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1 引言

混凝土泵是通過管道依靠壓力輸送混凝土的施工設(shè)備,混凝土泵液壓系統(tǒng)一般為高壓大流量系統(tǒng)。從混凝土泵的使用調(diào)查中發(fā)現(xiàn),很多類型的混凝土泵,在使用約40min后,液壓系統(tǒng)的溫度可高達(dá)60e,在使用約2h后,液壓系統(tǒng)的熱平衡溫度可高達(dá)70e以上而混凝土泵液壓系統(tǒng)的正常熱平衡溫度應(yīng)在50e左右。因此,出現(xiàn)了混凝土泵液壓系統(tǒng)的油溫過高問題即發(fā)熱問題。

2 混凝土泵液壓系統(tǒng)發(fā)熱現(xiàn)象的危害

混凝土泵液壓系統(tǒng)的發(fā)熱,直接影響混凝土泵的正常工作,發(fā)熱現(xiàn)象所造成危害,主要有以下幾點(diǎn)：(1)工作液體的溫度升高后,使工作液體的黏度下降,泵的泄漏增加,泵的實(shí)際流量有所下降；(2)液壓系統(tǒng)及元件的密封件在高溫下變質(zhì),彈性變性能力降低,使密封性能降低,甚至密封失效,使泄漏增加；(3)當(dāng)液壓閥件的閥芯、閥體材料不同、熱膨脹系數(shù)不同時,閥芯、閥體之間因熱膨脹而出現(xiàn)閥芯卡死現(xiàn)象,致使混凝土泵不能工作；(4)工作液體的黏度下降時,使工作液體的潤滑性能降低,液壓元件的磨損加快,加速了元件的磨損失效,縮短了元件的使用壽命。

為了盡量避免上述現(xiàn)象的發(fā)生,有些混凝土泵在使用一定時間后,不得不停下來,使系統(tǒng)降溫,從而降低了混凝土泵的開機(jī)率,影響了施工進(jìn)度。因此,應(yīng)針對系統(tǒng)發(fā)熱原因,采取相應(yīng)措施,控制液壓系統(tǒng)的溫度,保證混凝土泵的正常使用。

3 混凝土泵液壓系統(tǒng)發(fā)熱的主要原因及排除方法

液壓系統(tǒng)的發(fā)熱按發(fā)熱原因可分為兩大類：一類是由于設(shè)計的原因造成的發(fā)熱；一類是由于液壓元件故障或使用不當(dāng)?shù)脑?造成的發(fā)熱。顯然,發(fā)熱原因不同,其排除方法也不一樣。

3.1 設(shè)計不合理,造成液壓系統(tǒng)的發(fā)熱及其排除

(1)液壓油的油號選用不當(dāng),可能造成液壓系統(tǒng)的發(fā)熱所選液壓油在油溫較低時,系統(tǒng)正常工作,但系統(tǒng)工作一段時間后,油溫升高,液壓油黏度下降,造成系統(tǒng)內(nèi)部泄漏增加,伴隨泄漏的增加更促使了油溫的上升,形成油溫的惡性循環(huán)。解決的方法是：根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)載及正常工作溫度要求,選擇合適黏度的液壓油。

(2)油箱設(shè)計不合理,使液壓系統(tǒng)散熱效果降低系統(tǒng)發(fā)熱油箱的主要功能是儲存液壓油,但它同時兼有散熱、沉淀雜質(zhì)、分離水分的作用。油箱設(shè)計不合理,主要表現(xiàn)在兩個方面：一是油箱體積設(shè)計過小,由于混凝土泵屬移動型液壓設(shè)備,油箱體積一般為液壓泵流量的一倍左右,因此,油箱散熱面積及儲油量均較?。欢怯行┯拖湓诮Y(jié)構(gòu)上設(shè)計不合理,吸油管口和回油管口較近,中間又不設(shè)隔板,從而縮短了油液在油箱內(nèi)的冷卻循環(huán)及沉淀雜質(zhì)的路徑,甚至造成大部分回油直接進(jìn)入吸油管,使油箱的散熱效果降低,油溫升高。解決方法是：適當(dāng)增加油箱體積,使油箱體積為(1125~115)Q,并盡量加大吸油管口與回油管口之間的距離,吸、回油管之間應(yīng)設(shè)置隔板,以確保油箱應(yīng)有的散熱功率。

(3)散熱流量較小,冷卻器安裝位置不合理,使系統(tǒng)散熱能力降低混凝土泵的冷卻方式有風(fēng)冷和水冷兩種,用戶可根據(jù)實(shí)際情況選用,但一般采用風(fēng)冷較多。有些混凝土泵因考慮冷卻器的承壓要求,將冷卻器設(shè)置在攪拌系統(tǒng)的回油路上,僅對攪拌系統(tǒng)的油液進(jìn)行冷卻,因攪拌系統(tǒng)流量較小,因此整個系統(tǒng)冷卻效果差,使系統(tǒng)發(fā)熱。解決的方法：一是可采用獨(dú)立冷卻回路,提高冷卻效果。二是將冷卻器設(shè)置在系統(tǒng)總回油路上,以加大散熱流量,提高冷卻效果,但此時應(yīng)注意兩個問題,第一個問題是冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速,冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速不能過低,否則將降低冷卻效果,可采用電動機(jī)驅(qū)動風(fēng)扇,或在總回油路上設(shè)置一低壓驅(qū)動馬達(dá),使馬達(dá)轉(zhuǎn)速與散熱流量相匹配,同時還可解決主回路壓力沖擊對冷卻器承壓能力的影響；第二個問題是如采用電動機(jī)驅(qū)動風(fēng)扇,主系統(tǒng)的壓力沖擊對冷卻器承壓能力的影響,此時,可在回油路上與冷卻器并裝一個低壓溢流保護(hù)閥或單向閥對冷卻器進(jìn)行最高承壓保護(hù)。

(4)液壓元件選型不當(dāng),造成系統(tǒng)發(fā)熱混凝土泵液壓系統(tǒng)一般為高壓大流量系統(tǒng),如果系統(tǒng)中的液壓元件,主要是換向閥、溢流閥和順序閥規(guī)格選用不合理,不能滿足大流量要求,從而在使用中,使閥口液流流速過高,造成較大的壓力損失而使油溫升高,因此,液壓系統(tǒng)設(shè)計中在進(jìn)行液壓元件選型設(shè)計時,一定要根據(jù)液壓元件所承受的最高工作壓力、所通過的最大流量以及所要求的壓力和流量調(diào)整范圍進(jìn)行元件的選擇,盡量減少閥口壓力損失,從而減少由于液壓元件規(guī)格選用不合理而造成的系統(tǒng)發(fā)熱。

(5)管路設(shè)計、安裝不合理,造成壓力損耗大,使壓力能轉(zhuǎn)換成熱能在液壓系統(tǒng)設(shè)計中,管路的設(shè)計與安裝不能忽視,各管路管徑應(yīng)嚴(yán)格按其工作壓力和通過流量進(jìn)行設(shè)計,避免管徑設(shè)計過小,造成流速過高,沿程壓力損失過大,引起發(fā)熱。同時,還應(yīng)注意管路的安裝,既要做到外觀整齊,又要避免管路集聚及管路的急轉(zhuǎn)彎,影響管路的自然散熱或造成局部壓力損失過大引起發(fā)熱。

3.2 因液壓系統(tǒng)使用不當(dāng)或元件故障,造成液壓系統(tǒng)的發(fā)熱及其排除

(1)油箱內(nèi)液壓油油面低于最低液面,使油箱散熱功率降低混凝土泵在使用過程中,要隨時觀察油箱內(nèi)液壓油的油面高度,始終保持液壓油油面高度在正常油位范圍內(nèi),從而保證油箱的散熱效果,當(dāng)油箱內(nèi)液壓油油面低于最低液面時,要及時向油箱內(nèi)注油。

(2)冷卻器冷卻效果降低,使油液溫升,系統(tǒng)發(fā)熱冷卻器冷卻效果降低,可能由以下原因引起：a1冷卻器內(nèi)部堵塞或表面污物較多,造成冷卻器安全裝置開啟,冷卻器過流量降低,使散熱流量減少,或冷卻器通風(fēng)不良,使冷卻器的冷卻傳熱系數(shù)降低,冷卻效果降低,因此,混凝土泵在使用中一定要定期檢查,疏通冷卻器,定期對冷卻器表面污物進(jìn)行清除,保證冷卻器的內(nèi)部暢通和外部清潔,以保證冷卻器的冷卻效果。b1冷卻器安全閥或單向閥的開啟壓力低于標(biāo)準(zhǔn)值,使冷卻器安全保護(hù)裝置在冷卻器未堵塞時開啟,產(chǎn)生溢流分流,使冷卻器散熱流量減少,因此,冷卻器在使用前,一定要正確調(diào)整安全保護(hù)裝置的開啟壓力,在使用中要定期檢查、校正安全保護(hù)裝置的開啟壓力值。

(3)液壓系統(tǒng)壓力調(diào)整不當(dāng),造成系統(tǒng)發(fā)熱在混凝土泵液壓系統(tǒng)中,由于性能要求,系統(tǒng)中往往設(shè)有安全閥、溢流閥和順序閥等。若安全閥的壓力調(diào)的過低,安全閥將頻繁開啟,產(chǎn)生溢流損失,造成系統(tǒng)發(fā)熱；若壓力調(diào)整過高,又會使系統(tǒng)內(nèi)泄漏增加,使系統(tǒng)發(fā)熱,因此,應(yīng)按液壓系統(tǒng)的負(fù)載要求,正確計算和調(diào)整安全閥和壓力值,從而保證系統(tǒng)在規(guī)定的壓力范圍內(nèi)工作。當(dāng)混凝土泵泵送系統(tǒng)主回路為閉式系統(tǒng)時,泵送系統(tǒng)中必須設(shè)熱交換回路,熱交換回路中溢流閥的設(shè)定壓力應(yīng)引起重視,設(shè)定壓力過低,會使泵送液壓缸換向沖擊增加,設(shè)定壓力過高,會使溢流損失過大,系統(tǒng)溫升過高。因此,應(yīng)合理確定熱交換回路溢流閥的調(diào)整壓力值,一般該溢流閥的調(diào)整值為(1~115)MPa,泵送系統(tǒng)補(bǔ)油回路的工作壓力為215MPa。當(dāng)混凝土泵液壓系統(tǒng)中設(shè)置順序閥時,一定要了解順序閥的工作特點(diǎn),正確調(diào)整順序閥的工作壓力。如果內(nèi)控式順序閥的調(diào)整壓力過高,當(dāng)工作液壓缸的工作壓力低于其調(diào)整壓力時,順序閥閥口存在壓力損失,引起溫升,造成系統(tǒng)發(fā)熱,合理確定內(nèi)控式順序閥的設(shè)定壓力,可使工作缸的工作壓力高于順序閥的開啟壓力,順序閥工作時,閥口將全開,閥口基本無壓力損失,從而避免了由于順序閥設(shè)定壓力不當(dāng)而造成的系統(tǒng)發(fā)熱。

(4)內(nèi)泄增加,可使油溫升高,系統(tǒng)發(fā)熱混凝土泵液壓系統(tǒng)的內(nèi)泄,包括液壓泵、液壓缸、液壓馬達(dá)和液壓閥的內(nèi)泄,壓力油在泄漏過程中,壓力下降,溫度升高。如果系統(tǒng)的內(nèi)泄增加,會引起油溫升高,系統(tǒng)過熱,嚴(yán)重時,會使系統(tǒng)壓力下降,泵送無力,泵送排量降低,攪拌無力,攪拌轉(zhuǎn)速下降等。因此,要定期檢查這些元件,定期更換相應(yīng)的密封元件,及時對已損壞、拉傷的零件進(jìn)行更換或修理,甚至更換相應(yīng)的液壓元件,從而避免由于元件泄漏而造成的系統(tǒng)發(fā)熱。

混凝土泵液壓系統(tǒng)在使用過程中的發(fā)熱問題已成為不可忽視的問題之一,由于液壓系統(tǒng)的發(fā)熱,將導(dǎo)致混凝土泵許多故障的發(fā)生。對于混凝土泵生產(chǎn)廠家,應(yīng)力求從設(shè)計入手,把其液壓系統(tǒng)的發(fā)熱降低至最低值,這樣不僅可提高用戶混凝土泵的開機(jī)率和延長其使用壽命,而且可節(jié)能和降低維護(hù)費(fèi)用；對于混凝土泵用戶,應(yīng)力求從使用維護(hù)入手,嚴(yán)格按生產(chǎn)廠家的要求,正確使用、調(diào)試、檢查、維護(hù)混凝土泵,以減少故障率和減少因使用不當(dāng)而引起的系統(tǒng)發(fā)熱?？傊?對發(fā)熱產(chǎn)生的不同原因,采取一定措施后,可以控制或減輕液壓系統(tǒng)的發(fā)熱,提高混凝土泵的開機(jī)率和延長使用壽命。