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水泵知识

CQB、CQB-G磁力化工流程泵设计要点

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一、CQB重型磁力泵产品概述
     CQB重型磁力驱动离心泵(简称磁力泵),通常由电动机,磁力偶合器和耐腐蚀离心泵组成。其主要特点是利用磁力偶合器传递动力,完全无泄漏,当电动机带动磁力偶合器的外磁钢旋转时,磁力线穿过间隙和隔离套,作用于内磁钢上,使泵转子与电动机同步旋转,无机械接触地传递扭矩。在泵轴的动亢输入端,由于液体被封闭在静止的隔离套内,没有动密封因而完全无泄漏.CQ系列磁力泵是磁力泵全国联合设计组开发的新型完全无泄漏耐腐蚀泵,其技术经济指标与国外同类产品八十年代末的水平相当,CQB系列磁力泵型式及基本参数符合JB/T86-89《小型磁力驱动离心泵型式与基本参数》标准和《小型磁力驱动离心泵三个标准的补充规定》.
CQB重型磁力泵用途及适用环境
     CQB系列磁力泵适用于石油、化工、制药、冶炼、电镀、环保、食品、影视洗印、水处理、国防等行业,是输送易燃、易爆、挥发、有毒、稀有贵重液和各种腐蚀性液体的理想设备。适用于输途吸入压力不大于0.2MPa,最大工作压力1.6MPa,温度不超过100度,密度不大于1600kg/m3,粘度不大于30×10-6m2/S的不含硬颗粒和纤维的液体.
二、CQB-G高温磁力泵产品概述
      CQB-G高温型磁力泵(简称高温磁力泵)通常由电机,磁力偶合器,水冷却装置,和耐腐蚀离心泵头四大部分组成,其主要特点是利用磁力偶合器传递动力。当电动机带动磁力偶合器的外磁钢旋转时,磁力线穿过间隙和隔离套,作用于内磁钢上,使泵转子与电动机同步旋转,无机械接触地传递扭矩。在泵的动力输入端,由于液体被封闭在静止的隔离套内,没有动密封因而完全无泄漏。磁力偶合器的磁性材料采用耐高温型稀土永磁材料,能承受300度以下的高温介质而保持强大的磁力扭矩。在电机与磁力偶合器之间加装了水冷却装置,防止泵送高温介质之热量传导至电机,以保持电机的正常运行,从而达到无泄漏输送高温介质。
      CQB-G系列磁力泵是全国联合设计开发的新型完全无泄漏耐腐蚀泵,其技术经济指标接近国外同类产水平,其型式、基本参数及技术性能符合.
      泵的过流部件根据介质可分别采用304、304L、302、321、316、316L、UB6、CD4Mcu、钛合金、镍基合金等耐腐蚀材料。
CQB-G高温磁力泵产品结构
       CQB-G型高温保温泵采用多重循环冷却结构,保证了原动力和磁传动的可靠性和稳定性,同时采用柱销联轴器减少了泵的噪音和震动,便拆式和柱销联轴器同时使用,使泵的结构增长,更有利于泵的散热。同时,也十分方便用户的维修或更换零件,在泵的外转子部分还设计了散热风叶,确保磁钢的稳定性。本系列泵适用于输送高温介质,温度≤300℃。
CQB-G高温磁力泵使用环境
      CQB-G系列高温磁力泵适用与石油、化工、制药、冶炼、电镀、环保、食品、影视洗印、水处理、国防等行业,是输送高温类易燃、易爆、挥发、有毒、稀有贵重液和各种腐蚀性液体的理想设备。适用于输送系统工作压力小1.6MPa,温度不超过300℃,密度:小于1840kg/m3,粘度不大于30cm2/S的不含硬颗粒和纤维的液体。
三、结构设计要点
      磁力驱动装置主要由三部分构件组成: 一是与电机相连的外磁转子, 即与主传动轴相连的驱动部分; 二是与工作部件相连的内磁转子, 即与从动轴和叶轮相连的从动部分; 三是在驱动部分与从动部分之间设置的, 用非导磁材料制成的隔离套。三者之间保持一定的间隙, 其结构形式主要有圆筒形( 径向磁力传动) 和圆盘形( 轴向磁力传动) 两种。圆筒形磁力驱动装置是由磁钢组合成两个圆筒形的磁转子, 外磁钢筒( 外磁转子) 沿轴向套入内磁钢筒( 内磁转子) 外缘, 内、外磁钢在同一轴线上。内、外磁钢的充磁方向为圆筒形的直径方向,即磁场方向与转动轴相垂直。圆盘形磁力驱动装置是由两个平行相对, 圆心在同一轴线上的圆盘组成, 磁钢分别镶嵌在两个圆盘上, 磁场的方向与转动轴平行。圆筒形磁力驱动装置由于属于内磁式结构, 磁钢利用率高, 在相同磁路参数下, 单位磁体积能够获得较大的传动力矩, 因而得到了广泛的应用, 尤其适用于大功率场合。而圆盘形磁力驱动装置, 由于两圆盘的磁钢间会产生较大的轴向力, 因此在设计时必须采用平衡轴向力的装置和加厚隔离套, 否则会使隔离套变形以至损坏。所以, 尽管圆盘形结构形状简单, 容易制造, 但也应用很少。
2.2 􀀁 磁路设计
     磁路是磁力驱动装置的核心, 它是指由永久磁铁、工作间隙和导磁体三者构成的、使用磁场不变的永磁磁路。磁路设计的要求是: 除了使永磁体在一定的气隙内提供所需的磁场外, 即在保证泵所需要的磁力矩值的前提下, 力求具有最高的磁稳定性, 最小的磁器件体积。为了实现这一要求,必须要有先进的磁路选择和精确的磁路计算。
 􀀁 磁路的选择
     磁路的选择包括磁路形式的选择、磁转子长径比的选择即磁转子外形尺寸的选择, 以及磁路工作间隙( 即磁隙) 和磁体及导磁体厚度的选择。
􀀁 磁路形式的选择
     根据永久磁铁的布置方式, 磁路的形式一般可分为间隙式分散型磁路和拉推式( 吸斥式) 组合型磁路。分散型磁路中, 磁钢按照一定的间距分散排列, 磁钢之间没有隔离块。这样磁路结构尺寸大, 功耗大, 传递功率较小。拉推式组合型磁路是磁钢以不同极性呈偶数密集交替排列, 由于内、外磁钢每对磁极下面的互相吸引, 相邻异极面的相互排斥, 当从动磁极位于相邻两磁极中间位置时, 力矩最大。
      拉推式组合型磁路, 由于从动磁体( 内磁转子) 受到磁场的吸力与斥力的联合作用, 在旋转方向是相加的, 这就使得传递到从动磁极上的力矩由于相邻异性磁极的反作用效应得以增大。在这种磁路中, 单位重量永磁体所产生的力矩要比间隙式分散型磁路高一倍; 产生相同力矩所需的磁器件体积只需分散型磁路的1/ 4, 也就是说, 在磁体尺寸和材料相同的条件下, 力矩可比分散型磁路大4倍。拉推式组合型磁路较之间隙式分散型磁路具有体积小, 磁能利用好, 漏磁少, 工作磁场强度高,功率损耗小, 结构紧凑, 不易滑脱等许多优点, 是现今圆筒形磁力驱动装置采用的一种最佳磁路结构。因此, 通常磁力驱动装置的磁路一般宜采用拉推式组合永磁磁路。如果再采用聚磁技术来设计组合型磁路, 则效果更佳。
􀀁 磁转子长径比的选择
     对磁转子的基本要求是能够满足其力矩要求, 同时应具有较低的涡流损耗和较好的成本效益。从增大力矩和降低成本考虑, 应增大直径, 因直径与磁体总用量成反比。但增大直径会增加内磁转子的摩擦损失和金属隔离套在交变磁场中产生的涡流损失。由于内磁转子在充满液体的转子室中高速旋转, 相互摩擦必将会产生较大的功率损失, 共有两部分: 一是内磁转子圆柱面的摩擦损失, 它与转子半径的四次方及转子的长度成正比; 另一是内磁转子端面的摩擦损失, 它与转子半径的五次方成正比。显然, 半径越大, 摩擦损失也越大。而由隔离套引起的涡流损失也与半径的平方成正比。并且,半径越大, 内磁转子的离心力也越大。所以, 长径比的选择一定要适当。缩小半径, 虽然损失一点力矩, 但可以减少摩擦和涡流损失, 对提高效率有利。然而, 在要求传动功率一定, 即扭矩一定时, 磁转子的磁路直径不能过小, 否则将导致磁转子过长, 磁体用量增大, 磁能的利用率降低, 支承难以很好解决, 安装也不方便。因此, 根据我们的理论分析和试验研究, 当传递扭矩的最大静磁力矩300N-m 以下时, 磁转子的长径比取0.2-1; 300N!m 以上至500Nm 以下时, 长径比取1-2; 500N-m 以上时, 长径比取23。磁转子长径比选择的原则是转速低, 压力小取小值; 转速高、压力大取大值。
    隔离套设计
    隔离套安装在内、外磁转子之间, 当内、外磁转子相对于隔离套转动时, 隔离套就处于近乎正弦变化的交变磁场中。因此, 隔离套的设计除了要能承受足够的内压以外, 还要具有较低的涡流损失。如果隔离套采用金属导电材料制成, 则无疑会在隔离套中产生涡流使其发热, 降低传递功率。所以, 隔离套应选用电阻率大, 机械强度高, 耐腐蚀性好的非导磁材料制作。根据我们的研究, 扬程在50m 以下、工作温度60℃ 以下的小型磁力泵可采用非金属材质的隔离套, 如增强尼龙或其它高强度的工程塑料, 因为它会产生涡流, 隔离套的壁厚可取2.5-4 mm。为了提高隔离套强度, 也可以在非金属隔离套中间放置网格型的加强筋。而当输送介质的压力很高以至于必须采用金属隔离套时, 则应选用TC4 钛合金或不锈钢( 1Cr18Ni9Ti ) 。钛合金不仅电阻率高, 而且强度也高, 比1Cr18Ni9Ti 均高一倍左右, 故最为理想。隔离套的壁厚根据压力的大小可在0.8- 2 mm 之间选择。
     磁扭矩的计算
     在内、外磁转子上密布着N.S 极相间排列的永磁体, 当电机不旋转时, 即内、外磁转子处于相对静止状态时, 由于磁体异极相吸, 吸引力为径向力, 切向分力为零, 故不能形成转矩, 而当电机顺时针方向旋转, 即当外磁转子相对于内磁转子转过􀀁角时, 如图2 所示, 则磁极S1 对磁极N2 的吸力F2 和磁极S1 对磁极S2 的斥力F3 在内磁转子上的切向分力方向相同, 并对内磁转子形成一个顺时针方向的扭矩。可以认为, 扭矩M 的大小与转角􀀁之间的函数关系是正弦曲线。显然, 当转角􀀁为每个磁极的中心角的一半时, 在整个内磁转子上产生的磁扭矩为最大值 。
     如果该磁扭矩大于泵轴上的反转矩时, 则泵开始工作, 否则将产生滑脱现象。关于最大磁扭矩Max 的具体计算, 不少学者在这方面作过详细的理论推导, 但由于其中的影响因素较多, 往往使理论计算值与实测值不能完全相符。而且, 过于复杂的计算过程也不便于工程应用。

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