混凝土泵車水路系統(tǒng)的優(yōu)化及故障處理

張磊，陳玲，徐道雷，施慶永

（徐州徐工施維英機(jī)械有限公司，江蘇 徐州 221004）

0 前言

混凝土泵車施工后，殘留在車上的混凝土凝固很快，必須立即沖洗，目前行業(yè)唯一的清洗方式為水泵清洗。合理的設(shè)計(jì)水路系統(tǒng)是保證水泵正常工作的關(guān)鍵，本文從水泵的工作原理及構(gòu)造，結(jié)合實(shí)際故障特征，分析了影響水泵工作的各種因素，并提出相應(yīng)故障改進(jìn)及應(yīng)用。

1 水路系統(tǒng)的核心組成及原理

水路系核心組成示意圖見圖 1，工作原理見圖 2。

圖1 水路系統(tǒng)核心組成

圖2 水路系統(tǒng)工作原理

2 常見故障現(xiàn)象及反饋占比

根據(jù)市場(chǎng)反饋，水路系統(tǒng)中問題比較集中的問題多為水泵問題，直接原因表現(xiàn)占比（表 1）：漏水 34%、不出水 29%、無壓力 14%、漏油乳化 8%、其它。

表1 水路系統(tǒng)故障占比

3 水路系統(tǒng)的故障分析

3.1 漏水問題原因分析

從市場(chǎng)反饋的水路系統(tǒng)分析中水路管路及水泵泵頭漏水問題比較集中，該質(zhì)量反饋高發(fā)期主要集中 1月、2月、3月份，該時(shí)段環(huán)境溫度低，多數(shù)地區(qū)在零度以下，而且泵車多為室外工作停放，均為冰凍所致導(dǎo)致水路連接件以及水泵泵頭凍裂，常規(guī)方法將水箱里的水放掉，但排除不了管路中以及泵頭中殘留的水份，導(dǎo)致故障率居高不下。

改進(jìn)方向：提高泵頭金屬耐寒性能、排除管路多余水份。

（1）重新開發(fā)銅泵頭，關(guān)鍵部位增加厚度，提高泵頭的抗冰凍能力，不影響水泵裝配尺寸匹配。

（2）嚴(yán)格要求泵頭材料 HPb59-1，對(duì)每批零件原材料進(jìn)行材料認(rèn)定。

（3）為從根本上解決這個(gè)問題，在泵進(jìn)水口增加進(jìn)水球閥和排水球閥為關(guān)鍵改進(jìn)部位（見圖 3）。

圖3 改進(jìn)效果

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試：

（1）試驗(yàn)方法結(jié)構(gòu)圖見圖 4。

圖4 試驗(yàn)結(jié)構(gòu)

（2）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

關(guān)閉進(jìn)水管路上的球閥，打開排水閥，并讓水泵空轉(zhuǎn) 3min 即可排空管路中以及泵內(nèi)余水。圖 5 為水路系統(tǒng)的連接與應(yīng)用圖。

圖5 水路系統(tǒng)連接及應(yīng)用

（3）試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表 2。

表2 水路系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)排水測(cè)試數(shù)據(jù)

通過上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：無論在何種轉(zhuǎn)速的情況下，水泵殘留的水份都可以排空，達(dá)到排出殘留水份的目的，即使低于 0° 時(shí)，水路系統(tǒng)及水泵殼體無水、無法結(jié)冰。

3.2 不出水、無壓力問題的原因分析

排在第二、第三位的為水泵不出水問題，該故障主要是水泵內(nèi)部進(jìn)異物（濾網(wǎng)損壞）；或長(zhǎng)時(shí)間未使用水泵，泵頭中的單向閥（圖 6）打不開，在夏季或秋季氣候干燥，泵內(nèi)水份蒸發(fā)，留下的水漬導(dǎo)致進(jìn)出水閥盤粘住打不開；泵內(nèi)干燥吸水能力差，從導(dǎo)致不出水或壓力不穩(wěn)。

圖6 單向閥

（1）水泵常規(guī)濾網(wǎng)采用的是內(nèi)裝方式，使用一段時(shí)間后水箱內(nèi)酸堿度偏高，而出現(xiàn)腐蝕濾網(wǎng)的現(xiàn)象。除進(jìn)水濾網(wǎng)過濾功能下降外，其他異物或自身銹蝕掉的濾網(wǎng)殘?jiān)晃胨弥袑?dǎo)致水泵卡滯無法正常工作。在保證連接形式和尺寸不變的情況下，現(xiàn)改進(jìn)為內(nèi)裝全316 不銹鋼過濾器，耐腐性能提高，通流截面增加。過濾系統(tǒng)提升明顯。

（2）針對(duì)水泵長(zhǎng)期不使用，因水的特性生成水堿導(dǎo)致單向閥卡滯的問題，只需在圖 7 中，連接自來水水管，開啟自來水，利用自來水本身很小的流動(dòng)壓力即可沖開單向閥，即可解決水泵不出水、壓力小問題。

圖7 單向閥芯卡滯排出故障圖

3.3 壓力表漏油、乳化問題的改進(jìn)及分析

排在第四位的為壓力表漏油問題，導(dǎo)致該問題的發(fā)生多為泵車使用地域溫差變換大而使壓力表殼體凍裂。溫較低時(shí)水泵殼體內(nèi)未排出的水份結(jié)冰變成水柱，沖擊壓力表量程，導(dǎo)致壓力表漏油。改進(jìn)方向：量程由0～16MPa 改為 0～40MPa，即可有效地解決壓力表?yè)p壞漏油、漏水問題。

排在第五位的為水泵內(nèi)柴機(jī)油乳化。

水泵拆解后發(fā)現(xiàn)內(nèi)部油液渾濁呈現(xiàn)乳白色、氣味惡臭，判斷油質(zhì)乳化。分析有兩點(diǎn)：（1）在水泵加油口處有排氣孔，水流從此處進(jìn)入，從而導(dǎo)致油品乳化。（2）柱塞組件（普通柱塞）和密封之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，密封損壞后泵頭中的水份被帶入水泵中導(dǎo)致水泵乳化，降低水泵使用壽命。

改進(jìn)后方向：（1）將加油處的外置排氣孔改為內(nèi)置，直接隔絕外界水份的飛濺。（2）普通柱塞組件改為陶瓷柱塞組件可以獲得鏡面的表面粗糙度[1]減少運(yùn)動(dòng)摩擦，從而降低油品乳化的風(fēng)險(xiǎn)，提升水泵的使用壽命。優(yōu)化后的排氣帽見圖 8，陶瓷柱塞見圖 9。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)泵車水路系統(tǒng)的工作原理及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)要說明，對(duì)水泵常見故障及改進(jìn)方法進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試和分析，有效的解決了市場(chǎng)反饋水泵不出水、壓力低、出水量少等問題。針對(duì)故障原因指出了對(duì)應(yīng)的改進(jìn)措施，為水路系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化有著重要的意義。

圖8 優(yōu)化后的排氣帽

圖9 陶瓷柱塞圖