煤礦主排水泵安全性能檢測(cè)檢驗(yàn)方法研究

古勝利

（三門峽市觀音堂煤業(yè)有限公司，河南 義馬 472300）

煤礦主排水泵長(zhǎng)期輸送水、油等液體介質(zhì)，其主軸、葉輪等主要零部件在運(yùn)行過程中容易產(chǎn)生汽蝕、腐蝕及疲勞裂紋等缺陷，直接影響水泵的安全運(yùn)行。簡(jiǎn)要介紹無損檢測(cè)技術(shù)的重要性，針對(duì)水泵鑄件、焊接件和鍛件的材質(zhì)及工藝不同特點(diǎn)，提出了采用有效的無損檢測(cè)方法，對(duì)水泵的運(yùn)行進(jìn)行檢測(cè)。

一、排水系統(tǒng)的組成

大多數(shù)的煤礦井下排水系統(tǒng)中均采用離心式水泵作為排水的主要設(shè)備，但一些小型的煤礦和淺水井臨時(shí)的排水系統(tǒng)可以采用潛水泵。以離心式水泵作為主要設(shè)備的排水系統(tǒng)一般由多級(jí)離心式水泵、防爆電機(jī)、起動(dòng)設(shè)備、監(jiān)控儀器儀表、管路及附件等組成。離心式水泵工作系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 離心式水泵工作系統(tǒng)

二、離心泵的工作原理

（一）離心泵的結(jié)構(gòu)

離心泵的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 離心泵的結(jié)構(gòu)

（二）工作原理

離心式排水泵的工作原理是依靠旋轉(zhuǎn)葉輪對(duì)液體的作用，把機(jī)械能傳遞給液體而使液體產(chǎn)的離心力來工作的。由于被作用后的液體在從葉輪進(jìn)口流向出口的過程中，其動(dòng)能和壓力能都得到增加，而葉輪排出的液體經(jīng)過壓出室后，大部分的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力能，然后沿排出管路輸送出去。同時(shí)水泵進(jìn)口處因液體在離心力的作用下被甩出而形成真空或低壓，吸水池中的液體在液面大氣壓的作用下，被壓入葉輪的進(jìn)口，這樣，葉輪通過不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，使液體不斷的流入和流出，從而達(dá)到輸送水的目的。

三、排水泵檢驗(yàn)的必要性

煤礦井下會(huì)有大量的涌水，不及時(shí)排出地面話，將會(huì)對(duì)工作人員和設(shè)備的安全造成很大的威脅，造成嚴(yán)重后果，輕者淹井停產(chǎn)，重者礦毀人亡。因此礦井排水系統(tǒng)是保證煤礦井下工作安全的關(guān)鍵設(shè)備之一，在煤礦的整個(gè)安全生產(chǎn)中有著極其重要的作用，所以對(duì)主排水泵的安全性能檢測(cè)尤為重要。

四、選擇合適的無損檢測(cè)方法

選擇合適的無損檢測(cè)方法，要根據(jù)零部件的材質(zhì)、工藝方法、檢測(cè)環(huán)境、檢測(cè)費(fèi)用、無損檢測(cè)水平及安全要求等方面考慮。水泵主要零部件的坯料是鑄件、軸料鍛件和板料焊接件，根據(jù)不同類型的零部件采用的無損探傷方法如下：①鑄件檢測(cè)水泵的泵體泵蓋、葉輪及導(dǎo)葉等零件均為鑄件，鑄件由于晶粒較粗且金相組織分布不均勻、鑄件形狀不規(guī)則且表面粗糙的原因，采用RT探傷和PT探傷合適。但由于電廠等企業(yè)用戶一般沒有RT探傷設(shè)備均需外委檢測(cè)，費(fèi)用較高；而PT探傷檢測(cè)費(fèi)用低，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求不高，而且鑄件一般為開口缺陷，用PT探傷適合于水泵鑄件檢測(cè)，能滿足水泵零件的要求，其檢測(cè)工藝：拆卸鑄件（葉輪、泵體泵蓋等）-清洗零件表面（不影響PT檢測(cè)結(jié)果）-PT探傷-評(píng)定探傷結(jié)果-進(jìn)行裝配或處理；②鍛件檢測(cè)水泵的鍛件材料主要是主軸，坯料在生產(chǎn)制造過程中可能產(chǎn)生裂紋、折疊和夾碴等缺陷。由于水泵主軸在運(yùn)行過程中會(huì)受到交變的彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)力以及沖擊載荷的作用，鍵槽部分承受磕碰或相對(duì)滑動(dòng)，且鍵槽位置應(yīng)力最為集中，很容易出現(xiàn)裂紋等缺陷。水泵主軸是質(zhì)量較大且承受應(yīng)力集中及形狀比較復(fù)雜的關(guān)鍵部件，連接水泵各零部件，一旦斷裂就可能造成水泵安全事故。根據(jù)主軸的材質(zhì)（材質(zhì)多為不銹鋼、雙相鋼）、形狀等特點(diǎn)，內(nèi)部可選擇UT探傷，表面可選擇PT探傷，從而確保主軸安全運(yùn)行，其檢測(cè)工藝：拆卸主軸-清洗零件表面（不影響UT和PT檢測(cè)）-UT和PT探傷-評(píng)定探傷結(jié)果-進(jìn)行裝配或處理；③焊接件檢測(cè)水泵中的焊接件主要是外接管、吐出彎管及筒體等。焊接件在開裂時(shí)，一般會(huì)在表面或內(nèi)部產(chǎn)生微小裂縫。為確保水泵的焊接件在運(yùn)行過程中不因出現(xiàn)漏水而降低水泵水力性能及效率問題，必須對(duì)焊縫進(jìn)行無損檢測(cè)。水泵焊接件的材質(zhì)有碳鋼、不銹鋼及雙相鋼3種。由于MT探傷只能用于鐵磁性材料，UT探傷受近場(chǎng)、材質(zhì)影響對(duì)不銹鋼、雙相鋼焊縫內(nèi)部缺陷不易檢測(cè)，所以焊接表面可根據(jù)材質(zhì)要求采用MT探傷（鐵素體材質(zhì)）和PT探傷（碳鋼、不銹鋼及雙相鋼材質(zhì)），焊接內(nèi)部可采用UT探傷（碳鋼材質(zhì)）和RT探傷（碳鋼、不銹鋼及雙相鋼材質(zhì)）。從而確保水泵焊接件（外接管、吐出彎管及筒體等）安全運(yùn)行，其檢測(cè)工藝：拆卸焊接件-清洗零件表面（不影響無損檢測(cè)結(jié)果）-無損探傷-評(píng)定探傷結(jié)果-進(jìn)行裝配或焊補(bǔ)處理。

結(jié)束語

煤礦主排水泵用于自來水輸送、管道運(yùn)輸、輪船排水、火力發(fā)電、農(nóng)業(yè)灌溉等領(lǐng)域，由于水泵長(zhǎng)期在液體（水、油及腐蝕液等）環(huán)境下運(yùn)行，主要零部件會(huì)發(fā)生裂紋、腐蝕變形等問題，甚至還可能引起主軸斷裂等重大事故的發(fā)生，使水泵不能正常安全運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)給企業(yè)帶來安全事故。因此，利用無損檢測(cè)先進(jìn)技術(shù)對(duì)水泵的主軸、葉輪等主要零部件進(jìn)行無損探傷，對(duì)煤礦主排水泵的產(chǎn)品質(zhì)量保證和安全運(yùn)行具有非常重要的意義。