礦用離心泵的固體磨損與防治

1、 礦用離心泵的固體磨損與防治 1 引言 目前，在煤礦采掘工作面使用的排水泵中，特地排泥沙的產(chǎn)品是空白。無論泥沙多少，普遍使用的依舊是傳統(tǒng)的分段式多級清水離心泵。因此，磨損嚴峻，水泵過早報廢，不但增加了成本，還經(jīng)常直接影響生產(chǎn)進度。由于采煤工作面和掘進工作面都不行能單獨設(shè)置沉淀泥沙的水倉，無法就地清除泥沙等固體顆粒，所以，要解決用"清水泵"排泥沙的問題，臨時只能在提高易損件的材料性能上想想方法，最終還要在徹底轉(zhuǎn)變排水泵結(jié)構(gòu)上大做文章。這方面的專業(yè)討論工作，已持續(xù)多年，目前依舊在緊急地進行。討論發(fā)覺，固體顆粒對離心泵的磨損，在特定環(huán)境下，遵守著某種規(guī)律。把這一規(guī)律呈現(xiàn)在我們面前

2、，對癥下藥，就能找到較抱負的解決方案。2 工作面水樣采集固體重量比測定經(jīng)觀測，采煤工作面的涌水中，固體顆粒的含量隨著回采循環(huán)作業(yè)內(nèi)容的轉(zhuǎn)變而變化，因而，具有周期性。一般狀況下，在采前預備結(jié)束，采煤作業(yè)開頭之前，固體顆粒含量最少。采煤作業(yè)即將結(jié)束時，含量最多。采集水樣時，為了既削減采集次數(shù)，又能說明問題，可在正式開采前30分鐘內(nèi)采集一次，在采煤作業(yè)結(jié)束前30分鐘內(nèi)再采集一次。采集水樣的地點在采煤工作面下端頭，或在溜子道安裝的排水泵自己單獨的出水口。一般狀況下，在巖石平巷掘進工作面的涌水中，在多臺鑿巖機集中打眼之前，固體顆粒含量最少。在爆破之后，在出巖作業(yè)的后三分之一時間內(nèi)，固體顆粒含量最多。在這

3、兩個時段內(nèi)分別采集水樣。采集地點在耙斗機或裝巖機工作地點之后10m之內(nèi)，或在該工作面排水泵自己單獨的出水口。上面所采集的水樣，每次重2K0.2kg。稱過重量后，采納過濾法，用過濾紙濾出水樣中的全部固體顆粒。烘干后，稱出固體顆粒重量，則水樣的固體重量（百分比）比Caw為：固體重量Cow=-H%固、液混合物總重水樣的固體重量比Caw在漿體與粒狀物料輸送水利學（費祥俊著，請華高校出版社1994年5月出版）中被定義為"重量比固體濃度"，習慣用于輸送工業(yè)漿體。本文簡稱為固體重量比，現(xiàn)場有時習慣稱為泥沙重量比。一般狀況下，當一個工作面的涌水量小于10m3/h，固體重量比Cow明顯增大；

4、涌水量大于80m3/h，固體重量比Cw明顯減小在同一礦井，在具有標志性的煤層、巖層中大量采集水樣，便可以得到該礦井涌水中固體顆粒含量的一般規(guī)律。再依據(jù)涌水量、巖體的特性和破裂程度、松散顆粒遇水后的反應(yīng)等進一步分析整理，便可以用來指導排水設(shè)計和排水管理。表1是從現(xiàn)場獲得的一組綜合數(shù)據(jù)。3多級離心泵磨損部位及磨損過程3.1多級離心泵的磨損部位目前，礦用多級離心泵磨損最嚴峻的部位是平衡盤，然后依次是葉輪口環(huán)、盤根套、中段的軸孔襯套等。一般固體顆粒不會把泵體外殼磨穿，不會把葉輪外徑磨小，也不會把葉片磨短。平衡盤磨損后變薄，使轉(zhuǎn)子向電機方向（向前）的竄量超限，從而產(chǎn)生連鎖損壞。葉輪口環(huán)和中段軸套磨損后，

5、密封間隙變大，使離心泵出水不足或不出水，有時還拌有劇烈的震驚。3.2平衡盤的磨損過程平衡盤有軸向端面跳動，泵體平衡板也有軸向端面跳動。平衡盤轉(zhuǎn)動一周，會在轉(zhuǎn)到某一角度時，局部消失軸向間隙的最大間隙或最小間隙。平衡盤的平衡狀態(tài)是動態(tài)的，泵的轉(zhuǎn)子在某一平衡位置會前后作軸向脈動。工況點轉(zhuǎn)變時，轉(zhuǎn)子會自動移到新的平衡位置作軸向脈動。這種軸向端面跳動和軸向脈動疊加后，軸向間隙b0便具有局部的動態(tài)最大間隙b0max和最小間隙b0min。假設(shè)：一個固體K的顆粒直徑為A，已隨著液體到達平衡盤前面的高壓區(qū)，并且b0maxAb0min則固體K將被液體從軸向最大間隙b0max四周裹進平衡盤的軸向間隙之內(nèi)。當固體K剛剛跨進較小的距離S，平衡盤就轉(zhuǎn)到軸向間隙b0小于A的位置，或者平衡盤正竄回到軸向間