磁力泵温度测量的改进

俞钱辉

（上海高桥捷派克石化工程建设有限公司，上海 201507）

0 引言

在化工生产中，一些企业需要用泵来实现液体物料传送，而磁力泵因结构简单，运用的非常广泛，它把泵轴的旋转部分，叶轮内磁转子等封闭在隔离罩内，使泵内液体与外界完全隔离达到了无泄漏的目的，磁力泵因其固有的特点，解决了石化企业液体介质传输中“跑、冒、滴、漏”等问题，减少了环境污染，而得到了广泛应用。磁力泵虽然实现了无泄漏，但它最大缺点就是磁性材料受工作温度影响，温度一但过高，磁力传动器（内外转子）就可能因高温退磁失效,为了提高磁力泵安全可靠性，温度测量显得尤为重要。

1 磁力泵测温系统构成及热电偶的原理

磁力泵由泵、磁力传动器、电机三部分组成.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罩组成[1]。磁力泵应在规定的温度下运行，严禁温度超标，在磁力泵隔离罩表面装设热电偶温度检测装置，检测外转子与隔离罩环隙区域温度，以便在温度超标时报警或停机。磁力泵一般情况下只用于温度不高于100°C，排出压力低于1.6MPa的液体物料输送。

而我们现场用来测温的热电偶是一种感温元件，它测量温度的基本原理：是由两种导体（不同成份的材质）组成一个闭合回路，一但它们两端存在温度梯度时，回路中就会产生电流，电流产生后，两端之间就存在热电动势。两种不同成份的均质导体，温度较高的一端作为工作端，温度较低的一端作为自由端，一般自由端会处于某个恒定的温度下。

1.1 测量温度系统的工作原理

现场磁力泵的测温系统由合金丝、热电芯、与不锈钢隔离罩，热偶外壳组成热电偶测量回路。合金丝一端被焊在不锈钢隔离罩上，另一端与热电偶外壳连接起来，整个隔离罩作为热偶测量回路组成部分，所以测得是隔离罩上合金丝焊点处的局部温度。例如：两种不同的金属导体A和B接触时，有温差时，在它们的交界处会形成电动势，这就是热电动势，热电动势的大小与温度高低有关，温度越高，热电动势越大。

热电势等于热电偶两接点电势的代数和，当A、B导体材料确定后，热电势就是接电温度的函数差。如果一端温度保持不变，即为常数；则热电势就成为另一端温度T的单值函数了。

1.2 现场磁力泵测温系统构成

磁力泵测温系统传感部分(如图二)由内外二部分组成：内部80mm合金长丝头部点焊在隔离罩中间表面，合金丝与隔离罩表面之间用绝缘层隔离，合金丝紧密粘贴在隔离罩表面，延伸至A点，合金丝作为热电偶负端，不锈钢隔离罩作为热电偶正端，外部由温度变送器与热电偶组成，热电偶芯是活动的,设备里面有弹簧和合金丝，由ф12大小的螺纹设备拧入泵体至A点，依靠弹簧弹力与合金丝连接组成热电偶负端，热电偶外壳也依靠弹簧弹力与隔离罩表面连接组成热电偶正端，一但这两部温度不同，则在回路内会产生电动势。而配置的温度变送器为德国产的随机产品,没有详细资料,也不支持HART通讯器，以现有的条件无法判断热电偶的分度号[2]。如图1、图2 、图3所示。

图1 磁力泵测温系统的示意图

图2 一体化温度传感变送器

图3 磁力泵不锈钢隔离罩

2 磁力泵测量温度系统缺陷

本公司的现场装置是从美国DOW化学公司引进，2006年11月建成投产，目前装置共有各类型号磁力泵21台，全部为德国制造，温度测量系统是随机设备，同样也是德国产品，在日常仪表维护工作中，磁力泵温度测量故障较多，表现为：温度指示与实际值偏差大，波动频繁，有时甚至温度指示超标，引起联锁起跳，导致泵无法运行，装置非计划停车[3]。对于这些故障，我们经过分析研究，并对发生温度指示故障的泵进行解体检查发现，引起磁力泵温度指示不准的故障原因有以下几点：

1）温度变送器老化，稳定性变差

磁力泵测温系统传感器与温度变送器系是一体化的，且不支持HART通讯，无法对其校验检修，不能用其它独立的温度变送器替代，只能整套更换。

2）隔离罩与外磁转子间内有异物

隔离罩与外磁转子间内有异物，发生摩擦造成热偶丝断裂，从而引起测量回路断路.经咨询供应商，可以修复，但需送至德国生产厂修理。

3）接触点A点部位有垃圾油污粘附

接触点有垃圾或者油污，使得接触接触不良，引起温度忽上忽下，特别在夏天，会引起设备联锁起跳。

4）安装上的原因

由于外部热电偶与合金丝连接依靠弹簧弹力，测量设备拧得过紧或过松，会引起测量回路开路和测量不准。

5）泵体本身震动，也会引起接触不良

泵体本身使用过久会引起震动，使得测量接触不良，测温不准。

由于以上原因的存在，特别在夏季室外环境温度可达40-50°C时候。而磁力泵温度控制指标：55°C时候DCS报警，60°C联锁启动停泵。泵的指示温度一波动，马上会引起DCS报警，直至联锁停泵，对装置安全生产带来了很大的影响，成为夏季生产“老大难”问题。针对这种情况，经过不断摸索，研究及试验，对磁力泵温度测量系统进行了改造。

3 磁力泵温度测量系统改造

3.1 热电偶的制作

磁力泵测温点在隔离罩表面，外磁转子与隔离罩之间间隙，经测量只有0.8—1mm，且外磁转子是高速旋转的，现有偏平式及铠装式热偶都无条件安装，只有自制热电偶方式来测量隔离罩温度(放弃以前弹簧式接触的测量方式)。

热电偶的补偿导线是在一定温度范围内（0～100°C）的一对各自带有绝缘层的导线，补偿导线实际上就是热电偶的延长，所以用补偿导线来制作热电偶是一个可行的办法[4-5]。

T型（铜，铜镍）热电偶是所有廉价金属热电偶精度最高，通常用来测量300°C以下的温度，.经过对比选择T型（铜，铜镍）补偿型补偿导线.型号为：TXHFF多股线芯，单股线径为0.2mm来制作分度号为T型热电偶。

首先清洁隔离罩表面，用细砂纸打磨，随后用单股线径为0.2mm补偿导线正端（铜）和补偿导线负端（铜镍）分别焊接在隔离罩中间表面作为热电阻正负极，为了减少传热误差和滞后，焊接要求接触良好，牢固，焊接点尽量小。如图4所示。

图4 改造后热电偶实际图

把热偶丝紧密地用专用绝缘胶带粘在隔离罩表面，延伸至泵体外的仪表接线盒，连接温度变送器(ROSEMOUNT厂家的248),仪表接线盒内长约250mm，正负偶丝与隔离罩要很好的绝缘，防止短路。如图5所示。

图5 改造后磁力泵测温变送器系统实际图

3.2 自制热电偶标定校验

自制热电偶配套温度变送器选用本公司广泛使用ROSEMOUNT 248HAI5NONS温度变送器。根据磁力泵运行的工况条件，温度变送器量程设置0—100°C，分度号选择T，标定校验设备：标准精密温度计，24V稳压电源，250欧姆标准电阻，HART375通讯器[6]。如图6所示。

图6 自制热电偶校验标定示意图

在不锈钢隔离罩分别加入冰水和热水使其温度恒定在某一值（0°C.10°C.20°C......），观察记录标准温度计温度指示值及375显示温度输出电流及相对应的温度，具体数据如表1所示。

表1 标准温度与被校温度对照表

经过反复多次标定校验，自制热电偶反应灵敏，稳定性好，线性及精度符合装置使用的技术指标。

3.3 实际应用情况

今年9月改造后的两台磁力泵投入运行，经受了几十天的连续高温天考验，测温系统运行正常，无一起故障发生，而其他未改造过测温系统的磁力泵温度指示故障频发。今后在条件允许的情况下，决定逐步对装置所有磁力泵测温系统进行改造。经过测算，改造一套磁力泵测温系统设备费用仅为1800人民币左右，（ROSEMOUNT 248温度变送器1800元左右，因自制热电偶只需少许补偿导线，价格忽略不计）[7]。相比更换原先的测温系统每套可以节约5万元.而且过去碰到偶丝断裂等故障时，由于无备件，往往束手无策，巧妇难为无米之炊，自制热电偶工艺简单，价格低廉，技术指标符合要求，对进口设备国产化具有积极意义，做了一次有意义的尝试。

4 结束语

磁力泵测温系统的改造，由于摒弃了中间弹簧力接触点测量方式，多年以来困扰磁力泵正常运行的“老大难”问题迎刃而解，又可为企业节约大量资金，降低生产成本，取得了显著效果，为今后工作开拓了新思路。□

[1]历玉鸣.化工仪表及自动化.化学工业出版社.2007.

[2]李梅喜,徐汉生,童存祥等.检维修服务指南.中国石化建安检维修专业协会,中国建筑业协会石化建设分会检维修专业委员会.2012.

[3]王强,史瑞生,孙宝慈等.石油化工职业技能培训教材.中国石化出版社.2010.

[4]姜仁杰.仪表维修工.化学工业出版社.1996.

[5]叶昭驹.化工自动化基础.化学工业出版社.1984.

[6]陈洪全.仪表工程施工手册.化学工业出版社.2005.

[7]蔡夕忠.化工仪表化学工业出版社.2004.