摘要：文章針對(duì)磁性浮子液位計(jì)，在介紹磁性浮子液位計(jì)的基本原理和液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)泵送系統(tǒng)產(chǎn)生液壓沖擊現(xiàn)象的原因進(jìn)行深入分析，并提出相應(yīng)的解決措施，為保證系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行提供參考依據(jù)。

 

    如今，工程建設(shè)對(duì)磁性浮子液位計(jì)的使用越來(lái)越多，泵送極大地加快了混凝土施工效率，對(duì)縮短工期和保證施工質(zhì)量都有重要作用與意義。但泵送系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊，對(duì)泵送的過(guò)程、效果及設(shè)備自身都會(huì)造成一定程度的影響。因此，有必要進(jìn)行分析，為解決方式的制定提供參考依據(jù)。

 

    1  磁性浮子液位計(jì)基本原理

    磁性浮子液位計(jì)基本原理為由兩個(gè)油缸進(jìn)行交替作用，使工作活塞被推動(dòng)完成混凝土的壓送，如圖 1 所示。圖 1 中，a、 b 兩個(gè)輸送缸的活塞和 a、b 兩個(gè)主油缸連接，由主油缸進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中一個(gè)向前進(jìn)，而另外一個(gè)向后退；缸的出口和料斗直接相通，泵送過(guò)程中其中一個(gè)吸入混凝土，而另外一個(gè)將混凝土輸送至 S 管當(dāng)中。在泵送中，主油缸使活塞 b向前進(jìn)，使活塞 a 向后退，在這種情況下，擺閥油缸 b 將處在伸出的狀態(tài)，而 a 則處在后退的狀態(tài)。基于擺臂的作用，S 管閥和輸送缸 b 相通，輸送缸 b 中的混凝土將在活塞 b 持續(xù)推動(dòng)作用下通過(guò) S 管進(jìn)入到輸送管道當(dāng)中；料斗中的混凝土將被活塞 a 吸取，進(jìn)入到輸送缸 a 當(dāng)中。若 b 向前進(jìn)，a開(kāi)始后退，則控制系統(tǒng)將發(fā)出信號(hào)，促使擺閥油缸 a 處在伸出的狀態(tài)，而 b 處在后退的狀態(tài)，a、b 兩個(gè)擺閥油缸完成換向之后，立即發(fā)出控制信號(hào)，使 a、b 兩個(gè)主油缸開(kāi)始環(huán)向，促使活塞 a 向前進(jìn)，而活塞 b 向后退，在上一輪吸入輸送缸a 中的混凝土將進(jìn)入 S 管中，之后到達(dá)輸送管道，與此同時(shí)，輸送缸 b 將開(kāi)始吸入混凝土，以此不斷反復(fù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土的連續(xù)泵送。

 

 

 

    活塞缸交替運(yùn)行過(guò)程中，易發(fā)生液壓沖擊的情況，這在泵中是一個(gè)重要的技術(shù)問(wèn)題。如果某個(gè)活塞缸由泵料變?yōu)槲希硪粋€(gè)活塞缸由吸料變?yōu)楸昧?，則會(huì)因?yàn)橥夂奢d發(fā)生變化，導(dǎo)致油液流動(dòng)劇烈變化，使液壓系統(tǒng)受到極大的液壓沖擊。若液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本身存在缺陷，將產(chǎn)生峰值壓力，它形成的沖擊，將對(duì)泵車(chē)帶來(lái)嚴(yán)重危害。

 

    2  液壓系統(tǒng)分析

    液壓系統(tǒng)主要由泵送與分配回路、攪拌與清洗等回路構(gòu)成，它的工作原理見(jiàn)圖 2。

 

 

    圖 2 中，1 為液壓油箱；2 為主油泵；3 為恒壓油泵；4為輸油泵；5 為球閥；6、9、10 均為壓力表；7 為蓄能裝置；8 為單向閥；11 為溢流閥組；12 與 13 為液動(dòng)換向閥；14 為小液動(dòng)閥；15、16、20、26、32 與 40 均為電磁換向閥；17為泄油閥；18 與 33 為溢流閥；19 為梭閥；21 與 22 為插裝閥；23 為主油缸；24 為擺閥油缸；25 為壓力繼電器；27 為攪拌電機(jī)；28 為水泵電機(jī)；29 為疊加式溢流閥；30 為手動(dòng)換向閥；31 為濾油裝置；34 為風(fēng)冷電機(jī)；35 為風(fēng)冷卻裝置；36 為水冷卻裝置；37 為溫度計(jì)；38 為空氣濾清裝置；39 為液位計(jì)。

 

    3  液壓沖擊分析

    對(duì)閉式液壓系統(tǒng)而言，其泵送系統(tǒng)換向需要由主油泵通過(guò)斜盤(pán)擺角正負(fù)切換完成。主油泵在換向后，它的流量將從零開(kāi)始不斷增大，所以起動(dòng)過(guò)程相對(duì)平緩，加速較為均勻，能消除換向過(guò)程中的沖擊。而對(duì)于開(kāi)式系統(tǒng)，換向需要由液動(dòng)換向閥完成，當(dāng)液動(dòng)閥的流量較大時(shí)，高速換向中會(huì)產(chǎn)生一定液壓沖擊。若泵送與分配回路的構(gòu)造不合格，將使系統(tǒng)出現(xiàn)峰值壓力，導(dǎo)致液壓沖擊十分劇烈。以下就對(duì)液控?fù)Q向過(guò)程進(jìn)行分析，從而找出導(dǎo)致峰值壓力產(chǎn)生的主要原因。

 

    在主油缸的活塞到達(dá)行程終點(diǎn)后，使機(jī)構(gòu)觸發(fā)產(chǎn)生控制信號(hào)，即壓力信號(hào)，這一控制信號(hào)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的延遲后，促使圖 2 中的 12 換向，使活塞實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)換向。它的換向過(guò)程為：活塞桿行程達(dá)到 1.85m 后，觸發(fā)器產(chǎn)生并發(fā)出壓力信號(hào)，在壓力油的作用下，使換向閥及液動(dòng)閥開(kāi)始換向，此后，分配回路將開(kāi)始向擺閥油缸輸送高壓油，實(shí)現(xiàn)對(duì) S 管的切換，待分配回路中，進(jìn)油路和回油路之間的壓力上升至 15MPa 以后，主換向閥及液動(dòng)閥結(jié)束換向，此時(shí)，活塞桿將向后發(fā)生運(yùn)動(dòng)。換向時(shí)，擺閥油缸需要消耗一定的時(shí)間來(lái)切換，這會(huì)對(duì)換向的時(shí)間造成很大影響，為主要影響因素之一。

 

    磁性浮子液位計(jì)送過(guò)程中，液壓沖擊很大。其主要原因?yàn)椋?a target="_blank">磁性浮子液位計(jì)送過(guò)程中，泵送和分配的回路換向閥未能?chē)?yán)格協(xié)調(diào)。如前所述，因擺閥油缸需要很長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)完成換向，換向時(shí)，進(jìn)油管與回油管實(shí)際壓力未能保持穩(wěn)定，從管內(nèi)引來(lái)的液壓控制油的壓力差未能達(dá)到設(shè)定要求，液動(dòng)閥的切換速度很慢，或根本無(wú)法切換，在活塞到達(dá)終點(diǎn)后，因換向過(guò)程緩慢，導(dǎo)致?lián)Q向動(dòng)作嚴(yán)重滯后，但主油路依然為泵送缸輸送高壓油，即憋死，此時(shí)系統(tǒng)油壓異常升高，待換向閥結(jié)束換向以后，高壓油在短時(shí)間內(nèi)放掉，使油壓快速降低，產(chǎn)生劇烈液壓沖擊。

 

    根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察結(jié)果，低頻泵送過(guò)程中，有混凝土向外濺出的情況，其產(chǎn)生原因?yàn)椋旱皖l泵送過(guò)程中，泵送和分配回路換向閥未能做到嚴(yán)格意義上的協(xié)調(diào)。因擺閥油缸在換向過(guò)程中時(shí)間不會(huì)太長(zhǎng)，不論磁性浮子液位計(jì)送還是低頻泵送，在分配回路中，響應(yīng)時(shí)間保持不變，具體的響應(yīng)時(shí)間主要由系統(tǒng)具有的動(dòng)特性而定。換向中，擺閥油缸結(jié)束動(dòng)作，也就是 S 管由泵送缸變?yōu)槲细?，而泵送缸活塞未能達(dá)到它的終點(diǎn)，在這種狀況下，S 管突然從泵送缸口處離開(kāi)，此時(shí)，處在泵送缸內(nèi)的混凝土由于壓力很高，所以會(huì)發(fā)生向外飛濺的現(xiàn)象。

 

    通過(guò)仿真分析，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)產(chǎn)生壓力波動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)與混凝土飛濺主要原因?yàn)椋簩?duì)于分配回路，其響應(yīng)時(shí)間是一個(gè)固定值，而活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)間，則是一個(gè)變化值，兩者不相匹配。對(duì)此，可采用以下方法進(jìn)行改進(jìn)：第一，對(duì)分配回路進(jìn)行改進(jìn)，提高其響應(yīng)速度，常用的措施為增大蓄能裝置公稱(chēng)容積，以此縮短切換時(shí)間，也可對(duì)換向閥對(duì)應(yīng)的中位機(jī)實(shí)施改善，減小在換向過(guò)程中產(chǎn)生的液壓沖擊。通過(guò)對(duì)以上方法的應(yīng)用，能避免系統(tǒng)出現(xiàn)壓力峰值，然而，并不能從根本上解決混凝土飛濺問(wèn)題。第二，利用傳感器對(duì)活塞運(yùn)行速度進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，同時(shí)，通過(guò)邏輯電路的設(shè)置與控制器安裝，提前或者是延遲啟動(dòng)相應(yīng)的觸發(fā)信號(hào)，確保分配回路與活塞之間達(dá)到匹配，以此避免混凝土飛濺，并消除液壓沖擊。

 

    4  結(jié)語(yǔ)

    綜上所述，導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生液壓沖擊與混凝土飛濺問(wèn)題的主要原因?yàn)閺拈_(kāi)始產(chǎn)生信號(hào)到進(jìn)行換向，需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，也就是延時(shí)，延時(shí)的長(zhǎng)短屬于固定值，取決于分配系統(tǒng)當(dāng)中不同組成部分具有的動(dòng)特性，然而，活塞從產(chǎn)生信號(hào)到完成動(dòng)作的時(shí)間并不是固定值，而是一個(gè)變化值，主要與泵送的頻率等因素有關(guān)，當(dāng)泵送的頻率較高時(shí)，時(shí)間相對(duì)較短，相反，如果泵送的頻率較低，則時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。因這兩者無(wú)法匹配，所以在磁性浮子液位計(jì)送過(guò)程中將產(chǎn)生明顯的液壓沖擊，而在低頻泵送過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生混凝土飛濺的情況。對(duì)此，建議通過(guò)對(duì)分配回路的改進(jìn)，或者是加強(qiáng)對(duì)活塞運(yùn)行的控制來(lái)解決，使分配回路響應(yīng)與活塞運(yùn)動(dòng)的時(shí)間達(dá)到匹配，即可從根本上消除液壓沖擊，杜絕混凝土飛濺。