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矿用离心泵的固体磨损与防治密封材料

文章来源:锦丰五金网  |  2022-08-05

矿用离心泵的固体磨损与防治

矿用离心泵的固体磨损与防治 2011年12月02日 来源:  1 引言  目前,在煤矿采掘工作面使用的排水泵中,专门排泥沙的产品是空白。无论泥沙多少,普遍使用的依然是传统的分段式多级清水离心泵。因此,磨损严重,水泵过早报废,不但增加了成本,还常常直接影响生产进度。  由于采煤工作面和掘进工作面都不可能单独设置沉淀泥沙的水仓,无法就地清除泥沙等固体颗粒,所以,要解决用"清水泵"排泥沙的问题,暂时只能在提高易损件的材料性能上想想办法,最终还要在彻底改变排水泵结构上大做文章。这方面的专业研究工作,已持续多年,目前依然在紧张地进行。  研究发现,固体颗粒对离心泵的磨损,在特定环境下,遵守着某种规律。把这一规律展现在我们面前,对症下药,就能找到较理想的解决方案。    2 工作面水样采集固体重量比测定  经观测,采煤工作面的涌水中,固体颗粒的含量随着回采循环作业内容的改变而变化,因而,具有周期性。  一般情况下,在采前准备结束,采煤作业开始之前,固体颗粒含量最少。采煤作业即将结束时,含量最多。采集水样时,为了既减少采集次数,又能说明问题,可在正式开采前30分钟内采集一次,在采煤作业结束前30分钟内再采集一次。采集水样的地点在采煤工作面下端头,或在溜子道安装的排水泵自己单独的出水口。  一般情况下,在岩石平巷掘进工作面的涌水中,在多台凿岩机集中打眼之前,固体颗粒含量最少。在爆破之后,在出岩作业的后三分之一时间内,固体颗粒含量最多。在这两个时段内分别采集水样。采集地点在耙斗机或装岩机工作地点之后10m之内,或在该工作面排水泵自己单独的出水口。  上面所采集的水样,每次重2K0.2kg。称过重量后,采用过滤法,用过滤纸滤出水样中的全部固体颗粒。烘干后,称出固体颗粒重量,则水样的固体重量(百分比)比Caw为:  固体重量  Cow=---------------H%  固、液混合物总重  水样的固体重量比Caw在《浆体与粒状物料输送水利学》(费祥俊著,请华大学出版社1994年5月出版)中被定义为"重量比固体浓度",习惯用于输送工业浆体。本文简称为固体重量比,现场有时习惯称为泥沙重量比。  一般情况下,当一个工作面的涌水量小于10m3/h,固体重量比Cow明显增大;涌水量大于80m3/h,固体重量比Cw明显减小  在同一矿井,在具有标志性的煤层、岩层中大量采集水样,便可以得到该矿井涌水中固体颗粒含量的一般规律。再根据涌水量、岩体的特性和破碎程度、松散颗粒遇水后的反应等进一步分析整理,便可以用来指导排水设计和排水管理。表1是从现场获得的一组综合数据。   3多级离心泵磨损部位及磨损过程  3.1多级离心泵的磨损部位  目前,矿用多级离心泵磨损最严重的部位是平衡盘,然后依次是叶轮口环、盘根套、中段的轴孔衬套等。  一般固体颗粒不会把泵体外壳磨穿,不会把叶轮外径磨小,也不会把叶片磨短。平衡盘磨损后变薄,使转子向电机方向(向前)的窜量超限,从而产生连锁损坏。叶轮口环和中段轴套磨损后,密封间隙变大,使离心泵出水不足或不出水,有时还拌有强烈的震动。  3.2平衡盘的磨损过程  平衡盘有轴向端面跳动,泵体平衡板也有轴向端面跳动。平衡盘转动一周,会在转到某一角度时,局部出现轴向间隙的最大间隙或最小间隙。  平衡盘的平衡状态是动态的,泵的转子在某一平衡位置会前后作轴向脉动。工况点改变时,转子会自动移到新的平衡位置作轴向脉动。  这种轴向端面跳动和轴向脉动叠加后,轴向间隙b0便具有局部的动态最大间隙b0max和最小间隙b0min。  假设:一个固体K的颗粒直径为A,已随着液体到达平衡盘前面的高压区,并且  b0max>A>b0min  则固体K将被液体从轴向最大间隙b0max附近裹进平衡盘的轴向间隙之内。  当固体K刚刚跨进较小的距离S,平衡盘就转到轴向间隙b0小于A的位置,或者平衡盘正窜回到轴向间隙b0小于A的位置。这时,平衡盘将对固体K产生挤压,二者将发生相对运动。平衡盘端面会被固体K挤压出凹痕,会被刮削出凹槽,直到固体K被研碎。

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