磁力驅動攪拌反應釜的應用

磁力驅動攪拌反應釜的應用

介紹了磁力驅動攪拌反應釜結構特點、工作原理和性能。磁力驅動攪拌反應釜以靜密封取代了傳統設計中的動密封，與機械密封和填料密封反應釜相比，解決了軸封泄漏問題。闡述了磁力驅動攪拌反應釜的選用、安裝、維護和保養措施。

磁力驅動攪拌反應釜；靜密封；安裝；維護

磁力驅動是以現代磁學為基本原理，利用永磁材料所產生的磁力，進行磁力耦合傳動，實現力矩無接觸傳遞的一種新技術。磁力驅動攪拌反應釜是將磁力耦合器應用于攪拌反應釜的一種新型設備，是機械密封和填料密封反應釜的全新替代產品，它可以將傳動攪拌裝置的動力輸出部分和動力輸入部分完全隔離開來，即可以將反應釜配帶的電機、減速機與反應釜內攪拌軸無接觸地分開，從根本上取消了攪拌軸的動密封結構，使釜內處于全封閉狀態，達到攪拌反應過程無泄漏的目的。

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1 磁力驅動攪拌反應釜的結構特點

磁力驅動攪拌反應釜由電機、減速機（可以配變頻調速裝置）、磁力耦合器、攪拌器和反應釜體組成。磁力耦合器是磁力驅動攪拌反應釜的核心部件，主要由外磁轉子、不導磁的金屬隔離套及內磁轉子組成，隔離套將內磁轉子和介質與外磁轉子隔絕。

磁力驅動攪拌反應釜的結構特點如下。

（1）內、外磁轉子是由稀土永磁材料制成的永磁體，分別位于金屬隔離套的密封罩體內外兩側，轉子是由N、S極錯落排列的小磁鋼塊組成的磁鋼環構成。由于磁鋼具有異性相吸、同性相斥的特性，內外磁轉子在軸向和旋轉方向上，通過磁力作用相互定位，組成完整耦合的磁力系統。

（2）不導磁的金屬隔離套可將反應釜的物料在全靜密封狀態下進行攪拌操作，以靜密封取代了動密封，從而解決了跑、冒、滴、漏現象，具有密封持久可靠、無泄漏、無污染的特點。

（3）可實現工作機械運行中的過載保護。當磁力耦合器的從動部件在過載情況下運行或轉子卡死時，磁力耦合器的主、從動部件會相對滑脫，對電機、減速機等其他轉動部件有保護作用。

（4）不存在機械密封和填料密封產生的摩擦，節約能源。

（5）結構合理，扭矩大，傳遞平穩可靠，震動小、噪聲小。

2 磁力驅動攪拌反應釜的工作原理

電機一般直連減速機，減速機的輸出軸再與磁力耦合器的外磁轉子連接。當電動機帶動減速機旋轉時，與減速機相連的磁力耦合器的外磁轉子也做相應的旋轉運動，外磁轉子磁力線能穿透空氣間隙和不導磁的密封筒體隔離套產生磁吸力，從而同步帶動密封筒體隔離套內的內磁轉子運轉，繼而同步帶動與內磁轉子相連接的攪拌器運轉，達到驅動攪拌裝置的目的，實現了非接觸力矩傳遞。由于采用封閉式靜密封，從而解決了軸封泄漏問題，可實現無密封、零泄漏、耐壓，凈化環境、消除污染、清潔生產的目的。

3 磁力驅動攪拌反應釜的選用

磁力驅動攪拌反應釜常見的連接形式為帶短節結構的磁力耦合器與反應釜罐口大法蘭以密封面連接。磁力耦合器可與不同結構的反應釜體配套，磁力耦合器與搪玻璃反應釜配套的磁力驅動攪拌反應釜，不但具有搪玻璃反應釜的優良防腐性能，而且磁力耦合器的運用可使反應釜內處于全封閉狀態。攪拌軸的密封為靜密封，達到攪拌反應過程攪拌軸軸封無泄漏的目的；磁力耦合器與I、II、III類壓力容器反應釜配套的磁力驅動攪拌反應釜，不但滿足了反應釜的各種承壓，而且磁力耦合器的運用，徹底解決了壓力容器反應釜薄弱承壓點動密封裝置存在的諸多不安全因素，實現了安全、環保、清潔生產。磁力驅動攪拌反應釜釜體是設備的主體部分，是介質反應的場所。近年來，大量新材料、新工藝的運用，為磁力驅動攪拌反應釜開辟了更廣闊的應用空間，如純不銹鋼、純鈦、純鎳、哈氏合金、鋯、鉭等貴重有色金屬的運用，各種不銹鋼爆炸復合板、鈦復合板等的運用，在高強度的合金鋼板卷制筒體內側再襯以能承受介質腐蝕的鈦材等襯里技術的運用，筒體內噴涂四氟、特氟隆等非金屬做防腐蝕材料的運用等，使反應釜釜體材料防腐蝕性能大大提高。

選用磁力驅動攪拌反應釜時，要結合具體工藝條件、物料特性及整體性價比等因素綜合考慮，力求達到最佳優化配置。

（1）從工藝條件涉及的主要參數溫度、壓力等方面考慮。對于高溫、高壓的III類壓力容器和高真空要求的反應釜，應優先考慮選用全靜態密封的磁力驅動反應釜，以實現無密封、零泄漏的安全生產。

（2）從物料特性方面考慮。首先，根據物料腐蝕性能，反應釜主體接觸物料的部位可選用各種牌號的不銹鋼和鈦材、鎳材、鋯材、鉭材、四氟襯里以及其他金屬材料制作，以防止反應物料對設備主體的腐蝕。如果物料對材料耐腐蝕性能無特殊要求，一般采用價格低、力學與工藝性能好、供應方便的碳素鋼、低合金鋼等。物料對材料有腐蝕時，則需要選用不銹鋼、鈦、鎳等有色金屬或以合金鋼為主材再輔以能承受介質腐蝕的鈦材等內襯，以及不銹鋼爆炸復合板、鈦復合板來滿足需要。如物料易燃、易爆、有毒和滲透力強，優先考慮選用全靜態密封的磁力驅動反應釜，來實現無泄漏的安全生產。

（3）從安裝維護等方面考慮。磁力驅動攪拌搪玻璃反應釜雖具有優良的防腐性能，但因搪玻璃易碎、易爆瓷，故在運輸、安裝、維護時需要格外小心。在滿足同樣工況的條件下，對于運輸、安裝難度較大的施工，就應優選磁力驅動攪拌金屬材質的反應釜。

（4）從經濟性方面考慮。如果材料均能滿足物料的耐腐蝕條件，反應釜主材若選用純鈦等貴重有色金屬，則不如選用鈦復合板等復合材料或以合金鋼為主材再輔以內襯鈦等襯里工藝制造的設備更經濟、實用。

4 磁力驅動攪拌反應釜的安裝、維護和故障排除

山東大城農藥股份有限公司現有的6臺5 000 L和三臺10 000 L的III類高壓磁力驅動攪拌反應釜，主要從事除草劑的生產，其反應原料包括氨、氰化鈉等，操作工況為高溫、高壓、高轉速，設備運轉時間長、開工率高。多年來，未發生一起因磁力驅動攪拌反應釜故障引發的安全、環保事故。為保證磁力驅動攪拌反應釜的正常運轉，必須注意以下幾方面。

4.1 磁力驅動攪拌反應釜的安裝

（1）安裝磁力驅動攪拌反應釜時，要保證設備軸線的垂直度，否則，易導致攪拌軸偏心、軸承使用壽命縮短，影響磁力耦合器的有效運行。

（2）拆裝磁力驅動攪拌反應釜時，應保證工作現場的清潔，不得有含鐵磁性材料等雜質進入內外磁轉子的間隙中；禁止對內、外磁轉子及各密封面直接敲打，以防損壞，確需敲打時，應墊上木板、鋁板或銅板等。

（3）由于內、外磁轉子與金屬隔離套之間間隙較小、裝配精度要求高，在從內磁轉子到外磁轉子的一系列安裝過程中，必須保證內外磁轉子與金屬隔離套的同心度，以免內外轉子不同心，引起轉子磨損。要分別對內磁轉子和外磁轉子做手動盤車，確保無阻礙、無噪音，磁力耦合器不受損。設備組裝完畢后，要用手盤動電機風扇翅，帶動攪拌軸旋轉，若有阻滯、卡死或聽到異常響聲應立即檢查，排除故障。

（4）磁力耦合器與反應釜之間的密封面非常光滑,維修時要注意保護，上緊主螺栓時,不可用力過猛，不得超過規定擰緊力矩范圍，且應按對角分布原則，均勻對稱地上緊螺栓，分兩三次擰緊，以防止擠壞密封面，影響密封效果。此外，要輕拿輕放密封面，防止相互撞擊，出現疤痕。密封面損傷后，要重新拋光后，方可恢復密封性能。

4.2 磁力驅動攪拌反應釜的維護保養

（1）磁力驅動攪拌反應釜內溫度高于100℃時，必須在隔離套與磁力耦合器外罩之間（外磁轉子位于二者之間）通循環水冷卻，以保證磁力耦合器工作時，其工作溫度不大于100℃，防止溫度過高引起磁轉子逐步失磁、退磁。

通入循環冷卻水降低溫度，不但可防止溫度過高引起磁轉子退磁，而且有利于延長軸承壽命，但使用冷卻用循環水需注意：循環水要單獨使用，并確保暢通，同時，水內不允許有鐵磁雜質、固體顆粒，以免吸附、沉積后，對外磁轉子、金屬隔離套造成磨損；循環水出口應保證不帶壓，以免磁力耦合器內憋壓，造成與之連接的減速機輸出軸的油封受壓，滲漏水入減速機油池，污染潤滑油，縮短轉動部件的壽命。

（2）防止軸承潤滑不當、受力不均而損壞。如果是高溫、高速磁力攪拌器，在使用前必須定期往軸承注油口加入耐高溫潤滑脂，軸承潤滑的好壞直接影響磁力耦合器的使用壽命。要做好磁力耦合器轉動軸承的潤滑；經常檢查并保證軸承的注油潤滑管路暢通；必須在停車狀態、無升溫、無升壓時給軸承注油，嚴禁開車帶壓注油；要根據反應釜工況選用耐溫的軸承潤滑脂，否則，潤滑脂不但起不到潤滑作用，還會因其流失造成對釜內物料的污染；磁力耦合器所用軸承的壽命與反應釜工作環境狀況、運行工況、運轉率密切相關，要定點、不定時監聽磁力耦合器不同部位是否有噪音，如果有，要立即檢查軸承，必要時予以更換；要定期檢查攪拌軸的擺動量，如果發現擺動量較大，應立即檢查軸承，防止因軸承損壞，導致磁轉子與金屬隔離套摩擦，損壞磁轉子和隔離套，繼而造成釜內介質泄漏事故的發生。該公司針對磁力驅動攪拌反應釜每天工作不少于12 h的工作現狀，采取每6個月檢查更換一次軸承，對磨損的磁轉子、金屬隔離套及時小修。磁力耦合器運動以來未發生磁轉子、金屬隔離套報廢現象，有效地保證了設備的正常運轉。

對于角接觸軸承和平壓軸承，要注意安裝軸承的先后順序及方向性，以免受力不均，運轉時噪音大、震動大，影響軸承、磁力耦合器的使用壽命。

（3）避免長時間空轉，當轉速大于100 r／min時，攪拌電機不得直接啟動，要通過變頻調速裝置緩慢提速至工作轉速，且提速時間不少于30 s，否則，可能由于攪拌器慣性阻力過大，導致磁力耦合傳動器工作過載，甚至損壞磁力耦合器。

4.3 磁力驅動攪拌反應釜的常見故障及排除

（1）啟動時磁力耦合器出現咔咔聲的原因是，攪拌器被物料阻滯；攪拌軸軸承因潤滑不當或自身原因損壞；磁力耦合傳動器啟動或工作時過載（攪拌器卡住不轉，而電機正常運轉）。發生此種現象時，必須立即停車檢查，否則，內外轉子磁鋼脫轉、打滑會引起磁鋼溫度過高，導致磁轉子退磁，磁力耦合傳動器損壞。

（2）啟動后電機、減速機正常運轉，而釜內攪拌器不轉，一般是由內磁轉子退磁所致，主要原因是冷卻水降溫效果不好，磁轉子工作溫度高；內磁轉子保護套有裂紋或保護套破損，內磁膨脹損壞。內磁轉子退磁后不能修復，需要更新內磁轉子。

（3）磁力耦合器內有摩擦噪聲，主要是因軸承受釜內介質腐蝕或軸承轉動磨損后間隙過大，導致內磁轉子轉動時出現跳動或與隔離套發生摩擦。此時，要立即更換軸承，同時，要檢查金屬隔離套的摩擦情況，必要時，應對磨損點進行修補，以免影響金屬隔離套的承壓強度，發生安全事故。

（4）磁力耦合器不能運行，主要有3種情況，即內外磁轉子軸承因潤滑不當或介質腐蝕（釜內介質腐蝕內磁轉子軸承、冷卻降溫水腐蝕外磁轉子軸承）導致生銹卡死，引起內外磁轉子不轉，此時，需更換軸承；因工作溫度高導致內外磁轉子退磁，需更新磁轉子；電機燒毀或控制電器有問題，需盡快排除電器故障。