检查，是否有异常。然后对关键部位的尺寸进行测量，对电机绕组作电气检查。

（1）机械检查

测量石墨轴承的孔径和轴套的轴径，并察看它们配合面的光洁度。如石墨轴承和轴套的配合间隙超过检修标准的规定（0.55—11kw配合间隙，直径差为0.4㎜，15—45kw配合间隙，直径差为0.5㎜）或配合面光洁度不良时，需根据情况更换轴承、轴套或推力板。

测量检查叶轮的上、下外止口和与它们相配合的扣环及泵座内径的尺寸，这两个配合间隙是否在检修标准规定的范围内，超差时需更换零件或采取其它措施（如：堆焊、镶套）使配合间隙达到规定要求。否则将影响泵的性能、流量、扬程、轴向平衡力等。

观察检查定、转子屏蔽套的表观情况，尤其要注意焊缝处有无异常情况，必要时应作探伤、检漏检查。

经过长期运行后，转动部分的平衡情况可能有变化。因此，有必要将转子连同叶轮等旋转零件组装在一起做动平衡试验。

（2）电气检查

直流电阻检查：三相电阻的不平衡度不得超过2%。

绝缘电阻检查：屏蔽泵电机绕组的绝缘电阻一般能达到100MΩ以上。如低于5MΩ时需分析原因，绝缘是否受潮，或屏蔽套是否有泄漏点等，如经定子屏蔽套检漏无问题，则纯属绝缘受潮，需进行干燥处理，如定子屏蔽套有问题，则需更换屏蔽套。

3、屏蔽泵的恢复性大修

如遇绕组或屏蔽套损坏的屏蔽泵，则需进行恢复性大修。损坏情况大体分为两种：一种是定子屏蔽套良好，而定子绕组发生对地、相间击穿，线圈匝间短路，过载而造成绕组烧毁。另一种是由于定子屏蔽套损坏而使介质侵入定子绕组致使定子绕组损坏。不论哪种情况，均需更换定子线圈和屏蔽套。

由于屏蔽泵结构特殊，更换定子绕组变得比较复杂，必须拆除定子屏蔽套及两端封板，才能拆除定子绕组。修复绕组后，又必须重新制作新的屏蔽套和封板。其材料要求特殊，且制作精度也要求较高。

（1）定子绕组更换

定子绕组更换和普通电机是相似的，只是绝缘等级高一些，大多采用H级绝缘。QY聚酰亚胺漆包线，槽绝缘、槽楔、绝缘套管、引接线及浸渍漆等均需采用H级绝缘的材料。更换绕组的原则是：按原样修复，尤其是线圈匝数不可随意变动，匝数变化将明显影响电机的主要性能，线径则只要接近原总面积即可，绕组形式、线圈跨距也不要变动。

（2）屏蔽套的更换

更换屏蔽套是修复屏蔽泵的难点和特殊之处，是保证修复屏蔽泵质量的关键。要达到原机水平，必须注意以下几个方面。

（a）屏蔽套的选材

在屏蔽泵电机的损耗中，定子屏蔽套损耗很大，有时达到铁损耗的2~3倍，修复后的屏蔽套损耗应维持在原有水平。

定子屏蔽套损耗PB正比于屏蔽套厚度，反比于屏蔽套材料的电阻系数ρ。屏蔽套材料必须是具有良好的机械性能和抗腐蚀性能的非导磁材料，为了减小涡流损耗要选用电阻系数大的材料。厚度不宜过薄，要影响机械强度，也不宜过厚，过厚会使屏蔽套损耗增大。进口屏蔽泵的屏蔽套大多采用一种含镍量达50%以上的称为Hastelloy-c的特种不锈钢材料，这种材料的性能，能全面满足上面几项要求。而其电阻系数可比一般不锈钢1Cri8Nig9Ti大一倍，即屏蔽套损耗是普通不锈钢材料的1/2。

（b）屏蔽套的制作

屏蔽套的制作过程应该是屏蔽泵恢复性大修的难点和关键所在。屏蔽套的尺寸精度及形状公差要求较高，焊缝的焊接质量要求也很严格。从下料展开尺寸的计算、裁剪、直缝焊接、整圆、压装、环缝焊接、检漏等都有一定的技术难度。屏蔽电机的定转子间的有效间隙一般只有0.5~1.0㎜，因此要求屏蔽套不但要能顺利压入定、转子铁心，而且要使屏蔽套紧贴铁心，只有这样才能保证定、转子之间有足够有效间隙。

（c）定子总体检漏

在完成定子封板和机壳的焊接，压入屏蔽套及完成屏蔽套两端的环缝焊接后，应对定子总体进行检漏检查。方法是：在机座和定子屏蔽套之间的内腔充以0.5㎏/c㎡的压力，再将定子总体浸没在清水中，如有泄漏点时，水中会冒气泡，这是一种简单而有效的检漏方法。

（3）总装和检查性试验

在完成定、转子的修理后，备好合格的石墨轴承、轴套、推力板、密封圈等即可进行总装。装配完成后用手转动转

子，转动应均匀、灵活，转子应有一定的轴向窜动量，其窜动量应在检修标准规定的范围内：

屏蔽泵功率kw 0.55~3.7 5.5~11 15~45

轴向窜动㎜ 0.9~1.5 1.4~2.0 1.8~2.5

完成总装后再检查一下直流电阻和绝缘电阻等，认为电气性能正常后，将屏蔽泵整体浸入水箱中（接线盒要在水面上，水不可进入接线盒）做通电动转试验（此时泵出水口可盖住）观察其电流、运转声、振动等有无异常。如有试验条件能做一下泵的性能试验则更好。

屏蔽泵(热水泵)与普通增压泵之优势比较

1、屏蔽泵的泵头和电机机形成一个整体单元；转子和定子采用不锈钢套将两者完全屏蔽隔离，内腔冲入泵送的液体来散热，大大的延缓了绝缘老化；而普通增压泵泵头和电机分开，电机内腔不容许有水，靠自冷方式散热。

2、屏蔽泵有效避免泄漏；采用无机械密封，通过两个垫圈用于外壳密封,更加有效杜绝液体泄漏；普通增压泵有机械密封，由于长时间高速摩擦，动、静密封有磨损后造成水泵漏液。

3、屏蔽泵耐高温；叶轮、电机由耐高温材料制成，适用输送温度为2℃～1 10℃的液体，用于家庭地暖、太阳能等热水增压循环运作；普通增压泵只能输送常温液体。

4、屏蔽泵抗磨损；采用高硬耐磨陶瓷轴承，比以前的石墨轴套更加坚固，更加耐磨，使用寿命更加长久；普通增压泵采用金属滚珠轴承和机械密封，所以会腐蚀、磨损导致性能降低。

5、屏蔽泵具有超静音效果；轴套通过泵送的液体润滑，噪音更低，不仔细听听不出运行声音；普通增压泵因第4条的原因，使用时间越长声音越响。

6、屏蔽泵采用高效率叶轮采用离心设计；水量大，效率高；普通增压泵叶轮叶片式设计，低效且易磨损。

7、新型屏蔽泵能调节转速；转换成更加人性化的三档调速设计，使用更灵活方便。值得一提的是：北方地暖用户，在节电的同时调节房间温度更加随心所欲了；普通增压泵无此功能。