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混凝土输送泵的基本工作原理及常见故障分析

发布者: 发布时间:2016-11-9 阅读:249

  一、混凝土输送泵的结构与原理
  混凝土输送泵是高度机电液一体化的产品,其液压系统可分为闭式和开式,分配阀的形式有裙阀、闸板阀、S阀等,电气方面,大多采用PLC(可编程控制器)控 制,可靠性很高。虽然砼输送的结构形式多种多样,但其执行部件都差不多,包括主输送油缸、分配阀、摆动油缸和搅拌马达等。泵送过程中,各油缸的换向是由接 近开关(或行程开关)提供信号,靠相应电磁阀的通断来实现的。以S阀电动泵为例,砼输送泵主要由电气控制系统、动力系统、泵送系统、分配系统、搅拌系统、 润滑系统、冷却系统和砼输送系统八大部分组成。
  控制系统采用三泵三回路的控制方式,即主电机提供动力源,驱动由一个恒功率泵、一个恒压泵和一个齿轮泵组成的泵组,提供不同级别的压力源,再分别通过 不同的集流阀组实现对混凝土的泵送、分配和搅拌。恒功率泵送出压力油,通过电液控制的集流阀组对主油缸动作进行控制,由此带动砼输送缸活塞动作,从而向输 送管输送砼;恒压泵送出压力油,通过电液控制的集流阀组对摆动缸动作进行控制,实现S阀的换向;齿轮泵送出压力油,由手动阀组驱动搅拌马达正反转,带动搅 拌轴上的搅拌叶片在料斗内转动,实现对料斗内混凝土的二次搅拌。
  润滑系统引进集流阀组中的高压油驱动润滑泵工作,润滑油通过分配器分别向砼缸,摆动缸、搅拌轴及混凝土出料口等处提供润滑油,以减少对砼缸、活塞、摆动缸及各活动轴套等部件的磨损。
  冷却系统由冷却电机带动冷却风扇向液压油散热器吹风,靠风冷或附带水冷的方式降低液压油温度。
  电气控制系统实现泵送、摆动、冷却、润滑等动作或操作的启停,由接近开关提供换向信号,通过对PLC进行编程实现各动作的协调运行。

  二、常见故障及处理方法
  由于整个砼输送泵系统的组成涉及到机械、液压和电器三方面系统,而且各砼输送泵的现场使用环境千差万别,势必出现的故障也会是形式各异,所以,在出现故障时,通常都要从机械、液压、电气这三个方面加以分析和处理。
  砼输送泵常见的故障有堵管、液压系统故障、电气系统故障及易损件方面的故障等。下面就这几个方面的故障谈一谈出现的原因及其排除和维修的方法。

  1.堵管
  正常泵送的混凝土在输送缸、S阀和输送管组成的管道中流动,形成柱状流体,呈悬浮状态,表面包有一层水泥浆,作为润滑剂与管壁接触,骨料之间基本上不 产生相对运动。当某些粗骨料运动受阻时,后面的骨料运动速度受其影响而滞缓,致使形成粗骨料集结,同时附近的砂浆被挤走,余下的间隙由小骨料填充,水泥浆 润滑层被破坏,混凝土运动阻力加大,速度变慢,直至运动停止而堵管。现场泵送可能引起堵管的原因有:骨料不合要求、混凝土塌落度过高或过低、管道漏浆等。
  不同类型的砼输送泵对输送骨料的最大粒径及大骨料的比例有不同的要求,一般砼泵的使用说明书上有详细的说明。骨料太粗太多时, S阀摆不动或摆不到位、容易造成混凝土输送缸吸料困难,料斗内水泥浆大多被吸走,剩下的骨料越积越多, S阀更加难摆动,造成恶性循环,最终形成堵管现象。这就要求混凝土配料中的骨料须严格按照砼输送泵使用说明书的要求。同时,在操作方面,操作员可在正常泵 送前,手动摆动几下S阀,以减少骨料在S阀处的沉积,利于S阀的摆动,而且,在两次泵送间隔时间很长时,应隔几分钟泵送两、三下,防止管道内混凝土离析, 造成堵管。
  混凝土的塌落度对泵送的影响很大,塌落度过大,混凝土很容易离析,输送过程中水泥浆被挤走,骨料堆积,会造成堵管;塌落度过小,易造成吸料困难,输送 阻力增大,产生堵管。在施工中,经常会碰到某一斗或几斗混凝土塌落度过大或过小的情况,特别是在现场搅拌的场合中更常见。这时候,操作员应当谨慎操作,一 般先不要急于泵送,而是采取适当的中和措施,改善塌落度并搅拌均匀后再进行输送。
  现场施工中,有的项目使用的输送管道很长,相应的输送压力也很高,这时候要特别注意整个输送管道是否有漏浆的情况。
  如果切割环与眼镜板磨损严重使S阀与眼镜板的间隙过大,漏浆严重,则无法达到高的出口压力,在长距离输送或高层输送时工作无力,就会出现类似堵管的现 象。若是在出料口或每根输送管的接头处密封不好,水泥浆就会泄露,骨料的流动性变差,阻力加大,特别是在遇到泵送不连续的情况时,很容易产生堵管。
  因此在泵送前应检查切割环与眼镜板之间的间隙,间隙过大时调节锁紧螺母,使间隙达到正常,让橡胶弹簧保持一定的张紧力,磨损严重时应及时更换切割环或眼镜板。在泵送过程中,特别是开始阶段,在整条输送管道还没完全打通时,发现管接头处有漏浆现象应及时更换密封圈。
  现场已经出现堵管故障时,要尽快拆断堵处管路,用棍棒和水枪将堵处处理干净,在最短的时间内重新接好管路继续泵送,以免混凝土在泵和管道内停留时间太长而凝结,损坏设备。

  2.液压系统故障
  砼输送泵正常工作时,整个液压系统始终在高温、高压、大流量状态下工作,输送缸换向频繁,液压系统容易出现故障。常见的故障主要表现在液压油泄露、集 流阀组机能失常、泵送乏力等等。液压油是系统压力传输的介质,液压油的性能对整个液压系统的正常运行起着至关重要的作用。首先,液压油里不能进杂质,进铁 削会划坏密封件或堵塞泵和阀的机能孔,造成液压油泄漏或液压件机能失常;进水会造成液压油乳化,粘度降低,则泵送无力。其次,液压油的温度不能太高,若太 高,液压油本身的传压性能会变差,而且容易造成很多液压件的密封损坏,形成内泄。实际上,很多液压系统方面的故障都是由于油温过高引起的。在正常工作状态 下,系统油温的高低是衡量泵工作性能好坏的一个重要尺度。造成油温过高的主要原因有:液压油箱油量不足;冷却风扇停转或转速不够;冷却器散热片积尘过多; 散热面积不足,散热性能不好;冷却器内部回路堵塞;液压回路中某些辅助系统的溢流阀设定压力过高或损坏;液压系统内泄严重等。
  现场处理液压系统故障时,要熟悉三泵三回路的液压控制方式,再配合实际的操作与分析,逐步缩小故障源的范围,最终将系统故障归结为某元件故障,最后作针对性处理。

  3.电气系统故障
  砼泵的电气部分由于引入了PLC控制,稳定很高,一般不会发生控制紊乱的情况。大多电气系统故障是由于电气元件使用不当、元件老化、机器长期震动造成 线路虚接等引起的,在现场操作中有可能出现的情况有:1)主电机启动困难,电压降比较大的现象,应考虑电网的电压和容量与主电机是否匹配,连接电缆的线径 不够或太长;2)主电机不能启动时,应先判断-切换能否正常进行,若可以,说明控制回路无故障,须检查主电机主回路,否则,可能是控制回路继电器触电老化 或有虚接;3)主电机有特别大的嗡嗡的异响,并且泵送特别无力、机器不能正常工作时,可能是出现掉相的情况,应检查电源、主电机端子和接触器的触 点是否有异常,确定缺相的原因;4)工作中负载过重,造成主电机憋死或电源跳闸,若已排除电源的原因,应考虑恒功率泵的功率和主电机的额定功率是否匹 配,可能存在小牛拉大车的情况;5)出现某个动作失灵时,应考虑控制该动作的继电器触点是否老化,相应控制回路上的接线端子是否有松动、接触不良等情 况;6)输送缸不换向或憋缸现象,应考虑接近开关是否松动造成感应不到、感应面粘满油污或是水箱温度太高,造成接近开关无法正常工作;

  4.易损件方面的故障
  由于砼泵的使用频率很高,而且大都是长时间连续工作,使用环境也相当恶劣,所以正常磨损也相当严重,因此存在很多易损件。易损件磨损后出现的状况往往 容易被忽视,久日久之,也会造成现场故障,影响设备的使用寿命。所以,我们应在通过合理使用与维护,延长各易损件使用寿命的同时,还应注意检查各易损件的 磨损情况,及时更换或处理,以免影响正常使用。在现场使用中应特别关注的易损件及相关故障有:
  1)眼镜板与切割环
  眼镜板与切割环磨损严重后,两者之间的间距就会变大,而且配合不紧密,会造成漏浆,吸料困难, S管不能正常摆动及堵管,特别是堵S管的情况,还会在长距离输送或高层输送时,表现为工作无力,无法正常作业的现象。
  2)活塞
  活塞一般采用耐磨橡胶或聚氨酯材料制成,而且其唇边要比缸径大34mm.安装时,先将唇边内压通过缸端部的斜口滑入缸内。这种尺寸的配合可以保证活 塞与缸的密封性。随着工作时间的加长,活塞的唇边逐渐磨损,当磨损到一定程度时,部分砼砂浆就会残漏在砼缸壁上,和水箱中的水接触后,使水变得混浊。接 着,活塞还会带动小骨料在砼缸内壁划动,损坏砼缸。因此,在使用时应经常注意水箱中水的混浊程度,通常一个台班应更换23次水。若发现水在短期内迅速变 浑,应更换活塞。
  3)轴用密封件
  在S阀的花键轴、出料口、搅拌轴等处的密封件是磨损相当严重的地方。以花键轴为例,如果磨损严重,密封性变差了之后,料斗中水泥浆就会渗漏到轴套中, 大大地增加摆动阻力,使S阀不能摆动或摆动不到位,还会破坏润滑系统,加速磨损。在泵送砼施工中,一旦出现这种故障,处理起来是非常困难的。这要求施工人 员在工作前认真检查密封件的磨损情况,在工作中严格按照规程要求定期加润滑油,保证轴转动的灵活性。
  综上所述,在砼输送泵的现场维修中,应该对各方面的问题加以关注,作出全面的判断,只有这样,才能正确的处理故障,解决问题。实际上,对砼泵发生故障 诊断的准确度和处理效率,不仅影响用户的正常生产,更会造成施工工程质量的负面影响。同时,故障发生的随机性和复杂性,也要求维修人员具备较宽的知识面和 丰富的故障处理经验,能根据故障现象与故障产生部位的特点,有效地减少人为因素的主观影响,使故障诊断准确、快速。