煤矿主排水泵安全性能检测检验方法研究

古胜利

（三门峡市观音堂煤业有限公司，河南 义马 472300）

煤矿主排水泵长期输送水、油等液体介质，其主轴、叶轮等主要零部件在运行过程中容易产生汽蚀、腐蚀及疲劳裂纹等缺陷，直接影响水泵的安全运行。简要介绍无损检测技术的重要性，针对水泵铸件、焊接件和锻件的材质及工艺不同特点，提出了采用有效的无损检测方法，对水泵的运行进行检测。

一、排水系统的组成

大多数的煤矿井下排水系统中均采用离心式水泵作为排水的主要设备，但一些小型的煤矿和浅水井临时的排水系统可以采用潜水泵。以离心式水泵作为主要设备的排水系统一般由多级离心式水泵、防爆电机、起动设备、监控仪器仪表、管路及附件等组成。离心式水泵工作系统如图1所示。

图1 离心式水泵工作系统

二、离心泵的工作原理

（一）离心泵的结构

离心泵的结构如图2所示。

图2 离心泵的结构

（二）工作原理

离心式排水泵的工作原理是依靠旋转叶轮对液体的作用，把机械能传递给液体而使液体产的离心力来工作的。由于被作用后的液体在从叶轮进口流向出口的过程中，其动能和压力能都得到增加，而叶轮排出的液体经过压出室后，大部分的动能转换成压力能，然后沿排出管路输送出去。同时水泵进口处因液体在离心力的作用下被甩出而形成真空或低压，吸水池中的液体在液面大气压的作用下，被压入叶轮的进口，这样，叶轮通过不停地转动，使液体不断的流入和流出，从而达到输送水的目的。

三、排水泵检验的必要性

煤矿井下会有大量的涌水，不及时排出地面话，将会对工作人员和设备的安全造成很大的威胁，造成严重后果，轻者淹井停产，重者矿毁人亡。因此矿井排水系统是保证煤矿井下工作安全的关键设备之一，在煤矿的整个安全生产中有着极其重要的作用，所以对主排水泵的安全性能检测尤为重要。

四、选择合适的无损检测方法

选择合适的无损检测方法，要根据零部件的材质、工艺方法、检测环境、检测费用、无损检测水平及安全要求等方面考虑。水泵主要零部件的坯料是铸件、轴料锻件和板料焊接件，根据不同类型的零部件采用的无损探伤方法如下：①铸件检测水泵的泵体泵盖、叶轮及导叶等零件均为铸件，铸件由于晶粒较粗且金相组织分布不均匀、铸件形状不规则且表面粗糙的原因，采用RT探伤和PT探伤合适。但由于电厂等企业用户一般没有RT探伤设备均需外委检测，费用较高；而PT探伤检测费用低，对现场环境要求不高，而且铸件一般为开口缺陷，用PT探伤适合于水泵铸件检测，能满足水泵零件的要求，其检测工艺：拆卸铸件（叶轮、泵体泵盖等）-清洗零件表面（不影响PT检测结果）-PT探伤-评定探伤结果-进行装配或处理；②锻件检测水泵的锻件材料主要是主轴，坯料在生产制造过程中可能产生裂纹、折叠和夹碴等缺陷。由于水泵主轴在运行过程中会受到交变的弯曲应力、扭转力以及冲击载荷的作用，键槽部分承受磕碰或相对滑动，且键槽位置应力最为集中，很容易出现裂纹等缺陷。水泵主轴是质量较大且承受应力集中及形状比较复杂的关键部件，连接水泵各零部件，一旦断裂就可能造成水泵安全事故。根据主轴的材质（材质多为不锈钢、双相钢）、形状等特点，内部可选择UT探伤，表面可选择PT探伤，从而确保主轴安全运行，其检测工艺：拆卸主轴-清洗零件表面（不影响UT和PT检测）-UT和PT探伤-评定探伤结果-进行装配或处理；③焊接件检测水泵中的焊接件主要是外接管、吐出弯管及筒体等。焊接件在开裂时，一般会在表面或内部产生微小裂缝。为确保水泵的焊接件在运行过程中不因出现漏水而降低水泵水力性能及效率问题，必须对焊缝进行无损检测。水泵焊接件的材质有碳钢、不锈钢及双相钢3种。由于MT探伤只能用于铁磁性材料，UT探伤受近场、材质影响对不锈钢、双相钢焊缝内部缺陷不易检测，所以焊接表面可根据材质要求采用MT探伤（铁素体材质）和PT探伤（碳钢、不锈钢及双相钢材质），焊接内部可采用UT探伤（碳钢材质）和RT探伤（碳钢、不锈钢及双相钢材质）。从而确保水泵焊接件（外接管、吐出弯管及筒体等）安全运行，其检测工艺：拆卸焊接件-清洗零件表面（不影响无损检测结果）-无损探伤-评定探伤结果-进行装配或焊补处理。

结束语

煤矿主排水泵用于自来水输送、管道运输、轮船排水、火力发电、农业灌溉等领域，由于水泵长期在液体（水、油及腐蚀液等）环境下运行，主要零部件会发生裂纹、腐蚀变形等问题，甚至还可能引起主轴断裂等重大事故的发生，使水泵不能正常安全运行，严重时还会给企业带来安全事故。因此，利用无损检测先进技术对水泵的主轴、叶轮等主要零部件进行无损探伤，对煤矿主排水泵的产品质量保证和安全运行具有非常重要的意义。