混凝土輸送泵的選擇

李寶國

（山西省水利建筑工程局 太原 030006）

1 工程概況

哈達山水利樞紐工程由位于我國第二松花江干流下流河段，由壩區(qū)樞紐工程、防護區(qū)工程和輸水工程組成。輸水工程則包括渠首閘、輸水干渠及其交叉建筑物等。本文論述其用于輸水干渠護坡的模袋混凝土施工。該工程為吉林省最大的水利工程項目。山西省水利建筑工程局于2009年9月中標，承建哈達山輸水干渠A-23標段 (渠道樁號為72+050～75+250 m)的模袋混凝土工程，2011年7月順利完工驗收。在這近兩年的施工管理中，對模袋混凝土護坡施工中輸送泵選型進行研究總結(jié)，積累了一些經(jīng)驗，本文討論如何根據(jù)工程實際進行輸送泵選型。

2 輸送泵主要參數(shù)

通常一臺輸送泵有以下幾個主要參數(shù)：輸送量、出口壓力、電機功率和分配閥形式。現(xiàn)以“HBTS60-13-90”型混凝土輸送泵為例說明其代表意義。HB—混凝土輸送泵的漢語拼音縮寫；T—拖式混凝土輸送泵；S—分配式為S型擺管閥（D表示蝶形閥，Z表示閘閥）；60—最大理論輸送量，m3/h；13—混凝土輸送泵出口處的最大壓力，MPa；90—電機功率，kW；按照所標注的出口壓力等級，分為低壓泵（≤5 MPa）、中壓泵（6～10 MPa）和高壓泵（＞10 MPa）；按每小時的最大輸送量，有20～100 m3不等，且大多數(shù)混凝土輸送泵都可以實現(xiàn)兩檔變排量或無級變量。

3 輸送泵主要參數(shù)的選定

根據(jù)工程的實際需要，輸送距離的高度，選擇出口壓力；根據(jù)攪拌站供料的能力，選擇混凝土輸送量的范圍；根據(jù)泵送混凝土的骨料情況，選擇分配閥的形式。蝶形閥對骨料的適應(yīng)性最好，但是換向擺動的截面積較大，適合于低、中壓等級的混凝土輸送泵，適用于基礎(chǔ)建設(shè)；S形擺管閥在泵送過程中壓力損失少，混凝土流道順暢，但受管徑的限制，對骨料要求較高，適合于中、高壓泵，適用于高層建筑和混凝土質(zhì)量較高的遠距離、高揚程輸送；閘閥的性能介于蝶閥和S閥之間，在中壓泵上應(yīng)用較多。哈達山輸水干渠A-23標段全長3.2 km，渠左渠右進行模袋混凝土澆筑，共澆筑6.4 km.渠道渠底坡度為1/3000，渠道邊坡坡度為1/2.5.渠道兩側(cè)均有四五米寬巡渠路，路面與渠底一致，基本平坦。本工程模袋由廠家加工成幅寬2 m，長度10 m，厚度12 cm，6幅連成一個單元，一個單元混凝土大約130 m3.在每塊模袋布中間間隔4 m設(shè)置直徑15 cm注料口，順水流方向呈12 m的成品袋。澆筑一個單元混凝土時，必須澆筑完整個單元，混凝土輸送泵才能停止，這與澆筑模板混凝土相似，主要怕混凝土初凝形成冷縫。根據(jù)GB50290-98《土工合成材料應(yīng)用規(guī)范》和SDJ207-82《水工混凝土施工規(guī)范》的標準，結(jié)合工程實際通過試驗得出下列混凝土配合比，見表1.

表1 模袋混凝土配合比

根據(jù)工程現(xiàn)場實際道路平坦，毫無疑問一定選擇拖式輸送泵，因為拖式輸送泵行走方便自如，組裝節(jié)約時間。下面再討論選擇分配閥。工程渠道全長6.4 km,屬于遠距離輸送，在出口壓力能滿足要求的前提下，混凝土泵輸送距離越遠對施工越有利，減少拌和站挪移、組裝的次數(shù)，節(jié)約成本。S形擺管閥在泵送過程中壓力損失少，混凝土流道順暢，有利于長距離輸送。根據(jù)配合比骨料，也能滿足S形擺管閥的要求。

4 混凝土輸送泵電機功率的選定

一臺混凝土輸送泵的電機功率是決定出口壓力和輸送量的前提條件，在電機功率一定的情況下，壓力的升高必將使輸送量降低；相反，降低出口壓力，將會使輸送量增加。為了保證混凝土輸送泵既要有較大輸送量，又能有一定的出口壓力和與之相匹配的經(jīng)濟功率，在混凝土輸送泵的設(shè)計中，大都采用了恒功率柱塞泵；即恒功率值選定后，當出口壓力升高時，輸送量會自動降低，達到與功率設(shè)計相對應(yīng)的值；如果既要達到出口壓力高，又想得到輸送量大的目的。惟一的途徑就是增加電機功率。因此，在國家新標準中，引用了混凝土輸送泵的能力指數(shù)概念（以MPa·m3/h為度量單位）；即混凝土輸送泵的實際出口壓力與每小時實際輸送量之乖積，該值越大，其能力指數(shù)也越大，電機的功率也將越大，由此實現(xiàn)大輸送量、高揚程的目的。許多廠家在設(shè)計時，還采用了高低壓切換的功能設(shè)計，以滿足不同的施工要求，在經(jīng)濟狀態(tài)下，又能產(chǎn)生較大的輸送量，或者以相同的電機功率，產(chǎn)生較高的出口壓力。仍以“HBTS60-13-90”型混凝土輸送泵為例，當其處于最大輸送量63 m3/h時，出口壓力為7.7 MPa，可實現(xiàn)低壓大輸送量的快速泵送，當切換成輸送量為37 m3/h時，最大出口壓力達到13 MPa，可實現(xiàn)高壓小輸送量的高揚程、遠距離輸送。哈達山輸水干渠A-23標段(渠道樁號為72+050～75+250 m)，渠道長度3.2 km，渠道左右邊坡均設(shè)計模袋混凝土。攪拌站設(shè)立的次數(shù)多，就會加大工程成本，延長施工工期，而設(shè)立的少難免加大混凝土輸送距離，否則會因出口壓力不夠而影響混凝土澆筑。經(jīng)過施工現(xiàn)場比對，結(jié)合混凝土輸送泵參數(shù)，該工程選用“HBTS60-13-90”型混凝土輸送泵。渠道左右兩邊各組裝三次攪拌站，可經(jīng)濟可靠完成施工任務(wù)。每次混凝土輸送泵組裝渠道可澆筑1.1 km，輸送泵到澆筑點的最遠距離可達到510 m.當輸送泵到澆筑點的距離在300 m以內(nèi)時用輸送量63 m3/h的檔位，實現(xiàn)近距離大輸送量的目的；當輸送泵到澆筑點的距離在300 m以上時用輸送量37 m3/h的檔位，使其出口壓力達到13 MPa，達到遠距離輸送的目的。

5 混凝土輸送泵元件配置

5.1 液壓泵

液壓泵是混凝土輸送泵的“心臟”，根據(jù)產(chǎn)地不同有國產(chǎn)液壓泵和進口液壓泵之分；根據(jù)液壓泵的結(jié)構(gòu)形式有齒輪泵、葉片泵、柱塞泵之分。不同形式的液壓泵適合于不同的壓力等級。齒輪泵因造價低廉、適應(yīng)性強，在初期的混凝土輸送泵上被廣泛采用，但因其承壓較小、脈沖阻力大，通常配置在低壓泵上，或只用在中、高壓泵的輔油路系統(tǒng)；柱塞泵分斜盤式和斜軸式，因其適應(yīng)的壓力范圍大，目前被廣泛采用。如夾江水工機械廠生產(chǎn)的hbtd40—6—55型低壓混凝土輸送泵，主液壓泵就采用德國哈威公司的v30d斜盤式柱塞泵，以高檔次的元件配置，提升了整機的品質(zhì)。進口液壓泵，如德國力士樂公司的a4vg、alOvg、al lvg系列產(chǎn)品和日本川崎公司的k3v、k5v斜盤式柱塞泵，都是世界一流水準的產(chǎn)品。國產(chǎn)斜軸式柱塞泵中，以貴陽力源液壓為代表的a7v、a8v系列產(chǎn)品是國產(chǎn)柱塞泵的精品，質(zhì)量相對可靠。因此，從使用液壓泵的檔次，就可以窺視一臺混凝土輸送泵整機性能的一斑。

5.2 液壓閥

液壓閥是液壓泵的“助手”，包括順序閥、減壓閥、換向閥、卸荷閥、單向閥和切換閥等。國產(chǎn)的換向閥、卸荷閥以上海立新、北京華德的產(chǎn)品較優(yōu)，但在順序閥、減壓閥等技術(shù)難度大、可靠性要求高的閥類上，以選用德國哈威、力士樂、美國伊頓、威格仕、意大利阿拖斯(atos)、日本油研等世界知名品牌為佳，這樣可使混凝土輸送泵性能有可靠的保障。如果一個液壓閥組出現(xiàn)故障，則會影響整機的動作；因此選購混凝土輸送泵時，不僅要看“心臟”，還要看其“助手”，實現(xiàn)最佳配置。

5.3 電氣元件

混凝土輸送泵上的電氣元件有接觸器、斷路器、繼電器等，它們按邏輯程序動作，控制相關(guān)元件的工作。國產(chǎn)電氣元件在價格上雖占優(yōu)勢，但可靠性和壽命與進口或合資品牌的元件質(zhì)量仍有差距。如法國施耐德的接觸器、德國西門子的斷路器、日本歐姆龍的小型繼電器，都是同類產(chǎn)品中的佼佼者。為了減少電器觸點多帶來的故障，目前有些廠家相繼把plc（可編程控制器）應(yīng)用到混凝土輸送泵上，以使其電氣系統(tǒng)的機械觸點減少到最低程度。plc的應(yīng)用，實現(xiàn)了無觸點程序控制，又便于實現(xiàn)自動化遠程控制，用微電腦編寫故障檢測程序，顯示故障原因，方便了系統(tǒng)的操作和維護。

6 結(jié)束語

近年來國家對基礎(chǔ)建設(shè)加大投入，混凝土機械市場也得以加速發(fā)展，其中混凝土輸送泵在日益蓬勃的建設(shè)市場中發(fā)揮著重要的作用。工欲善其事，必先利其器，面對眼花繚亂的混凝土輸送泵產(chǎn)品市場我們應(yīng)甄別其性能，選擇最經(jīng)濟最可靠的產(chǎn)品。綜上所述，選購混凝土輸送泵時，要多查看工程實際情況，認真分析、選擇適用的混凝土輸送泵參數(shù)，再根據(jù)輸送距離、壓力等選擇合適的電機功率。選好一臺混凝土輸送泵對于一個泵送混凝土工程無疑是重要的。