混凝土泵車S管閥擺動不到位故障分析與排除

陳建華，陽 勇

(1.湖北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機電工程系，湖北 武漢 430079； 2.北京三一工程設(shè)備有限公司，北京 102200)

0 引 言

泵送系統(tǒng)是混凝土泵車的重要組成部分，S管閥的準(zhǔn)確擺動配合著混凝土活塞的往返運動，完成泵送系統(tǒng)正向泵送混凝土和反向清潔管道等工作。S管閥有時會出現(xiàn)擺動異常的現(xiàn)象，其主要原因是恒壓泵為擺動缸提供的壓力不足。這種故障會導(dǎo)致泵送系統(tǒng)輸送混凝土的壓力不夠，降低其工作效率，同時也會加劇運動件的磨損。

對于工程機械液壓系統(tǒng)故障的檢測與診斷，王世明分析了診斷技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[1]；屈波給出了故障診斷的方法與對策[2]；張作良引入故障樹技術(shù)，對液壓系統(tǒng)的可靠性、安全性進行定性和定量的分析[3]；陸全龍等運用小波函數(shù)方法對泵的壓力脈動信號進行解調(diào),檢測出泵的泄漏故障[4]；高明等分析了基于多模式液壓故障診斷方法的自診斷功能的診斷準(zhǔn)確率[5]；羅滿香、朱則剛、丁紅春等以分類的方式簡要介紹了泵車故障產(chǎn)生的原因及緊急處理的措施[6-8]；厲秀珍等對S管閥的材料、形狀、受力及優(yōu)化進行了分析[9]。目前，關(guān)于S管閥擺動不正常的故障診斷分析的文章較少，其診斷思路通常比較單一，缺乏系統(tǒng)性，對故障的排除方法也未總結(jié)成診斷經(jīng)驗。本文結(jié)合多次實踐，系統(tǒng)總結(jié)了S管閥擺動不正常的故障診斷思路，并形成部分診斷經(jīng)驗，有利于快速排除故障。

1 泵送系統(tǒng)S管閥的作用及原理

1.1 S管閥的結(jié)構(gòu)與作用

泵送系統(tǒng)的作用是將水泥混凝土沿輸送管道連續(xù)輸送到澆筑現(xiàn)場，主要由主油缸、混凝土輸送缸、擺閥油缸、攪拌系統(tǒng)、S管閥、混凝土活塞、水箱及料斗等組成，如圖1所示。S管閥是泵送系統(tǒng)的重要組成部件，位于料斗內(nèi)，連接輸送缸和輸送管，是協(xié)調(diào)各部件動作的機構(gòu)，因而直接影響泵車的使用性能。

圖1 泵送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.2 泵送系統(tǒng)的工作原理

泵送系統(tǒng)采用雙列液壓活塞式混凝土泵，2個主油缸交替工作，主油缸活塞與混凝土活塞相連，混凝土活塞推動混凝土，經(jīng)S管閥連續(xù)穩(wěn)定地輸送到輸送管。泵送系統(tǒng)中的主閥組和連通閥組控制著主油缸交替運行，擺閥組控制擺閥油缸交替運行，也控制著S管閥的擺動。

2 故障現(xiàn)象

2.1 S管閥擺動不到位

混凝土泵送系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)應(yīng)該是：正泵時推送混凝土活塞推料到位時，S管閥與推送混凝土輸送缸接通。但是在工作中有時會出現(xiàn)S管閥與推送混凝土輸送缸軸心線偏離的現(xiàn)象，如圖2所示，這種現(xiàn)象即S管閥擺動不到位。

圖2 S管閥擺動不到位

2.2 故障原因分析

S管閥擺動不到位的主要原因是恒壓泵系統(tǒng)壓力下降，致使擺缸行程不足，S管閥不能準(zhǔn)確地達到設(shè)計位置；而恒壓系統(tǒng)壓力下降則可能是泵送系統(tǒng)中某個液壓元件或管路泄壓所致[10]。根據(jù)此思路分析，造成該故障的原因可能有以下幾個。

(1)蓄能器氣囊損壞，氮氣壓力不夠，導(dǎo)致系統(tǒng)不能供油或保壓。

(2)主閥組上閥芯密封不嚴(yán)，導(dǎo)致恒壓泵與主系統(tǒng)竄流，引起恒壓系統(tǒng)壓力下降。

(3)恒壓泵內(nèi)部磨損太大，導(dǎo)致系統(tǒng)泄壓；或泵的進出油口不暢，使得系統(tǒng)壓力降低。

(4)卸壓手柄關(guān)閉不能到位或受其他機械部件的影響，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力不足。

3 故障排查

3.1 蓄能器氮氣壓力檢查

蓄能器氮氣囊損壞會導(dǎo)致氮氣壓力不夠，擺缸換向時流量不足，因而使得S管閥擺動不到位。

案例1：一臺SY5290THB-37泵車(帶恒壓泵系統(tǒng))擺缸無力，S管無法擺動到位，造成泵送系統(tǒng)無法正常泵送。

檢查方法：發(fā)動機怠速時，換向壓力能達到16 MPa(圖3)，證明恒壓泵和換向溢流閥無故障；泵送時，換向壓力正常值為16～10 MPa，如果偏差值較大(圖4)，壓力值在16～4 MPa之間擺動，則判定為蓄能器氮氣囊損壞[11]。

圖3 怠速時換向壓力達16 MPa

圖4 泵送時換向壓力最低為4 MPa

蓄能器氮氣囊損壞，只能更換蓄能器總成。更換后，系統(tǒng)正常工作，故障排除。

判斷此類故障，可從簡單的步驟做起，在發(fā)動機怠速時，傾聽主閥塊上的恒壓泵溢流閥是否有溢流聲音，如果沒有，就表明沒有竄流現(xiàn)象。檢查蓄能器氣囊內(nèi)的氣壓，可使用慢慢卸壓的方法判斷，如果在慢慢卸壓的過程中，壓力沒有突變，而是慢慢到0，說明氮氣囊損壞；如果有突變，即在突變位置時的壓力大約為氮氣壓力[12]。氮氣囊損壞時，一般壓力在16～0 MPa之間擺動。

3.2 主閥組檢查

主閥組是恒壓系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵控制閥組件，控制元件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此故障點也會較多。

案例2：一臺 SY5291THB-37(帶恒壓泵)泵車在工地施工時，恒壓泵壓力突然從16 MPa下降到8 MPa，然后隨擺缸擺動時壓力在8～2 MPa之間波動。擺缸擺動無力，泵送速度明顯變慢。

采用同樣的方法先檢查蓄能器氣囊內(nèi)的氣壓，如果蓄能器工作正常，則檢查主閥組恒壓系統(tǒng)控制閥的工作狀況。主閥組中引起恒壓系統(tǒng)壓力降低的主要原因為：恒壓系統(tǒng)溢流閥調(diào)壓較低或溢流閥故障；DT4、DT9電磁換向閥內(nèi)泄；與DT5相連的梭閥或主油泵梭閥密封不嚴(yán)，導(dǎo)致恒壓泵壓力(16 MPa)向主泵系統(tǒng)竄流，使恒壓系統(tǒng)壓力降低[13]；卸壓手柄關(guān)閉不到位，導(dǎo)致卸壓。

檢查方法如下。

(1)將恒壓泵溢流閥取消并封閉油口，在圖5所示位置，測試泵送換向壓力，如果故障依舊，則說明溢流閥正常。

圖5 疊加式溢流閥

(2)拆卸與DT5相連的梭閥，如圖6所示，發(fā)現(xiàn)梭閥密封正常，不會泄漏。

圖6 梭閥與泄壓球閥的位置

(3)仔細聽卸壓手柄處，沒有發(fā)現(xiàn)卸壓的聲音，可排除卸壓球閥(圖6)的問題。

(4)檢查DT4、DT9 電磁換向閥是否有內(nèi)泄；將DT9退混凝土活塞電磁換向閥的泄油閥口堵住，如果故障依舊，說明DT9內(nèi)部無內(nèi)泄；再將DT9和DT4交換進行判斷，如圖7、8所示，如果2個閥內(nèi)部無泄漏，繼續(xù)檢查。

圖7 DT4電磁換向閥位置

圖8 DT9電磁換向閥位置

(5)將主油泵梭閥拆開，如圖9所示，發(fā)現(xiàn)梭閥錐芯歪斜，有劃傷痕跡，并有小鐵屑卡住，這會導(dǎo)致恒壓泵通過梭閥與主系統(tǒng)竄流，當(dāng)恒壓系統(tǒng)壓力與主系統(tǒng)泵送壓力(8 MPa)平衡時，隨著擺缸擺動，恒壓泵壓力便在2～8 MPa之間波動，導(dǎo)致擺缸擺動無力[14]。

(6)將梭閥更換后，系統(tǒng)工作正常，故障排除。

處理此故障時，在發(fā)動機熄火以后聽到了蓄能器壓力向主油泵釋放的聲音，說明恒壓系統(tǒng)與主系統(tǒng)竄流，最直接的檢修辦法就是在系統(tǒng)壓力降低后將三通拆開，然后將拆開的管接頭用堵頭堵死，切斷換向系統(tǒng)向主油泵的供油[15]，在圖9所示位置將恒壓系統(tǒng)與主系統(tǒng)隔斷。

圖9 主油泵梭閥

3.3 恒壓泵檢查

如果故障現(xiàn)象相同，在檢查蓄能器和主閥組后仍然無法排除故障，這時可以檢查恒壓泵。

恒壓泵無法正常工作的原因有：恒壓泵出油口單向閥損壞；恒壓泵進油口進油不暢；恒壓泵損壞。

檢查方法如下。

(1)檢查恒壓泵出口的單向閥，如果因閥芯磨損導(dǎo)致關(guān)閉不嚴(yán)，將會降低泵的出口壓力。

(2)檢查恒壓泵進油口，有時候恒壓泵進油口閥門處于半開狀態(tài)，會使得恒壓泵進油不足，造成恒壓泵系統(tǒng)輸出流量減少，使S管擺動緩慢。如果存在閥門半開現(xiàn)象，需要將閥門完全打開。

(3)如果排除了以上原因，確認(rèn)了恒壓泵損壞，就需要拆卸、分解恒壓泵，檢查恒壓泵配油盤是否正常以及是否存在內(nèi)泄現(xiàn)象。

3.4 其他機械部件檢查

由于長時間機械振動等原因，有些關(guān)鍵部件的位置會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致恒壓系統(tǒng)不能正常工作，因此，在排除故障時需要細心觀察和檢查。

案例3：一臺SY5291THB-37泵車，恒壓泵壓力突然隨擺缸擺動在0～16 MPa之間波動，換向完成后，恒壓泵壓力能夠迅速升到16 MPa，擺缸擺動無力，泵送速度明顯變慢，油溫上升快，達到80 ℃。

根據(jù)故障現(xiàn)象判斷，故障的原因應(yīng)與前述原因相似，但仔細檢查蓄能器和主閥組后，仍無法排除故障，并且恒壓泵是新的。因此推斷有另外的原因?qū)е麓斯收稀?/p>

在檢查過程中，工作人員不停地關(guān)閉蓄能器手動球閥，發(fā)現(xiàn)泄壓的時間很短，并且充壓的時間也很短，說明蓄能器保存和釋放壓力的范圍很窄，導(dǎo)致工作不正常。拆開蓄能器下面的單向閥，發(fā)現(xiàn)菌閥的螺栓松動，卡住蓄能器的出口。在緊固菌閥的螺栓后，系統(tǒng)工作正常。

4 結(jié) 語

S管閥擺動不到位，主要表現(xiàn)形式是恒壓泵換向壓力偏離正常值，首先根據(jù)壓力值的變化特點判斷蓄能器是否損壞；其次，檢查恒壓系統(tǒng)與主系統(tǒng)是否存在竄流，主閥組閥芯密封不嚴(yán)導(dǎo)致恒壓泵與主系統(tǒng)竄流，是引起恒壓系統(tǒng)壓力下降的主要原因。

在排除故障的過程中，要細心觀察故障現(xiàn)象，善于總結(jié)經(jīng)驗，這樣既可以提高故障診斷的準(zhǔn)確度，又可以提高檢修效率。