今朝，在煤矿采掘工作面利用的排水泵中，专门排泥沙的产物是空白。无论泥沙几多几何几许若干，遍及利用的依然是传统的分段式多级清水离心泵。是以，磨损严重，水泵过早报废，不光增加了成本，还经常直接影响出产进度。
　　因为采煤工作面和掘进工作面都不行能零丁设置沉淀泥沙的水仓，无法当场排除泥沙等固体颗粒，所以，要管理用"清水泵"排泥沙的问题，临时只能在提高易损件的材料机能上想想门径，最终还要在彻底改变排水泵布局上大做文章。这方面的专业研究工作，已持续多年，今朝依然在严重地进行。
　　研究发现，固体颗粒对离心泵的磨损，在特定情况下，遵守着某种纪律。把这一纪律揭示在我们刻下，有的放矢，就能找到较抱负的管理方案。
　　1、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，固体颗粒的含量跟着回采轮回功课内容的改变而改变，因而，具有周期性。
　　普通状况下，在采前筹办竣事，采煤功课起头之前，固体颗粒含量起码。采煤功课即将竣事时，含量最多。采集水样时，为了既削减采集次数，又能申明问题，可在正式开采前30分钟内采集一次，在采煤功课竣事前30分钟内再采集一次。采集水样的地址在采煤工作面下端头，或在溜子道安装的排水泵本身零丁的出水口。
　　普通状况下，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，固体颗粒含量起码。在爆破之后，在出岩功课的后三分之一时候内，固体颗粒含量最多。在这两个时段内分辨采集水样。采集地址在耙斗机或装岩机工作地址之后10m之内， 或在该工作面排水泵本身零丁的出水口。
　　上面所采集的水样，每次重2kg±0.2kg。称过重量后，采用过滤法，用过滤纸滤出水样中的所有固体颗粒。烘干后，称出固体颗粒重量，则水样的固体重量（百分比）比Cow为：
　　固体重量
　　Cow = -------------------- H %
　　固、液夹杂物总重
　　水样的固体重量比Cow在《浆体与粒状物料输送水利学》（费祥俊著，请华大学出书社1994年5月出书）中被界说为"重量比固体浓度"，习习用于输送工业浆体。本文简称为固体重量比，现场有时习惯称为泥沙重量比。
　　普通状况下，当一个工作面的涌水量小于10m3/h，固体重量比Cow明明增大；涌水量大于80m3/h，固体重量比Cow明明减小在统一矿井，在具有标记性的煤层、岩层中大量采集水样，便或许获得该矿井涌水中固体颗粒含量的普通纪律。再按照涌水、岩体的特征和破碎水平、松散颗粒遇水后的反映等进一步阐明收拾，便或许用来指导排水设计和排水经管。表1是从现场获得的一组综合数据。
　　表 1
　　项 目 采 煤 工 作 面 掘 进 工 作 面
　　采煤功课即将竣事前 出岩功课即将竣事前
　　固体重量比Cow 0.83-5.48 % 0.41-9.62 %
　　2、心泵磨损部位及磨损过程
　　2.1 多级离心泵的磨损部位
　　今朝，矿用多级离心泵磨损最严重的部位是均衡盘，然后依次是叶轮口环、盘根套、中段的轴孔衬套等。
　　普通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。均衡盘磨损后变薄，使转子向电机方 向（向前)的窜量超限，从而发生连锁损坏。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。
　　2.2 均衡盘的磨损过程
　　均衡盘有轴向端面跳动，泵体均衡板也有轴向端面跳动。均衡盘滚动一周，会在转到某一角度时，局部泛起轴向间隙的最大间隙或最小间隙 。均衡盘的均衡状况是动态的，泵的转子在某一均衡位置会前后作轴向脉动。工况点改变时，转子会主动移到新的均衡位置作轴向脉动。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，已跟着液体达到均衡盘前面的高压区，而且 b0max＞A＞b0min，则固体K将被液体从轴向最大间隙b0max邻近裹进均衡盘的轴向间隙之内。当固体K方才跨进较小的距离S，均衡盘就转到轴向间隙b0小于A的位置，或者均衡盘正窜回到轴向间隙b0小于A的位置。这时，均衡盘将对固体K发生挤压，二者将发生相对活动。均衡盘端面会被固体K挤压出凹痕，会被刮削出凹槽，直到固体K被研碎。 假如这种规格的固体颗粒含量较高，就会以前仆后继之势，不息被裹进来，使均衡盘端面很快泛起第一道环形沟槽。跟着磨蚀的加剧，会在略大于第一道环形沟槽之外，接踵泛起第二道沟槽、第三道沟槽……
　　尽管如斯，这时泵轴的窜量还没有发生明明改变，掏出均衡盘或许看到这些环状沟槽大致是一心的 ，布列较整洁。与此同时，均衡板也泛起相似的沟槽。
　　下面的现象值得留意：
　　当另一个固体W的颗粒直径为B，也达到均衡盘高压区，而且 B≥b0max， 则固体W将被挡在均衡盘的高压区一侧。此时， 若巨细纷歧的固体颗粒跟着液体不息涌向均衡盘前面的高压区，粒径小于或等于A的固体颗粒会跟着液流畅过轴向间隙。粒径大于或等于B的固体颗粒会被隔在这里。我们称这种现象为"筛留现象"。
　　当被"筛留"的固体颗粒达到必然数目，而且堵在轴向间隙的的进口处，会使液体压力升高，导致转子向后发生脉动，使轴向间隙刹时加大。这时，这些大粒径固体颗粒乘机大量挤入均衡盘的轴向间隙，泛起"强登岸现象"。若这种现象接连发生，可使均衡盘在较短的时候内被磨薄。
　　2.3 叶轮口环的磨损过程
　　叶轮小装到泵轴上之后，其口环存在径向跳动；泵体口环孔也存在径向跳动。叶轮滚动一周，会在转到某一角度时，局部泛起口环径向间隙的最大间隙或最小间隙。滚动的泵轴会弯曲变形，发生最大挠度。这种径向跳动与最大挠度叠加后，口环的径向间隙b 便有局部的动态最大间隙bmax 和最小间隙bmin 。同样，口环的密封轮廓也会被固体颗粒挤压、刮削出沟槽。然而，假如材料不异，因为口环的间隙不会象均衡盘那样泛起"脉动"和固体颗粒"强登岸现象"，所以，口环的磨损水平明明小于均衡盘 。这时，口环的磨损与均衡盘比拟，不是首要矛盾。可是，该当留意，在勾销均衡盘的多级泵中，口环的磨损将上升为首要矛盾，须当真看待。
　　3、排除排水管道底部的沉降物
　　排水管道，格外是零丁借用的大口径永远管道的底部会沉降固体颗粒。这些径过频频水选沉降下来的固体颗粒比重较大，轮廓呈球形，比力圆滑。当上面所述的离心泵出水不足之后，流量下降，管道内流速减慢，会增加固体颗粒的沉降量。倘若离心泵流量削减到某一个临界值，这种沉降的固体颗粒会逆流而下，穿过阀门，布满泵腔，不用几十分钟，就会使这台水泵报废。我们或许在现场做试验，或在实行室做模拟试验，来验证这一现象。为此，要核算最小流量时管道内的流速值，普通应大于1m/s为提高流速，应优先选用直径较小的排水管。
　　以排沙潜水泵的管道安装为例（见图1），可在离心泵逆止阀1与闸阀4之间的管道上，或在管道底部的标高最低处接出一根 短管--除沙管。该除沙管用别的一个闸阀5节制，当水中固体颗粒含量较多时，在井下当场排放。每次的排放量约0.2-0.3m3即可。如许，就或许实时排除排水管道内沉降的固体颗粒，可防止离心泵的不测磨损。
　　经验表明，岩石掘进中，对峙在出岩功课时代守时排放泥沙，普通可延伸离心泵的利用寿命3-10%阁下，而且使退下来的水泵还有大修价值，或使大修加倍轻易。
　　在主动化排水中，同样该当增添按期排除排水管底部沉降物的辅助设备，若能共同采集水样，实时阐明、收拾资料，就或许拟定出更科学的水泵利用维护门径，最大限度延伸离心泵的寿命。当然，这一办法最好在设计阶段就已被采用。
　　4、勾销均衡盘的新型排沙潜水泵
　　用多级清水离心泵直接输送含有固体颗粒的矿井水，首要矛已集中在轴向力的均衡上。是以，要延伸水泵的利用寿命，勾销均衡盘，或勾销均衡鼓），已成为必然趋势。
　　4.1 耐磨材料的选择
　　按照分歧用途，各类水泵零件采用分歧的耐磨材料。清水泵为了长命，耐磨材料是铜合金；排污泵肇端于排纸浆，耐磨材料仅是通俗铸铁。渣浆泵是单级泵，耐磨材料是高铬铸铁；沙泵或许在河里采沙，耐磨材料是橡胶。可见，"耐磨材料"界说的规模很宽。
　　研究开发多级排沙水泵，要对于的是有硬度、有棱有角的"沙"，要研究沙在高压、高速的状况下对水泵磨蚀的纪律。是以,选择"耐磨材料"就显得加倍主要。
　　下列零件的材料不异，按损坏水平由大向小的按次布列：均衡盘、叶轮口环、盘根套、轴套、导叶、泵体、叶轮。由此，排沙水泵选择耐磨材料有了借鉴和依据，可从中获得如下提醒：
　　4.1.1 各类易损件该当利用硬度分歧的优质材料。此中，轻易磨损的采用硬度高的材料，不易磨损的零件用硬度低的材料。如许，既能防止泛起虚弱环节，又可降低造价。
　　4.1.2 勾销要求材料硬度最高的均衡盘。把今朝或许应用的硬度最高材料--钨钴硬质合金用在叶轮口环和轴套上，以获得最长的利用寿命，最佳的经济效益。
　　4.2 勾销均衡盘门径之一--提高单级泵扬程，替代多级泵
　　用提高单级泵的扬程来替代以往的两级、三级分段式多级泵，简洁易行。
　　1988年，用扬程70m，流量100m3/h，功率37kw的单级双吸排沙潜水泵实现了这一愿望。该泵为第四纪流沙层疏干井设计，之后又用于冬季北方刷洗煤厂废水远方遥控轮回哄骗（相距3km，用旧露天沉淀煤泥）。
　　1989年，用扬程50m ，流量12m3/h，答应过程固体颗粒直径10mm，功率仅4.0kw的单级单吸排沙潜水泵再次实现了这一愿望。从那时起，叶轮与泵体的表里口环均采用硬质合金制造。第一次替代多级离心泵鄙人山掘进工作面排水，"寿命提高5-8倍"（摘自该泵1991年部级《新产物判定证书》）。被替代的多级离心泵功率竟有40kw，它的高压水用来带动射流泵（俗称带泵、水抽子）鄙人山排水。 是以，这种小泵很快普及，并屡获大奖。
　　全国规模分歧地质前提的上百家煤矿颠末十年的现场检讨，证实这种排沙潜水泵的手艺方案是可行的。
　　今朝，单级排沙潜水泵的品种、用途已大为扩展，如：
　　① 用在采煤工作面，手艺参数可达到：扬程95m，流量168m3/h。
　　② 用在掘进工作面，手艺参数可达到：扬程85m，流量158m3/h。
　　效率均可达到62.1%。电机功率75kw。
　　4.3 勾销均衡盘门径之二--叶轮背靠背安装，抵消轴向力
　　叶轮个数为偶数，每两个叶轮背靠背安装，彼此抵消轴向力，是彻底勾销均衡盘的好门径。
　　1995年，用一种四级分段式多级排沙潜水泵实现了这一设想。这种泵，曾在甘肃一举恢复了一个被淹矿井。这个矿井地面透水，携带大西北地表泥沙涌入井下，多次用通俗离心泵恢复，均未凑效。
　　该泵手艺参数：扬程200m，流量80m3/h，效率59.3%，功率185kw。现在，颠末不懈的勉力，又增添了多项适用手艺，几乎对原设计做了脱胎换骨的改良。手艺参数已点窜为：扬程320m，流量80m3/h，功率185kw。
　　4.4 排沙潜水泵布局简介
　　上述排沙潜水泵是立式的，可当场安放，也可吊挂安装。泵体与电机同轴，电机在上部，泵体鄙人部（下泵式）。
　　排沙潜水泵布局的首要特征是：
　　a、电机安装在"空气室"中
　　"空气室"象一个敞口的"茶杯"。 将"茶杯"的杯底进步，杯口朝下，放入水中固定。这时，"杯"内的空气不会跑掉。预先将电机的定子、转子和上下轴承支座安放在"茶杯"内，再将电机轴从"杯"口向下伸出，这即是排沙潜水泵的电机模型。有了"空气室"的护卫，电机的定子、转子、轴承和轴封都不会与水以及水中的泥沙、酸碱盐等有害物直接接触。是以，即即是潜入含大量泥沙的水中，电机也不会受到损害。别的，电机绕组用耐热环氧树脂浇注，将其固化，以便恒久顺应井下情况要求电机外壳被罩在"导水套"内，水泵排出的水，所有从电机与导水套之间流过，电机实现了"水外冷"。如许，排沙潜水泵或许露出水面工作。
　　上述排沙潜水泵有单级单吸式、多级单吸式、单级双吸式三种形式，均省去了泵轴在泵体外壳上主要易损件--泵轴的轴封，这是因为：
　　① 单级单吸式的叶轮吸进口进步，泵体下端面是封锁的。
　　② 多级单吸式的首级叶轮在最上方，首级叶轮吸进口进步，泵体下端面是封锁的。
　　③ 单级双吸式的叶轮有上、下两个吸进口。
　　b、答应断水空转--不会对电机和泵体有涓滴损害。
　　有水后，可继续排水，无须专人守侯。这一要求，来自煤矿一线，由煤科总院上海分院调研后提出，使得排沙潜水泵在设计之初就按着这一有价值的课题攻关，以其怪异的布局，在第一台产物降生时就实现了。出厂时，空转试验必需台台作，就连75kw、185kw也不列外。
　　在煤矿正以现代化、机械扮装备本身的今天，人们已起头设想排水主动化。需求"清水仓"的水泵，需求沿顶板掘进、在巷道低凹处主动排水的水泵，需求在爆炸危险情况利用的大型排沙潜水泵，等等，呼声越来越高。是以，"多级排沙水泵"的研究已受到普遍存眷。自从排沙潜水泵问世以来，很多设计单元、大中型煤矿纷纷共同研究，果敢考试，为这一新闹事物作出了进献。
　　单级、多级"排沙潜水泵" 以及卧式多级"排沙离心泵"的布局、手艺参数和现场反馈的信息等具体资料，从此将陆续向读者介绍。