شركة جيانغسو هايفا للتصنيع الميكانيكي المحدودة

في مجال مضخات العمليات الكيميائية التقليدية، نواجه في الغالب وسائط مثل المحاليل الحمضية والقلوية والملحية، والهيدروكربونات، واليوريا المنصهرة، والزيوت الحرارية، والملاط. وتتركز المشكلات الأساسية للمضخات عادةً في التآكل والتجويف، والختم، والمحامل، والاهتزاز، واختيار المواد. لكن مضخة المعادن السائلة الكهرومغناطيسية تختلف عن ذلك، فهي تنقل وسائط معدنية عالية الحرارة ذات موصلية كهربائية جيدة، مثل الصوديوم السائل، وسبك الرصاص والبزموت، وسبائك الكادميوم. بالنسبة لهذه الأنواع من وسائط العمل، لا يمكن تطبيق المضخات الطاردة المركزية العادية، أو مضخات الختم الميكانيكي، أو المضخات المغناطيس مباشرة، بل يجب إعادة تصميمها من عدة جوانب: الدفع الكهرومغناطيسي، والإجهاد الحراري، وتوافق المواد، والحماية العازلة، والموثوقية النووية. بصفتنا فنيين في شركة جيانغسو هايفا لتصنيع الآلات المحدودة، ونحن نعمل على مضخات العمليات الكيميائية وفقًا لمعيار API610، والمضخات ذات درجة الحرارة الع، ومضخات الأملاح المنصهرة، والمضخات المغناطيسية، والمضخات الغاطسة، فإننا نتابع باستمرار تطور معدات نقل الوسائط الخاصة ذات درجة الحرارة العالية. على الرغم من أن مضخة المعادن السائلة الكهرومغناطيسية لا تنتمي إلى الهيكل التقليدي للمضخات الطاردة المركزية وفقًا لمعيار API 610، إلا أنها تشترك مع مضخات العملياتيميائية ذات درجة الحرارة العالية، ومضخات الأملاح المنصهرة، والمضخات المحمية، والمضخات ذات الدفع المغناطيسي في العديد من المنطق التصميمي: جميعها يجب أن تحل مشاكل ثبات المواد في درجات الحرارة العالية، وموثوقية الختم، والتحكم في التمدد الحراري، والتشغيل طويل الأمد، والمراقبة عبر الإنترنت. حتى الآن، واستجابةً لاحتياجات نقل المعادن السائلة، أكملنا توريد ودعم تقني لمضخات كهرومغناطيسية تعمل مع وسائط متعددة مثل الصوديوم السائل، وسبائك الرصاص والبزموت، وسبائك الكادميوم، بما في ذلك منتجات ذات هياكل خاصة مثل المضخات الكهرومغناطيسيةووية والمضخات الكهرومغناطيسية الغاطسة. هذه المعدات ليست مجرد استال المضخات العادية بمواد مقاومة لدرجات الحرارة العالية، بل يجب النظر في المجال الكهرومغناطيسي، ومجال السوائل، ومجال درجة الحرارة، والإجهاد الهيكلي معًا.

أاً: المبدأ الأساسي لمضخة المعادن السائلة الكهرومغناطيسية
يمكن فهم مبدأ عمل مضخة المعادن السائلة الكهرومغناطيسية ببساطة على أنه استخدام المعادن السائلة الموصلة للكهرباء لتوليد قوة كهرومغناطيسية تحت تأثير المجال المغناطيسي والتيار الكهربائي، مما يدفع المعدن السائل للتدفق على طول الأنابيب أو قناة المضخة. تعتمد المضخات الميكانيكية التقية على دوران الدفاعة لنقل الطاقة الميكانيكية إلى السائل، بينما يمكن للمضخة الكهرومغناطيسية العمل دون الحاجة إلى دفاعة عادية أو ختم عمود دوار بالمعنى التقليدي. هذه هي الميزة الأكثر أهمية لمضخة المعادن السائلة الكهرومغناطيسية. بالنسبة لوسائط مثل الصوديوم السائل، وسبائك الرصاص والبزموت، وسبائك الكادميوم، وهي وسائط عالية الحرارة وموصلة للكهرباء، وقد تكون مسببة للتآكل أو خطيرة في بعض ظروف التشغيل، فإن الختم الميكانيكي الدوار سيضع ضغطًا كبيرًا على أسطح الختم، وحلقات الختم المساعدة، والبطانات، ونظام التبريد. تقلل المضخة الكهرومغناطيسية من هيكل الختم الديناميكي الدوار، مما يقلل من نقاط التسرب ويقلل أيضًا من أجزاء التآكل الميكانيكي، وبالتالي فهي أكثر ملاءمة للصناعة النووية، ودوائر التجارب ذات درجة الحرارة العالية، وأنظمة التبريد بالمعادن السائلة، وأجهزة اختبار المواد الخاصة. يمكن تصنيف مضخات المعادن السائلة الكهرومغناطيسية الشائعة إلى مضخات كهرومغناطيسية تعمل بالتوصيل المباشر للتيار المستمر، ومضخات كهرومغناطيسية تعمل بالحث للتيار المتردد، ومضخات كهرومغناطيسية حثية خطية حلقية،ضخات كهرومغناطيسية مسطحة، ومضخات كهرومغناطيسية غاطسة. تناسب الهياكل المختلفة معدلات تدفق، وضغوط، ودرجات حرارة، وظروف تركيب مختلفة. بالنسبة لدوائر التجارب الصغيرة، فإن الهيكل المدمج وسهولة التركيب أكثر أهمية؛ أما بالنسبة للدوائر النووية والأجهزة الهندسية، فإن الموثوقية،ابلية الصيانة، وعمر العزل، والثبات طويل الأمد أكثر أهمية.

ثانيًا: لماذا تناسب مضخات المعادن السائلة الكهرومغناطيسية الصوديوم السائل وسبائك الرصاص والبزموت وسبائك الكادميوم
هناك شرط أساسي لمضخة المعادن السائلة الكهرومغناطيسية: يجب أن تتمتع الوسائط بموصلية كهربائية جيدة. تتمتع المعادن السائلة مثل الصوديوم السائل، وسبائك الرصاص والبزموت، وسبائك الكادميوم بقدرة على التوصيل الكهربائي في درجات الحرارة العالية، ويمكنها المشاركة مباشرة في عملية الدفع الكهرومغناطيسي. مقارنة بالسوائل العادية، تتمتع المعادن السائلة أيضًا بقدرة ج على التوصيل الحراري، ولها قيمة تطبيقية في التبادل الحراري بدرجات الحرارة العالية، والتبريد النووي، واختبار المواد، والتفاعلات الكيميائية الخاصة. يتميز الصوديوم السائل بخصائص توصيل حراري جيدة،ثافة منخفضة نسبيًا، وسيولة جيدة، نشاطه الكيميائي قوي، وهو حساس جدًا للماء والهواء. لذلك، يجب أن يركز تصميم مضخة الصوديوم السائل الكهرومغناطيسية بشكل خاص على إحكام النظام، والحماية بالغاز الخامل، ومراقبة التسرب، والعزل الآمن أثناء عملية تصنيع المعدات، يجب التحكم بدقة في جودة اللحامات، والنظافة، وإحكام الغاز، وتوافق المواد. تتميز سبائك الرصاص والبزموت بنقطة انصهار منخفضة نسبيًا، وتستخدم غالبًا في دوائر التجارب ذات درجة الحرارة العاليةبحاث تبريد الطاقة النووية المتقدمة.افتها عالية، مما يتطلب قوة دفع كهرومغناطيسية أعلى للمضخة، ودعمًا للأنابيب، وقوة هيك أكبر. كما أن وسائط الرصاص والبزموت تسبب مشاكل تآكل المواد، والتحكم في تركيز الأكسجين، والترسيب، لذلك لا يجب النظر فقط في المعلمات الكهرومغناطيسية لمضخة سبائك الرصاص والبزموت الكهرومغناطيسية، بل يجب أيضًا مراعاة التحكم الكيميائي للوسائط وسلوك التآكل طويل الأمد للمواد. أما وسائط عمل سبائك الكادميوم فهي أكثر خصوصية، ويجب أن يركز تصميم المعدات بشكل خاص على التحكم في السمية، والإحكام، وسلامة الصيانة، وتدابير منع التسرب. بالنسبة لهذه الأنواع من الوسائط المعدنية الخاصة، لا نوصي عمومًا بتطبيق خبرة المضخات التقليدية، بل نقوم أولاً بتحليل وسيط العمل، ثم نحدد هيكل المضخة، والمواد، ومستوى العزل، وخطة التسخين والعزل الحراري، وترتيب نقاط المراقبة.

ثالثًا: النقاط الرئيسية في تصميم المضخة الكهرومغناطيسية النووية
الفرق بين المضخة الكهرومغناطيسية النووية والمضخة الكهرومغناطيسية الصناعية العادية لا يقتصر فقط على كون المواد أفضل والفحوصات أكثر، بل أن منطق التصميم بأكمله يجب أن يكون أكثر تحفظًا. تؤكد المعدات النووية على الموثوقية، وإمكانية التتبع، وإمكانية التحقق، والتحكم في عواقب الفشل. بالنسبة لدوائر التبريد بالمع السائلة، إذا فشلت المضخة، فقد يؤثر ذلك على نقل الحرارة، وضغط الدائرة، ودرجة حرارة الوسائط، وسلامة التجربة. لذلك، عند تصميم مضخة كهرومغناطيسية نووية، نركز على الجوانب التالية. الأول هو السلامة الهيكلية. يجب أن يتحمل جسم المضخة،ناة المضخة، والشفاه، واللحامات، وعناصر الدعم درجة حرارة التصميم، وضغط التصميم، وإجهاد الدورة الحرارية. خاصة المضخة الكهرومغناطيسية الغاطسة، التي تتعرض لبيئة معدنية سائلة عالية الحرارة لفترة طويلة، يجب أن تكون العناصر الهيكلية مقاومة للتآكل وتتجنب الإجهاد الحراري الثاني هو نظام العزل. تحتاج المضخة الكهرومغناطيسية إلى ملفات، ونير مغناطيسي،قطاب كهربائية أو مكونات حثية للمشاركة في العمل، وتميل مواد العزل إلى التقادم في درجات الحرارة العالية. يجب أن تأخذ المضخة الكهرومغناطيسية النووية في الاعتبار ارتفاع درجة حرارة الملفات، وتحمل جهد العزل، والتقادم الحراري، وتأثير بيئة الإشع، وهامش التشغيل طويل الأمد. الثالث هو التحكم في الختم والتسرب. إذا تسربت وسائط المعادن السائلة، فإنكلة لا تقتصر على فقدان الوسائط، بل قد تؤدي أيضًا إلى تفاعلات كيميائية، أو سمية، أو تلوث، أو مخاطر على السلامة. يجب أن تقلل المضخة الكهرومغناطيسية النووية من الأختام الديناميكية قدر الإمكان، وأن تستخدم أختامًا ثابتة موثوقة، أو هيكلًا ملحومًا بالكامل، أو هيكلًا معزولًا، وأن تكون مزودة بمراقبة التسرب وحماية بالغاز الخامل. الرابع هو المراقبة والتشخيص. تحتاج المضخة الكهرومغناطيسية النووية إلى مراقبة التدفق، والتيار، والجهد، ودرجة حرارة الملفات، ودرجة حرارة جسم المضخة، ودرجة حرارة المدخل والمخرج، والضغط، وحالة العزل، وإشارات الاهتزاز. على الرغم من أن المضخة الكهرومغناطيسية لا تعاني من مشاكل اهتزاز عمود الدفاعة التقليدية، إلا أن التغيرات في درجة الحرارة والتدفق والمعلمات الكهرومغناطيسية يمكن أن تعكس حالة المعدات.

رابعًا: مزايا وصعوبات المضخة الكهرومغناطيسية الغسة
المضخةهرومغناطيسية الغاطسة هي نوع هيكلي مهم جدًا في أنظمة المعادن السائلة. يمكن تركيبها مباشرة في خزانات المعادن السائلة، أو الأوعية، أو دوائر التجارب، مما يقلل من الأنابيب الخارجية ونقاط التسرب. بالنسبة لوسائط مثل الصوديوم السائل، والرصاص والبزموت، وسبائك الكادميوم، فإن الهيكل الغاطس يسمح بترتيب أكثر تكاملاً لجسم المضخة مع نظام الوسائط، ويساعد أيضًا في تقليل مخاطر الختم الديناميكي الخارجي. لكن للهيكل الغاطس صعوبات واضحة أيضًا. المعدات مغمورة في المعادن السائلة عالية الحرارة لفترة طويلة، لذلك يجب مراعاة مقاومة المواد للتآكل، وثبات اللحامات، والعزل الحراري للمكونات الكهرومغناطيسية، والحماية العازلة، والتفكيك والإصلاح، والكشف عبر الإنترنت مسبقًا. لا يمكن للمحركات والملفات العادية أن تكون مباشرة في بيئة المعادن السائلة عالية الحرارة، لذلك يجبيم طبقات عزل حراري موثوقة، أو مسارات تبريد، أو مكونات كهرومغناطيسية مقاومة لدرجات الحرارة العالية. أيضًا مراعاة عمليات بدء التشغيل والإيقاف للمضخة الكهرومغناطيسية الغاطسة. للمعادن السائلة نقطة تجمد، وبعد تبريد المعدات عند الإيقاف، قد يحدث تجمد أو ترسيب في المناطق المحلية. إذا لم يتم تصميم قناة المضخة، والنقاط المنخفضة في الأنابيب، والزوايا الميتة، وواجهات قياس الضغط بشكل جيد، فقد يحدث انسداد، أو ارتفاع محلي في درجة الحرارة، أو تدفق غير طبيعي عند إعادة التسخين والبدء. لذلك، عند تصميم مضخة كهرومغناطيسية غاطسة، ن اهتمامًا خاصًا للتصريف، والتسخين والعزل الحراري، وتدرج درجة الحرارة، والتصميم الخالي من المناطق الميتة.

خامسًا: اختيار المواد لمضخة المعادن السائلة الكهرومغناطيسية
اختيار المواد لمضخة المع السائلة أكثر تعقيدًا من مضخات العمليات الكيميائية العادية. تركز مضخات العمليات الكيميائية العادية بشكل أساسي على التآكل الحمضي والقلوي، وتآكل أيونات الكلوريد، والتآكل والتآكل الناتج عن الجسيمات، وقوة درجة الحرارة، بينما يجب أيضًا مراعاة التآكل بالذوبان، وهجرة الكتلة، وتأثير تركيز الأكسجين، والإجهاد الحراري، والزحف في درجات الحرارة العالية للمعادن السائلة. بالنسبة لظروف عمل الصوديوم السائل، يجب أن المواد متوافقة مع وسائط الصوديوم، ويجب التحكم في محتوى الرطوبة والأكسجين. بالنسبة لظروف عمل سبائك الرصاص والبزموت، يجب أن يركز اختيار المواد على سلوك التآكل في ظل ظروف التحكم في الأكسجين. بالنسبة لظروف عمل سبائك الكادميوم، بالإضافة إلى توافق المواد، يجب أيضًا مراعاة الإحكام وسلامة الصيانة. في تصميم المضخات الخاصة ذات درجة الحرارة العالية، فإن الفكرة الشائعة التي نستخدمها ليست "استخدام مادة واحدة للمضخة بأكملها"، بل اختيار المواد حسب المنطقة. تختلف متطلبات المواد لقناة المضخة، والغلاف الحامل للضغط، والشفاه، وقطع اللحام، وعناصر التسخين والعزل الحراري، وغلاف المكونات الكهرومية، وواجهات المستشعرات، وهياكل الدعم، وذلك باختلاف درجة حرارة العمل ووسيط التلامس. يمكن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ المقاوم للحرارة،سبائك النيكل، أو السبائك الخاصة في الأجزاء الرئيسية، ويتم تحديد الخطة النهائية بناءً على نتائج اختبار وسيط العمل.

سادسًا: يجب حل الإجهاد الحراري والتمدد الحراري في مرحلة التصميم
تعمل مضخة المعادن السائلة الكهرومغناطيسية عادةً في بيئة ذات درجة حرارة عالية، لذا فإن تصميم الإجهاد الحراري أمر بالغ الأهمية. تختلف درجة حرارة جسم المضخة، وقناة المضخة، وغلاف الملفات، والدعامات، والشفاه، ووصلات الأنابيب، وعناصر التوصيل الخارجية، وبالتالي يختلف مقدار التمدد الحراري. إذا تم التصميم بناءً على أبع درجة حرارة الغرفة فقط، فقد يحدث تشوه هيكلي، وتركيز إجهاد في اللحامات، وتسرب في الشفاه، أو تغير في الفجوة الكهرومغناطيسية أثناء التشغيل في الحالة الساخنة. عند تصميم هذا النوع من المعدات، نأخذ في الاعتبار عادةً خمس حالات منفصلة: التركيب في الحالة الباردة، ورفع درجة الحرارة، والتشغيل المستقر، والتبريد، والصيانة. بالنسبة لمضخات المعادن السائلة عالية الحرارة، فإن العزل الحراري ليس مجرد تغطية بطبقة من الصوف العازل، بل يجب التحكم في تدرج درجة الحرارة. يمكن أن يؤدي التبريد الموضعي إلى تجمد الوسائط، بينما يمكن أن يؤثر التسخين الموضعي على عزل الملفات وعمر المواد. هناك نقطة خاصة أخرى للمضخة الكهرومغناطيسية، وهي أن الفجوة الكهرومغناطيسية وكفاءة الدائرة المغناطيسية حساسة للتشوهاري. يمكن أن يغير التشوه في الحالة الساخنة توزيع المجال المغناطيسي، مما يؤثر على قدرة إخراج المضخة. لذلك، لا يمكن فصل التصميم الكهرومغناطيسي عن التصميم الهيكلي، بل يجب أخذهما