煤礦主排水泵安全性能檢測檢驗方法研究

古勝利

（三門峽市觀音堂煤業有限公司，河南 義馬 472300）

煤礦主排水泵長期輸送水、油等液體介質，其主軸、葉輪等主要零部件在運行過程中容易產生汽蝕、腐蝕及疲勞裂紋等缺陷，直接影響水泵的安全運行。簡要介紹無損檢測技術的重要性，針對水泵鑄件、焊接件和鍛件的材質及工藝不同特點，提出了采用有效的無損檢測方法，對水泵的運行進行檢測。

一、排水系統的組成

大多數的煤礦井下排水系統中均采用離心式水泵作為排水的主要設備，但一些小型的煤礦和淺水井臨時的排水系統可以采用潛水泵。以離心式水泵作為主要設備的排水系統一般由多級離心式水泵、防爆電機、起動設備、監控儀器儀表、管路及附件等組成。離心式水泵工作系統如圖1所示。

圖1 離心式水泵工作系統

二、離心泵的工作原理

（一）離心泵的結構

離心泵的結構如圖2所示。

圖2 離心泵的結構

（二）工作原理

離心式排水泵的工作原理是依靠旋轉葉輪對液體的作用，把機械能傳遞給液體而使液體產的離心力來工作的。由于被作用后的液體在從葉輪進口流向出口的過程中，其動能和壓力能都得到增加，而葉輪排出的液體經過壓出室后，大部分的動能轉換成壓力能，然后沿排出管路輸送出去。同時水泵進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，被壓入葉輪的進口，這樣，葉輪通過不停地轉動，使液體不斷的流入和流出，從而達到輸送水的目的。

三、排水泵檢驗的必要性

煤礦井下會有大量的涌水，不及時排出地面話，將會對工作人員和設備的安全造成很大的威脅，造成嚴重后果，輕者淹井停產，重者礦毀人亡。因此礦井排水系統是保證煤礦井下工作安全的關鍵設備之一，在煤礦的整個安全生產中有著極其重要的作用，所以對主排水泵的安全性能檢測尤為重要。

四、選擇合適的無損檢測方法

選擇合適的無損檢測方法，要根據零部件的材質、工藝方法、檢測環境、檢測費用、無損檢測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，根據不同類型的零部件采用的無損探傷方法如下：①鑄件檢測水泵的泵體泵蓋、葉輪及導葉等零件均為鑄件，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。但由于電廠等企業用戶一般沒有RT探傷設備均需外委檢測，費用較高；而PT探傷檢測費用低，對現場環境要求不高，而且鑄件一般為開口缺陷，用PT探傷適合于水泵鑄件檢測，能滿足水泵零件的要求，其檢測工藝：拆卸鑄件（葉輪、泵體泵蓋等）-清洗零件表面（不影響PT檢測結果）-PT探傷-評定探傷結果-進行裝配或處理；②鍛件檢測水泵的鍛件材料主要是主軸，坯料在生產制造過程中可能產生裂紋、折疊和夾碴等缺陷。由于水泵主軸在運行過程中會受到交變的彎曲應力、扭轉力以及沖擊載荷的作用，鍵槽部分承受磕碰或相對滑動，且鍵槽位置應力最為集中，很容易出現裂紋等缺陷。水泵主軸是質量較大且承受應力集中及形狀比較復雜的關鍵部件，連接水泵各零部件，一旦斷裂就可能造成水泵安全事故。根據主軸的材質（材質多為不銹鋼、雙相鋼）、形狀等特點，內部可選擇UT探傷，表面可選擇PT探傷，從而確保主軸安全運行，其檢測工藝：拆卸主軸-清洗零件表面（不影響UT和PT檢測）-UT和PT探傷-評定探傷結果-進行裝配或處理；③焊接件檢測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，一般會在表面或內部產生微小裂縫。為確保水泵的焊接件在運行過程中不因出現漏水而降低水泵水力性能及效率問題，必須對焊縫進行無損檢測。水泵焊接件的材質有碳鋼、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、材質影響對不銹鋼、雙相鋼焊縫內部缺陷不易檢測，所以焊接表面可根據材質要求采用MT探傷（鐵素體材質）和PT探傷（碳鋼、不銹鋼及雙相鋼材質），焊接內部可采用UT探傷（碳鋼材質）和RT探傷（碳鋼、不銹鋼及雙相鋼材質）。從而確保水泵焊接件（外接管、吐出彎管及筒體等）安全運行，其檢測工藝：拆卸焊接件-清洗零件表面（不影響無損檢測結果）-無損探傷-評定探傷結果-進行裝配或焊補處理。

結束語

煤礦主排水泵用于自來水輸送、管道運輸、輪船排水、火力發電、農業灌溉等領域，由于水泵長期在液體（水、油及腐蝕液等）環境下運行，主要零部件會發生裂紋、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生，使水泵不能正常安全運行，嚴重時還會給企業帶來安全事故。因此，利用無損檢測先進技術對水泵的主軸、葉輪等主要零部件進行無損探傷，對煤礦主排水泵的產品質量保證和安全運行具有非常重要的意義。