第一章绪论
1.1 引言
泵是应用非常广泛的通用机械，种类甚多，应用极广，广泛应用于石油化工、动力工业、采矿和船舶、航空航天、钢铁工业、轻工、造纸等行业。随着科学技术的不断发展，泵的应用领域仍进一步迅速扩大。据不完全统计，泵的耗电量约占全国总发电量的20 ％以上，耗油量约占全国总油耗的5 % ，可见泵是耗能大户〔，一3 ］。因此，研究泵的能量损失，提高泵的技术水平对节约能源、创建节约型社会具有十分重要而深远的意义。 而且，随着现代工业生产中日益重视对新技术的需求和对环境的保护，世界泵业都在发展自己的技术优势，扩大产品使用范围以适应世界市场的多样化和个性化需求。为了职业安全与满足环境要求，发展具有无泄漏密封特点的特种泵将显得尤为必要和迫切。磁力泵的开发与应用满足了各个工程领域中的特殊要求。如何提高泵的效率，降低泵的生产成本是目前磁力泵发展的关键问题之一。因此针对磁力传动泵的能耗研究正是在这样的一种情况下应运而生。 1.2 无密封泵简介
密封系统的改进是目前各种泵的发展趋势之一。无密封泵不用填料和机械密封，而用一种隔离套来封闭流
体，独特地利用静密封替代动密封，输送腐蚀、危险、有毒、放射性流体等实现零泄漏。与常规的有密封泵相比，无密封泵可以大大减轻或消除因泄漏而引起的灾难性事故与危害，延长产品的使用寿命，适合于在特定苛刻条件的工况
下工作。
无密封泵主要有两类：屏蔽泵与磁力泵。屏蔽泵抽送介质的温度、压力易于测定，具有能够准确计算机组的失效周期等优点，但在应用大功率、高转速场合时，与磁力泵相比，屏蔽泵比同功率、同转速的磁力泵功率损失大得多，且会涉及到各种密封零部件维护问题，多工种安装问题以及较长的交货期，因而磁力泵占有更大的市场份额阵.
磁力泵因采用无轴封设计低噪音、无泄漏、无污染，完全避免了传统机械轴封泵存在的因液体泄漏引起腐蚀而造成环境污染的缺陷，广泛应用于粮油，食品、石油化工和制药等工业系统中的稀有贵重液体、挥发性的介质及不允许密封污染的介质等的输送，尤其是不含固体颗粒的易漏、易燃、易爆液体的输送。特别是食品行业．对密封要求严格的场合．磁力泵尤为安全可靠，使传统机械轴封的泄漏率直线降为零有效避免了物料的浪费和污染保证了安全、文明，清洁、卫生生产，值得广泛应用和大力推广。
1.3 磁力泵的主要特点
( 1 ）以静密封代替动密封，从而解决和避免了介质泄漏问题。在磁力泵的结构中，用隔离套将泵的工作介质与外界完全隔离开，把液体完全封闭在隔离套内，没有动密封，因而完全无泄漏；只是利用了磁力传动器传递动力，以静密封代替传统设计中的动密封；正因如此，该泵才能在各类石化行业中得到广泛应用，并取得了很好的效果。
( 2 ）磁力泵的工作介质主要为强酸、强碱等强腐蚀的液体，因此泵体内所有零件都采用抗腐蚀的特殊材料。
( 3 ）无需独立润滑和冷却水，降低了能耗，。其轴承可以浸渍石墨等自润
滑材料制造并以被送液体进行自润。滑由于交变磁场的作用，泵在运行时金属隔离套内会产生很大的涡流热，为解决此问题，磁力泵设计中带有自冷却回路。工作介质从泵的高压区经过内磁转子与隔离套之间的空隙进入隔离套底部，再由轴的中心孔返回到泵的低压区。对轴承、磁力驱动器、隔离套等部件不需要外加冷却系统。
( 4 ）传递振动小、噪声低。由联轴器或皮带传动变成同
步旋转，不存在接触和摩擦，功耗小、效率高且具有阻尼减振作用，减少了电动机振动对泵的影响和泵发生气蚀振动时对电动机的影响；机械传动泵在运转过程中，由于硬连接，产生振动大、噪声大。而磁
力泵采用磁力驱动振动小，噪声低，运行平稳，可延长泵的运转周期。一般说机械式传动泵振动量Xl 与磁力驱动泵振动量Xe 的关系为X1 = ( 3 . 5 一7 ）戈［6 ］
( 5 ）过载保护作用。机械传动泵在运行过程中，过载情况一旦发生，会带来泵轴损坏、电机烧毁等重大损失。而磁力泵在过载情况下，内、外磁转子会自动作相对滑脱运动，泵轴或电机不会被损伤或烧毁。
( 6 ）自动监测与控制功能。磁力泵在运行过程中，从电机轻载监控，抽空监控装置、滑动轴承磨损监控，过强振动监控，隔离套 温升监控，冷却循环系统监控，止推盘轴向力监控这几个方面提出监控的理由和方法，对磁力泵的选型和设计有一定的参考价值。
1.4 磁力泵的国内外发展状况
开发磁力泵的最初目的是为了保护从事化工、核动力、国防等工业现场工作人员的安全和健康。1943 年英国CharlessHoward 和GeoddreyHoward 兄弟俩获得了磁力驱动泵的首项知名专利，他们用铝镍钻永磁体研制成功了第一台磁力驱动泵。1947 年英国HMD 公司研制成功了首台可用于工业生产的磁力泵，最先使用磁力泵的两家公司是英国的帝国化学工业和德国的拜尔化学公司件’" ］。磁力泵开发初期，应用范围很有限，且价格较高，以及某些出现在市场上的不成功或不可靠的产品产生的不良影响，在很大程度上限制了磁力泵的发展与应用。
至60 年代初，日本成功研制了试验用的微型磁力泵。1969 年荷兰人贝格尔成功研制稀土钻新型永磁材料即第一代稀土永磁材料，具有高出铝镍钻三倍以上的磁能积，很快被应用在磁力泵上。1 970 年初，日本“I 场伙Kl ”公司MDX 型系列的各种不锈钢磁力泵相继问世。1973 年初，世界上第一台由氟塑料制成的MCF 一50 型工业塑料磁力泵投入市场。1 979 年西德法兰克福市的“ACHEMA ' , 展览会上展出了最新的MDF 一100 型磁力泵，流量54m3 伍，扬程38m ，配套功率14kw ，列为MDF 型系列最大的泵型。随着第二代衫钻磁体及第三代钦铁硼的相继问世，较高的功率容量可使得联轴器的尺寸大幅度缩小，磁性驱动的效率大幅度提高，加速了磁力泵的发展，国外
许多厂家研制或批量生产各种技术规格、不同类型的磁力泵。德国在磁力泵的研制与应用方面发展较快，“KLAUS”公司于1981 年研制出了lo5m3 / h ，扬程Zoom ，配套功率15Okw 的多级磁力泵，德国又于1989 年、1991 年先后研制出磁力驱动螺杆泵、磁力驱动活塞泵。目前磁力泵的发展水平可由HMD 公司的产品来描述：流量1 一681 m3 爪，扬程10 一SO0m ，温度由一100 ? 450 ℃，系统压力从真空到40MPa ，原动机功率达350kw 。国内于70 年代末，根据进口电影洗片设备中配套的微型磁力泵样机，进行了微型磁力泵的研制。1981 年上海化工设计院展出一台CQB 型磁力泵，流量2 . 8m3 爪，扬程15m ，配套功率1 . Ikw 。同年，广州番愚电镀厂生产的0 . 37kw 微型磁力泵，年产量仅能配套该厂的过滤机。80 年代后，国内开始注重产品开发与研究，甘肃省科学院磁性研究所先后成功地试制了稀土钻磁力驱动器和磁力泵的系列产品，同时一些泵生产企业也在搞磁力泵的试生产和工业运用。兰州510 所
设计的10 种磁力传动器获国家发明三等奖，并在兰州、镇海、南海等炼油厂成功应用。浙江温州、安徽径县、江苏太仓、湖南株洲等地也有生产磁力泵的厂家，但均属于小型磁力泵，其运转稳定性、效率还有待进一步提高。李国坤教授和深圳科捷磁力机械有限公司等密切合作，已成功研制了部分磁力泵产品，其产品在吉化及太仓埃尼化工有限公司等的生产流程中运转正常，安全可靠。目前国内还在大型低汽蚀余量磁力泵、大型多级磁力泵的研究与制造方面积累了大量的第一手资料，从而进一步提高新型磁力传动技术和完善磁力泵的设计理论与方法。
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