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[摘 要]在流体输送过程中一直存在着泄漏问题，到目前为止所有的机械密封都没有很好地解决这一问题。磁力泵取消了泵的机械密封，完全消除了离心泵机械密封不可避免跑、冒、滴、漏的弊病，是实现无泄漏、零污染输送的较好选择，特别适用于易燃、易爆、易挥发及有毒介质的输送。分析了磁力泵特点及其在我国工业方面的应用前景，提出磁力泵的发展方向。
[关键词]磁力泵；高效；发展
中图分类号：TD 821 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）32-0383-01
磁力驱动泵（简称磁力泵）是应用磁力传动和新密封技术而设计的一种新型泵。磁力传动和传统的机械传动相比，其根本区别在于传动轴无需穿出机壳，而是利用磁隔离套传递扭矩。磁力泵也是一种特殊的屏蔽泵，它从根本上消除了轴封的泄漏。因此，磁力泵广泛应用于输送贵重、有毒、易爆或放射性较强的介质，是实现无泄漏、零污染输送的较好选择。
磁力泵由泵、磁力传动器、电动机3部分组成。关键部件磁力传动器由外磁转子、内磁转子及不导磁的隔离套组成。当电动机带动外磁转子旋转时，磁场能穿透空气隙和非磁性物质，带动与叶轮相连的内磁转子作同步旋转，实现动力的无接触传递，将动密封转化为静密封。由于泵轴、内磁转子被泵体、隔离套完全封闭，从而彻底解决了“跑、冒、滴、漏”问题，消除了炼油化工行业易燃、易爆、有毒、有害介质通过泵密封泄漏的安全隐患。
1 磁力泵国内外发展概述
美国HMD公司在20世纪40年代就将第1台无泄漏磁力泵推向市场，由于当时磁力泵可靠性比较差，应用范围有限，价格昂贵，因此没有得到很好的推广。作为磁传动泵研发制造的先驱HMD公司，一直在磁传动泵设计/制造这一领域处于世界领先地位，其产品代表了当今磁传动泵的发展极限：流量0.006～1000m3/h，扬程10～1000m，温度-100～450℃（无需冷却水），功率最大至450kW。品种包括单级、多级磁传动离心泵，磁传动滑片泵，磁传动漩涡泵，屏蔽磁传动泵，特别是最新开发的MAAG-MAX屏蔽磁传动泵，结合了磁传动泵和屏蔽泵的优点，代表了无泄漏泵的未来发展方向。
我国有关磁传动泵的研究始于20世纪80年代初，甘肃省科学院磁性器件研究所是国内最早开展磁传动泵研制的单位之一，现已有单、多级磁传动离心泵的系列產品投入使用。1989年，温州工科所等5家泵厂组建了南方磁力泵联营公司，生产18.5kW以下的耐腐蚀磁传动泵系列产品。1992年沈阳水泵厂设计制造CIH系列磁传动泵，涉及29个规格，流量2～150m3/h，扬程3.5～380m，电机功率100kW以下，工作温度低于250℃。
2 目前磁力泵设计过程中主要问题
2.1 高温问题
为了解决因内磁钢在高温下退磁而引起的磁力联轴器失效问题，可以将同步磁力联轴器的内磁转子改为类似于鼠笼式转子，外转子结构不变。其工作原理与鼠笼式异步电动机相似，即当外转子在电机驱动下旋转产生旋转磁场，内转子上铜条会切割磁力线而产生感应电流，感应电流产生的磁场和外转子上永磁体产生的磁场相互作用，使内转子随外转子一起转动并传递转矩。由于此种联轴器的内转子无需永磁材料，同时与同步磁力联轴器相同的是隔离套密封了输送介质，致使外转子与介质并不接触，因此介质的温度高低不会影响内转子的性能，从而避免了同步磁力联轴器中内转子磁体在高温下的退磁问题，故可用于输送较高温度介质的泵中。实验测试和磁场分析结果表明，这种新型磁力联轴器的设计方案是完全可行的，可彻底解决同步磁力联轴器内磁钢高温失效引起的问题。在具体设计过程中，还要考虑一些问题，如优化转子槽形结构，使之在任何旋转位置上磁力联轴器的内外转子间磁场作用力基本相等，从而尽量减小磁力联轴器中由齿槽效应引起的转速波动性和脉动力矩，进一步提高磁力联轴器的效率，等等，使这种新型磁力联轴器运行更加平稳可靠，生产成本进一步降低，维修更方便，经济效益更好。
2.2 隔离套设计
隔离套的结构和材质是影响效率和安全可靠性的重要因素之一。因此，设计一个结构合理，选材准确的隔离套，是磁力驱动离心泵设计的关键技术问题。
隔离套是位于内外转子之间的一个圆筒形密封部件，它使所传输的介质与外界隔离。由于磁力传动力矩与内外转子间工作气隙长度有关，气隙长度要求越小越好，因此在满足强度和刚度的前提下，应将隔离套的壁厚设计得尽量薄。在设计中，可按压力容器的设计计算方法进行壁厚计算。在选材上，应考虑当外磁转子相对于隔离套转动时，隔离套处于交变磁场作用下，如隔离套采用金属材料制成，无疑会在隔离套中产生涡流使其发热，使得传递功率降低，所以，隔离套应选用电阻率大、机械强度高、耐腐蚀的非导磁材料。①在工作条件允许的情况下，隔离套应优先选用非金属材料，这样就可有效避免涡流产生。如用金属隔离套，应尽可能采用高电阻（电导率低）的材料来减小涡流损耗及对磁场的影响；②隔离套必须选用低磁导率的材料，以减小对内转子表面磁场的影响；③隔离套要选用高强度的材料，以减小隔离套的厚度，这样可减小涡流损耗（及）对磁场的影响。④发展新型隔离套，如复合型隔离套，即隔离套内壁采用高强度的金属薄壁材料以防破裂造成泄漏，而隔离套的外表面则采用硬度较高的非金属材料以防隔离套变形，这样可有效地减少隔离套的涡流损耗及对磁场的影响。
2.3 冷却措施
内磁转子在泵送流体内旋转，它直接受流体的热影响，再者扭矩波动和尖峰载荷时，内外磁联轴器发生滑动产生涡流热。为此，必须对其进行冷却。
3 磁力泵发展趋势
（1）开发智能化、高速小型化磁力泵。由于变频向小型、低成本、高可靠性等方面发展，新型磁力泵将实现无级变速，形成新的系列产品。
（2）开发各种形式的磁力泵。磁力驱动技术不仅广泛使用于离心泵，也可广泛使用于其他形式的泵。磁力驱动涡流泵、磁力驱动齿轮泵、磁力驱动污水泵、磁力驱动渣浆泵、磁力驱动液下泵等特殊用途的磁力泵均相继问世。磁力驱动的回转泵也会有较大展，如三螺杆泵、齿轮泵、滑片泵。
（3）磁力泵向高附加值、高效率方向发展。随着科学技术的进一步发展，磁力泵将发展为高效率、高可靠性、高安全性、低成本的理想型无密封泵，将具有更广阔的发展前景。
参考文献
[1]赵洋，赵鹏，陈慧聪，田斌，李昌忠.磁力泵防涡隔离罩的开发与应用[J].石油和化工设备.2013（01）
[2]袁丹青，何有泉，陈向阳，李建萍，张贺.磁力泵的研究现状与发展前景[J].磁性材料及器件.2011（02）
[关键词]磁力泵；高效；发展
中图分类号：TD 821 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）32-0383-01
磁力驱动泵（简称磁力泵）是应用磁力传动和新密封技术而设计的一种新型泵。磁力传动和传统的机械传动相比，其根本区别在于传动轴无需穿出机壳，而是利用磁隔离套传递扭矩。磁力泵也是一种特殊的屏蔽泵，它从根本上消除了轴封的泄漏。因此，磁力泵广泛应用于输送贵重、有毒、易爆或放射性较强的介质，是实现无泄漏、零污染输送的较好选择。
磁力泵由泵、磁力传动器、电动机3部分组成。关键部件磁力传动器由外磁转子、内磁转子及不导磁的隔离套组成。当电动机带动外磁转子旋转时，磁场能穿透空气隙和非磁性物质，带动与叶轮相连的内磁转子作同步旋转，实现动力的无接触传递，将动密封转化为静密封。由于泵轴、内磁转子被泵体、隔离套完全封闭，从而彻底解决了“跑、冒、滴、漏”问题，消除了炼油化工行业易燃、易爆、有毒、有害介质通过泵密封泄漏的安全隐患。
1 磁力泵国内外发展概述
美国HMD公司在20世纪40年代就将第1台无泄漏磁力泵推向市场，由于当时磁力泵可靠性比较差，应用范围有限，价格昂贵，因此没有得到很好的推广。作为磁传动泵研发制造的先驱HMD公司，一直在磁传动泵设计/制造这一领域处于世界领先地位，其产品代表了当今磁传动泵的发展极限：流量0.006～1000m3/h，扬程10～1000m，温度-100～450℃（无需冷却水），功率最大至450kW。品种包括单级、多级磁传动离心泵，磁传动滑片泵，磁传动漩涡泵，屏蔽磁传动泵，特别是最新开发的MAAG-MAX屏蔽磁传动泵，结合了磁传动泵和屏蔽泵的优点，代表了无泄漏泵的未来发展方向。
我国有关磁传动泵的研究始于20世纪80年代初，甘肃省科学院磁性器件研究所是国内最早开展磁传动泵研制的单位之一，现已有单、多级磁传动离心泵的系列產品投入使用。1989年，温州工科所等5家泵厂组建了南方磁力泵联营公司，生产18.5kW以下的耐腐蚀磁传动泵系列产品。1992年沈阳水泵厂设计制造CIH系列磁传动泵，涉及29个规格，流量2～150m3/h，扬程3.5～380m，电机功率100kW以下，工作温度低于250℃。
2 目前磁力泵设计过程中主要问题
2.1 高温问题
为了解决因内磁钢在高温下退磁而引起的磁力联轴器失效问题，可以将同步磁力联轴器的内磁转子改为类似于鼠笼式转子，外转子结构不变。其工作原理与鼠笼式异步电动机相似，即当外转子在电机驱动下旋转产生旋转磁场，内转子上铜条会切割磁力线而产生感应电流，感应电流产生的磁场和外转子上永磁体产生的磁场相互作用，使内转子随外转子一起转动并传递转矩。由于此种联轴器的内转子无需永磁材料，同时与同步磁力联轴器相同的是隔离套密封了输送介质，致使外转子与介质并不接触，因此介质的温度高低不会影响内转子的性能，从而避免了同步磁力联轴器中内转子磁体在高温下的退磁问题，故可用于输送较高温度介质的泵中。实验测试和磁场分析结果表明，这种新型磁力联轴器的设计方案是完全可行的，可彻底解决同步磁力联轴器内磁钢高温失效引起的问题。在具体设计过程中，还要考虑一些问题，如优化转子槽形结构，使之在任何旋转位置上磁力联轴器的内外转子间磁场作用力基本相等，从而尽量减小磁力联轴器中由齿槽效应引起的转速波动性和脉动力矩，进一步提高磁力联轴器的效率，等等，使这种新型磁力联轴器运行更加平稳可靠，生产成本进一步降低，维修更方便，经济效益更好。
2.2 隔离套设计
隔离套的结构和材质是影响效率和安全可靠性的重要因素之一。因此，设计一个结构合理，选材准确的隔离套，是磁力驱动离心泵设计的关键技术问题。
隔离套是位于内外转子之间的一个圆筒形密封部件，它使所传输的介质与外界隔离。由于磁力传动力矩与内外转子间工作气隙长度有关，气隙长度要求越小越好，因此在满足强度和刚度的前提下，应将隔离套的壁厚设计得尽量薄。在设计中，可按压力容器的设计计算方法进行壁厚计算。在选材上，应考虑当外磁转子相对于隔离套转动时，隔离套处于交变磁场作用下，如隔离套采用金属材料制成，无疑会在隔离套中产生涡流使其发热，使得传递功率降低，所以，隔离套应选用电阻率大、机械强度高、耐腐蚀的非导磁材料。①在工作条件允许的情况下，隔离套应优先选用非金属材料，这样就可有效避免涡流产生。如用金属隔离套，应尽可能采用高电阻（电导率低）的材料来减小涡流损耗及对磁场的影响；②隔离套必须选用低磁导率的材料，以减小对内转子表面磁场的影响；③隔离套要选用高强度的材料，以减小隔离套的厚度，这样可减小涡流损耗（及）对磁场的影响。④发展新型隔离套，如复合型隔离套，即隔离套内壁采用高强度的金属薄壁材料以防破裂造成泄漏，而隔离套的外表面则采用硬度较高的非金属材料以防隔离套变形，这样可有效地减少隔离套的涡流损耗及对磁场的影响。
2.3 冷却措施
内磁转子在泵送流体内旋转，它直接受流体的热影响，再者扭矩波动和尖峰载荷时，内外磁联轴器发生滑动产生涡流热。为此，必须对其进行冷却。
3 磁力泵发展趋势
（1）开发智能化、高速小型化磁力泵。由于变频向小型、低成本、高可靠性等方面发展，新型磁力泵将实现无级变速，形成新的系列产品。
（2）开发各种形式的磁力泵。磁力驱动技术不仅广泛使用于离心泵，也可广泛使用于其他形式的泵。磁力驱动涡流泵、磁力驱动齿轮泵、磁力驱动污水泵、磁力驱动渣浆泵、磁力驱动液下泵等特殊用途的磁力泵均相继问世。磁力驱动的回转泵也会有较大展，如三螺杆泵、齿轮泵、滑片泵。
（3）磁力泵向高附加值、高效率方向发展。随着科学技术的进一步发展，磁力泵将发展为高效率、高可靠性、高安全性、低成本的理想型无密封泵，将具有更广阔的发展前景。
参考文献
[1]赵洋，赵鹏，陈慧聪，田斌，李昌忠.磁力泵防涡隔离罩的开发与应用[J].石油和化工设备.2013（01）
[2]袁丹青，何有泉，陈向阳，李建萍，张贺.磁力泵的研究现状与发展前景[J].磁性材料及器件.2011（02）