淺析混凝土泵送斷流的危害和解決辦法

    目前砼輸送泵已廣泛應(yīng)用于砼工程施工中。所用砼泵主要為雙缸驅(qū)動(dòng)砼泵，其在泵送換向瞬間普遍存在砼斷流現(xiàn)象。這種斷流現(xiàn)象具有兩大危害，一是容易導(dǎo)致砼離析，部分砼脫水成干硬砼造成堵管，尤其在泵送低坍落度的砼時(shí)更是如此；二是換向瞬間管路及分配閥中砼壓力釋放，對(duì)砼泵液壓系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊，造成某些零部件損壞并增加能量損耗。斷流對(duì)垂直向上尤其是向50m以上高度泵送時(shí)危害很明顯。
    1、原因分析
    圖1為一種開(kāi)式液壓系統(tǒng)的雙缸驅(qū)動(dòng)砼泵送系統(tǒng)的液壓原理圖。該泵為全液控砼泵，恒功率主油泵通過(guò)液動(dòng)閥8-1、8-2向主油缸10-1、10-2和分配閥油缸9供油。主油缸插裝閥和分配閥油缸分別發(fā)出信號(hào)控制液動(dòng)閥換向，使主油缸和分配閥油缸的動(dòng)作順序相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)砼泵送循環(huán)，其中主油缸10雙缸交替地吸-排砼實(shí)現(xiàn)砼的連續(xù)泵送。每次換向過(guò)程中砼流通常都會(huì)出現(xiàn)明顯的流-斷-流的現(xiàn)象，即通常所說(shuō)的斷流現(xiàn)象。
    1-電動(dòng)機(jī)；2-油箱；3-主油泵；4-回油濾油器；5-空氣濾清器；6-溢流閥；7-壓力表；8-液動(dòng)閥；9-分配閥油缸；10-主油缸
    砼斷流現(xiàn)象的原因有三個(gè)：①當(dāng)主油缸運(yùn)行到接近行程終點(diǎn)時(shí)發(fā)出換向信號(hào)到換向油缸換向，進(jìn)而主系統(tǒng)油路換向，主油缸10向相反方向運(yùn)動(dòng)，此過(guò)程至少需0.2s；②砼被吸入砼缸的吸入效率通常只有85％～95％，不可避免地吸入一小段空氣，這將是一小段空行程；③換向時(shí)吸入砼缸的砼在向外輸出時(shí)壓力升高，有一定的可壓縮性，這也是一小段空行程。由于有了換向和兩段空行程時(shí)間，因此砼泵送過(guò)程中出現(xiàn)了斷流問(wèn)題。
    2、解決辦法
    解決泵送過(guò)程中斷流現(xiàn)象的方法是盡可能縮短換向時(shí)間和加快主油缸活塞在換向開(kāi)始階段的運(yùn)行速度，在管道和分配閥中砼壓力完全釋放前實(shí)現(xiàn)砼連續(xù)泵送，以盡可能減少砼因斷流離析以及換向過(guò)程中管道和分配閥中砼壓力釋放的反沖擊。
    對(duì)于大多數(shù)泵送系統(tǒng)而言，可通過(guò)采用電比例控制恒功率柱塞泵來(lái)解決斷流問(wèn)題。由于電比例控制+恒功率控制是電控變量?jī)?yōu)先于恒功率控制，在低于功率雙曲線時(shí)排量受控制電流的調(diào)整，在換向過(guò)程及換向后油缸活塞推動(dòng)管道中的砼運(yùn)動(dòng)前，系統(tǒng)壓力通常低于泵送壓力，可以采用增大主油泵排量實(shí)現(xiàn)分配閥快速換向，減少換向后到開(kāi)始推動(dòng)砼時(shí)間，實(shí)現(xiàn)砼流從表觀上不斷流。
    通常可在油缸和砼缸之間的水箱中設(shè)置2個(gè)接近開(kāi)關(guān)，根據(jù)主油泵排量和主油缸缸徑及行程設(shè)置起始和截止點(diǎn)取信口的位置，這種控制的關(guān)鍵是如何確定電比例控制階段取信口的開(kāi)始和截止位置，接近開(kāi)關(guān)間的距離通常為總行程的5％～10％。接近開(kāi)關(guān)得到起始信號(hào)后傳輸?shù)娇删幊绦蚩刂破骰虮３掷^電器，由控制器或繼電器控制發(fā)出使油泵達(dá)到最大排量所需電流(通常幾百mA)到主油泵比例電磁鐵，實(shí)現(xiàn)油泵排量猛增，迅速換向和開(kāi)始推送分配閥及管道中的砼。調(diào)整截止接近開(kāi)關(guān)位置，使油缸開(kāi)始推送分配閥及管道中的砼時(shí)停止電控，繼續(xù)實(shí)現(xiàn)油泵恒功率控制。實(shí)際使用中取信口的開(kāi)始和截止位置可根據(jù)砼泵的實(shí)際情況做相應(yīng)調(diào)整，以保證最大程度增加泵送中砼流的連續(xù)性。
    在國(guó)外尤其是歐美各國(guó)由于多采用泵車，排量較大，砼骨料及級(jí)配控制比較嚴(yán)格，建筑規(guī)模和高度都較小，斷流問(wèn)題及危害不很明顯；而國(guó)內(nèi)普遍使用拖泵，排量多在80m3/h以下，建筑規(guī)模和高度都較大，斷流現(xiàn)象比較明顯。通過(guò)對(duì)主油泵控制方式的選取和設(shè)置，可以有效解決砼輸送中斷流問(wèn)題，減少換向沖擊，大大提高砼泵泵送性能。