煤矿用排水泵转子轴的磨损原因分析及修复措施的研究

摘 要：在煤矿井下各巷道排水点使用的大部分水泵都是排污泵。由于井下环境恶劣，水泵长时间在含水较少的泥浆中运转导致转子轴和机械密封接触面吸入沙粒等细小杂质，细小杂质逐渐在转子轴和机械密封之间产生划痕或磨损，使转子轴与机械密封之间的间隙增大，导致水流进入定子内烧坏水泵，如何减少水泵转子在工作中与机械密封的磨损、延长其使用寿命是煤矿安全生产中至关重要的问题。文章总结了煤矿用水泵转子轴磨损原因的分析以及常用修复的方法的研究等。

关键词：水泵；转子轴；磨损；修复

引言

随着国家经济发展对煤炭需求的比重逐渐降低及当前煤炭价格形势的直线下滑趋势，煤炭生产成本的管控成为各大煤炭企业“滞留”煤炭市场的生存之道，而煤炭的生产成本主要是煤炭开采中使用的设备及材料的大量消耗及浪费造成的，例如石圪台煤矿在整个神东矿区属于涌水量较大的矿井之一，矿井涌水量达1200m3/h。因此，煤矿井下水泵的正常运转是维持矿井安全生产、避免矿井水灾淹井的重要环节。

1 水泵转子轴的磨损原因分析

根据“磨擦学”的原理：磨损分为粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、化学磨损、微动磨损、侵蚀磨损，而水泵转子轴的磨损就是属于侵蚀磨损中的流体磨损，当流体射向固体表面时引起的侵蚀磨损。另外，处于高压下的液体通过很小的缝隙向外泄漏时，可以形成速度极高的液流，剧烈冲刷构成缝隙的表面，在其上冲出近似于蛀虫咬木器后留下的沟槽。水泵的转子轴的机械密封密封不严密情况下，由于可能出现水流侵蚀，再加之吸附进细小的泥沙，便导致缝隙增大。具体情况说明如下：由于井下的作业环境恶劣，水泵长时间处于一个潮湿、阴暗的环境内，当水泵正常工作时，水泵吸入泵体内的水流对水泵的电机起到降温冷却作用，当水泵工作的作业环境内的水位下降，水泵开始吸入细小的泥浆，当泥浆被吸入的水泵内通过水泵转子下部的机械密封内，随着水泵转子不停转动，吸入的细小泥沙被旋转带到机械密封和水泵转子轴的间隙内，一段时间后，细小的泥沙不断在间隙内旋转，导致机械密封和水泵转子轴的间隙越来越大，最近机械密封起不到密封的作用，从水泵转子轴上脱落，造成水泵内漏水，水泵电机烧坏。

2 堆焊修复工艺

（1）表面清理：用角向磨光机装砂布轮打磨抛光轴头、轴肩、轴颈部位，抛光至露出金属光泽。（2）检测：将转子轴装夹在车床上，检测径向跳动量，并对轴头及轴颈处进行表面着色渗透探伤（若有表面缺陷应使用砂轮机打磨掉），并根据转子跳动量大小及磨损情况来决定堆焊厚度。（3）预热：a.将轴用石棉布整体缠绕，靠近堆焊侧缠四层（待焊区100-500范围），其它区域缠一层。b.将轴放入大烘箱内，以100℃/h的升温速度升至250℃保温四小时。（4）堆焊：a.拆除待焊区域的石棉绳。b.采用？准1.2的ER50-6焊丝，CO2气体保护焊，焊接电流110-160A、电弧电压17-22V，气体流量10-15mL/min，采用短路过渡，焊接速度及其它焊接规范参数可事先在同直径管材上实验调整，以实际焊道融合成型较好状态的工艺参数为准进行堆焊，先在轴的爬坡位置处引燃电弧施焊，使焊道顺着轴的径直方向焊接，自动步进向前推进。焊接时，起弧、收弧不得划伤轴表面且焊缝的咬边深度不得超过0.1mm。焊接作业完毕后，如发现轴有变形，可以用G01-20割炬使用氧乙炔中性火焰对焊接区下端烘烤，保持焊接区域的轴部位层间温度在150-200℃左右并使用手锤敲打进行校正。校正完毕后使用钢丝刷进行打磨抛光处理。（5）检验：校正完毕后，表面抛光处理结束由质检人员进行外观检测，不得有目测缺陷存在，验收合格后方可进入下一道工序。

3 焊后高温回火处理

（1）焊接完毕后，立即用两把烘枪对其堆焊区加热至350℃左右，用石棉垫对其进行缠绕，并拆除装夹送至烘箱进行消除应力退火。（2）整体加热至500-550℃，保温三小时，随炉冷却至100℃以下出炉空冷。

4 车削加工

将轴安装在车床上，找好中心检查转子轴的径向跳动量，按照新件的要求尺寸进行车削，车削后不得有任何划痕。图1和图2是水泵转子轴的修复前后对比。

图1 修复前的水泵转子轴

图2 修复后的水泵转子轴

参考文献

[1]张建中.机械设计基础[M].徐州：中国矿业大学出版社，2006.

作者简介：郭永静（1984-），男，毕业于内蒙古工业大学，本科，现任神华神东煤炭集团石圪台煤矿机电车间主任工程师，助理工程师，主要从事煤矿机械维修的技术管理工作。