Pompy z napędem magnetycznym to pompy odśrodkowe, które przenoszą moment obrotowy przez szczelną przegrodę przy użyciu magnesów zamiast przejścia wału. Usunięcie przejścia wału eliminuje uszczelnienie dynamiczne, będące najczęstszym źródłem wycieków z pomp, i całkowicie usuwa emisje ulotne z tej drogi wycieku.
W konwencjonalnej pompie odśrodkowej wał przechodzi przez obudowę do silnika, a wszędzie tam, gdzie wychodzi na zewnątrz, trzeba go uszczelnić — czy to pakowaniem węzłowym, czy uszczelnieniem mechanicznym. Pompa z napędem magnetycznym usuwa to przejście: zewnętrzny pierścień magnesów, napędzany przez silnik, znajduje się na zewnątrz obudowy, oddzielony nieruchomą, niemagnetyczną osłoną od wewnętrznego rotora magnetycznego sprzężonego z wirnikiem, więc moment obrotowy przechodzi przez przegrodę magnetycznie, bez żadnej ruchomej części naruszającej barierę ciśnieniową. Ponieważ osłona jest statyczną, spawaną lub klejoną przegrodą, a nie obracającym się interfejsem, zewnętrzne wycieki w normalnej pracy są praktycznie zerowe — to rozwiązanie domyślne dla mediów toksycznych, łatwopalnych lub o dużej wartości.
W zamian łożyska promieniowe i osiowe znajdują się wewnątrz osłony izolującej, w pompowanym medium, które je smaruje i chłodzi. Zazwyczaj są to łożyska tulejowe z twardego materiału, takiego jak węglik krzemu, pracujące na cienkiej warstwie smarnej, która zanika w ciągu kilku sekund, jeśli pompa pracuje na sucho, występuje silna kawitacja lub następuje utrata zasilania. Wtedy łożyska ulegają zadzieraniu, pęknięciom lub zatarciu — uszkodzeniom, których pompa uszczelniona nie doznałaby przy tym samym zaburzeniu. Ochrona przed pracą na sucho jest zatem niezbędna:
Metalowa osłona izolująca znajduje się w obracającym się polu magnetycznym sprzęgła, a zmienne pole indukuje prądy wirowe, które generują ciepło, podobnie jak straty w rdzeniu transformatora; w większych sprzęgłach to ciepło nie jest trywialne i musi być usuwane przez medium procesowe lub oddzielny przepływ chłodzący. Niemetalowe osłony (tworzywa wzmacniane włóknem lub kompozyty ceramiczne) całkowicie unikają tych strat i nadają się do czystych, kompatybilnych mediów. Metalowe osłony, stosowane tam, gdzie wymagania ciśnieniowe, temperaturowe lub chemiczne wykluczają kompozyty, wykonuje się ze stopu niemagnetycznego o wysokiej oporności, aby ograniczyć efekt.
Wewnętrzne łożyska i wąskie luzy między magnesami a osłoną sprawiają, że pompy z napędem magnetycznym słabo tolerują materiały ścierne lub włókniste, które osadzają się w filmie łożyskowym i znacząco przyspieszają zużycie — znacznie bardziej niż w pompie uszczelnionej. Producenci ograniczają dopuszczalną zawartość ciał stałych i wielkość cząstek na poziomach zdecydowanie niższych niż w standardowej pompie z jednostronnym ssaniem, więc strumienie zawierające ciała stałe wymagają filtracji wstępnej zgodnej z limitami dostawcy.
Pompy z silnikiem w puszce (canned-motor) to inna powszechna konstrukcja bez uszczelnień: stojan i wirnik silnika są obudowane, przy czym wirnik pracuje „na mokro” wewnątrz cienkiej metalowej puszki, która elektrycznie izoluje go od medium. Obie technologie dzielą zasadniczą zaletę — zerowy wyciek przez uszczelnienie — oraz podstawowe ryzyko — uszkodzenie łożysk przy pracy na sucho.
| Atrybut | Pompa z napędem magnetycznym | Pompa z silnikiem w puszce |
|---|---|---|
| Przenoszenie momentu | Zewnętrzny silnik, sprzęgło magnetyczne | Silnik zintegrowany, wirnik pracuje na mokro wewnątrz puszki |
| Wymiana silnika | Standardowy silnik IEC/NEMA, wymiana bez otwierania obudowy izolującej | Silnik niestandardowy, wymagana naprawa w zakładzie |
| Rozłączenie przy przeciążeniu | Sprzęgło może ślizgać się zanim uszkodzi silnik | Brak mechanizmu ślizgowego; uzwojenia narażone na moment blokujący |
| Zajmowana powierzchnia | Nieco większa, z zewnętrzną obudową sprzęgła | Bardziej kompaktowa, mniej obracających się interfejsów |
| Praca w wysokiej temperaturze | Dogodna — silnik pozostaje poza gorącą strefą | Uzwojenia bliżej źródła ciepła procesowego, wymagane chłodzenie |
Alternatywą dla rozwiązania bezuszczelnieniowego jest konwencjonalne uszczelnienie wału zarządzane zgodnie z inżynierskim planem uszczelnienia API 682, wykorzystującym płukanie, objęcie tłumiące (quench) lub podwójne uszczelnienie z cieczą barierową do kontroli temperatury powierzchni uszczelniających i wydłużenia ich żywotności. Dobrze dobrane uszczelnienie mechaniczne eliminuje wrażliwość na pracę na sucho i obecność ciał stałych, typową dla konstrukcji bezuszczelnieniowych, i zwykle daje wczesne sygnały ostrzegawcze — wzrost wycieków, dryft temperatury w studzience uszczelnienia — przed awarią, w przeciwieństwie do pompy z napędem magnetycznym, która prawie ich nie daje. Rozwiązanie bezuszczelnieniowe wygrywa tam, gdzie jakiekolwiek wycieki są niedopuszczalne; pompa uszczelniona z płukaniem jest bardziej wyrozumiała wobec mediów ściernych lub okresowo pracujących na sucho.
Ponieważ pompa z napędem magnetycznym daje niewiele zewnętrznych objawów przed awarią łożysk, monitorowanie stanu musi zastąpić wizualne kontrole wycieków, które wcześnie wykrywają pogarszające się uszczelnienia: monitorowanie drgań, analiza trendów prądu silnika oraz pomiary temperatury osłony lub wylotu, wspierane przez ścisłe limity minimalnego przepływu i blokady przeciw pracy na sucho. Rejestrowanie godzin pracy, interwałów łożyskowych oraz zdarzeń wyłączenia z powodu pracy na sucho przypisanych do taga pompy w platformie zarządzania majątkiem Fabrico, wraz z limitami minimalnego przepływu i terminami inspekcji osłony, zamienia reakcję na awarię w zaplanowaną wymianę. Zarezerwuj demo Fabrico, aby zobaczyć, jak w ten sposób można śledzić aktywa pomp bezuszczelnieniowych.
Nie. Wewnętrzne łożyska polegają na medium procesowym w kwestii smarowania i chłodzenia, a ta warstwa zanika niemal natychmiast po zatrzymaniu przepływu. Nawet krótka praca na sucho — od kilku sekund do kilku minut, zależnie od rozmiaru łożysk — może spowodować nieodwracalne uszkodzenia, dlatego ochrona przeciw pracy na sucho nigdy nie powinna być opcjonalna.
Eliminują ścieżkę wycieku przez uszczelnienie dynamiczne, dominujące źródło wycieków w pompach konwencjonalnych, więc zewnętrzne wycieki w normalnej pracy są praktycznie zerowe. Osłona izolująca pozostaje jednak barierą ciśnieniową i musi być kontrolowana pod kątem erozji lub korozji, ponieważ jej przedziurawienie spowodowałoby wypływ medium.
Generalnie nie, bez istotnych zastrzeżeń. Materiały ścierne lub włókniste przyspieszają zużycie wewnętrznych łożysk i powodują problemy w wąskich luzach magnetycznych, więc przy znaczącej zawartości ciał stałych zwykle wymagane są filtry wstępne lub zastosowanie innej technologii pompowania.
W przypadku obudów metalowych straty związane z prądami wirowymi dodają ciepło, które musi być odprowadzone przez medium procesowe lub układ chłodzący; w jednostkach o większej mocy może to stanowić istotną część całkowitego zużycia energii. Niemetalowe osłony unikają tych strat, ale mają własne ograniczenia ciśnieniowe i temperaturowe, więc wybór materiału powinien uwzględniać zarówno właściwości medium, jak i moc sprzęgła.
Zaloguj
Blog