第四節: 泵浦保護裝置

2025/09/01

Part 1 - 空轉保護

空轉,嚴格來說是泵浦在無水時持續運轉,支撐件和轉動件之間的摩擦造成泵浦內部迅速過熱。如果沒有盡快察覺和修正,只要發生空轉,泵浦很快就會故障。當泵浦沒有充分地冷卻時,也會出現類似的過熱問題,例如閥門未開啟、泵浦啟動不當、泵浦吸入空氣、化學藥液在嚴重氣蝕下汽化等。雖然這些原因嚴格上來說並不等於空轉,但常被描述為空轉。

因空轉或其他故障原因導致的過熱現象通常是因為無流量輸出,或是輸出流量明顯減少。由此可知,我們可以藉由發送流量計數據到中控室或 PLC 來監控泵浦的輸出流量,輕鬆地預測到狀況。

在許多行業中,由於成本相對較高,普遍不會安裝流量計。然而,因輸出流量低,泵浦運轉所需的功率(負載)也相對減少,因此我們可以藉由監控馬達的負載來間接地預測是否有空轉和故障的可能。通常市場上大多數的空轉保護器都是這樣操作的,藉由測量馬達消耗的電流來預防空轉,保護泵浦。我們在泵浦正常運作期間測量馬達的負載(電流),並將較低的電流值設為下限以觸發警告或立即使泵浦停機。

 
Part 2 - 泵浦冷卻和最小流量需求

在上一章節中我們已經得知空轉和類似空轉的故障是歸因於泵浦沒有充分冷卻。離心泵浦依靠泵浦輸送液體來冷卻,也有某些機械密封泵浦是從外部來加強冷卻。若無軸封泵浦、磁力驅動泵浦或罐裝泵浦完全是依靠泵浦輸送液體來冷卻,那麼要防止過熱就必須讓泵浦的流量維持在最低流量之上。通常在做泵浦選型時就可以得知建議的最低流量。但請注意,此最小流量值大部分是根據室溫下用水進行測試所得出的結果。假如您的化學藥液導熱係數低、需要在高溫下輸送液體或使用變頻器以較高轉速運轉泵浦,那麼最低流量值應該要比原本的建議值還高。若有相關應用問題,請諮詢我們。


Part 3 - 過載及脫磁保護

雖然空轉和類空轉的情況可以通過馬達負載(電流值)的下降檢測到,但其他泵浦故障原因可能會導致馬達過載。馬達過載最常見的原因可能是冬季異常低溫,增加了化學藥液的比重和黏度。

其他原因所造成的馬達過載可能代表泵浦已經損壞,應該立即停機以避免進一步的損害。對於磁力驅動泵浦,若是過載表示有可能存在著阻礙葉輪旋轉的因素,包括化學藥液的結晶或附著,磨耗件的過度磨損/粗糙化,轉動件與泵浦結構之間的異常接觸等等。要檢查帶有冷卻風扇感應馬達的泵浦是否有阻塞時,需先關掉泵浦並使用工具手動旋轉冷卻風扇。若風扇無法轉動或是難以轉動,代表其與泵浦之間有過度接觸或摩擦。若遇到此狀況,請停止繼續運轉泵浦,並盡快安排維修人員來拆卸和檢查。罐裝馬達泵浦可能沒有外部的冷卻風扇,通常無法由客戶自行維修。如果您的罐裝馬達泵浦過載,請聯繫製造商或其服務代理商尋求幫助。

磁力驅動泵浦的原理是將馬達的旋轉動能透過磁耦合器傳動至泵浦。由於磁耦合器沒有物理接觸,如果泵浦的旋轉器(葉片和內輪)被卡住而無法轉動,則外輪(驅動側)仍有可能繼續旋轉,這種現象稱為脫磁。 除了泵浦內轉子無法轉動之外,其他因素也可能導致脫磁。

在泵浦曲線的極端點運轉泵浦,無論是在低流量還是在極高的流量下,啟動扭矩都可能超過磁耦合的設計安全範圍。在操作期間一旦脫磁會因為高轉速而無法重新耦合。在這種情況下,建議透過變頻器或使用緩啟動器對泵浦進行緩啟動。

因冬季溫度下降導致黏度提升的化學藥液,可以靠關閉出口閥來重新啟動泵浦。這動作可以降低馬達的負載,讓泵浦克服慣性開始轉動。只要泵浦轉速加快,就可以慢慢打開出口閥來逐漸增加泵浦的負載。在此情況之下請還是要注意不要讓馬達過載。