混凝土泵液压系统的发热原因与排除方法

　　1 引言

　　混凝土泵是通过管道依靠压力输送混凝土的施工设备，混凝土泵液压系统一般为高压大流量系统。从混凝土泵的使用调查中发现，很多类型的混凝土泵，在使用约40min后，液压系统的温度可高达60e，在使用约2h后，液压系统的热平衡温度可高达70e以上而混凝土泵液压系统的正常热平衡温度应在50e左右。因此，出现了混凝土泵液压系统的油温过高问题即发热问题。

　　2 混凝土泵液压系统发热现象的危害

　　混凝土泵液压系统的发热，直接影响混凝土泵的正常工作，发热现象所造成危害，主要有以下几点：(1)工作液体的温度升高后，使工作液体的黏度下降，泵的泄漏增加，泵的实际流量有所下降；(2)液压系统及元件的密封件在高温下变质，弹性变性能力降低，使密封性能降低，甚至密封失效，使泄漏增加；(3)当液压阀件的阀芯、阀体材料不同、热膨胀系数不同时，阀芯、阀体之间因热膨胀而出现阀芯卡死现象，致使混凝土泵不能工作；(4)工作液体的黏度下降时，使工作液体的润滑性能降低，液压元件的磨损加快，加速了元件的磨损失效，缩短了元件的使用寿命。

　　为了尽量避免上述现象的发生，有些混凝土泵在使用一定时间后，不得不停下来，使系统降温，从而降低了混凝土泵的开机率，影响了施工进度。因此，应针对系统发热原因，采取相应措施，控制液压系统的温度，保证混凝土泵的正常使用。

　　3 混凝土泵液压系统发热的主要原因及排除方法

　　液压系统的发热按发热原因可分为两大类：一类是由于设计的原因造成的发热；一类是由于液压元件故障或使用不当的原因，造成的发热。显然，发热原因不同，其排除方法也不一样。

　　3.1 设计不合理，造成液压系统的发热及其排除

　　(1)液压油的油号选用不当，可能造成液压系统的发热所选液压油在油温较低时，系统正常工作，但系统工作一段时间后，油温升高，液压油黏度下降，造成系统内部泄漏增加，伴随泄漏的增加更促使了油温的上升，形成油温的恶性循环。解决的方法是：根据系统的负载及正常工作温度要求，选择合适黏度的液压油。

　　(2)油箱设计不合理，使液压系统散热效果降低系统发热油箱的主要功能是储存液压油，但它同时兼有散热、沉淀杂质、分离水分的作用。油箱设计不合理，主要表现在两个方面：一是油箱体积设计过小，由于混凝土泵属移动型液压设备，油箱体积一般为液压泵流量的一倍左右，因此，油箱散热面积及储油量均较小；二是有些油箱在结构上设计不合理，吸油管口和回油管口较近，中间又不设隔板，从而缩短了油液在油箱内的冷却循环及沉淀杂质的路径，甚至造成大部分回油直接进入吸油管，使油箱的散热效果降低，油温升高。解决方法是：适当增加油箱体积，使油箱体积为(1125~115)Q，并尽量加大吸油管口与回油管口之间的距离，吸、回油管之间应设置隔板，以确保油箱应有的散热功率。

　　(3)散热流量较小，冷却器安装位置不合理，使系统散热能力降低混凝土泵的冷却方式有风冷和水冷两种，用户可根据实际情况选用，但一般采用风冷较多。有些混凝土泵因考虑冷却器的承压要求，将冷却器设置在搅拌系统的回油路上，仅对搅拌系统的油液进行冷却，因搅拌系统流量较小，因此整个系统冷却效果差，使系统发热。解决的方法：一是可采用独立冷却回路，提高冷却效果。二是将冷却器设置在系统总回油路上，以加大散热流量，提高冷却效果，但此时应注意两个问题，第一个问题是冷却风扇的转速，冷却风扇的转速不能过低，否则将降低冷却效果，可采用电动机驱动风扇，或在总回油路上设置一低压驱动马达，使马达转速与散热流量相匹配，同时还可解决主回路压力冲击对冷却器承压能力的影响；第二个问题是如采用电动机驱动风扇，主系统的压力冲击对冷却器承压能力的影响，此时，可在回油路上与冷却器并装一个低压溢流保护阀或单向阀对冷却器进行最高承压保护。

　　(4)液压元件选型不当，造成系统发热混凝土泵液压系统一般为高压大流量系统，如果系统中的液压元件，主要是换向阀、溢流阀和顺序阀规格选用不合理，不能满足大流量要求，从而在使用中，使阀口液流流速过高，造成较大的压力损失而使油温升高，因此，液压系统设计中在进行液压元件选型设计时，一定要根据液压元件所承受的最高工作压力、所通过的最大流量以及所要求的压力和流量调整范围进行元件的选择，尽量减少阀口压力损失，从而减少由于液压元件规格选用不合理而造成的系统发热。

　　(5)管路设计、安装不合理，造成压力损耗大，使压力能转换成热能在液压系统设计中，管路的设计与安装不能忽视，各管路管径应严格按其工作压力和通过流量进行设计，避免管径设计过小，造成流速过高，沿程压力损失过大，引起发热。同时，还应注意管路的安装，既要做到外观整齐，又要避免管路集聚及管路的急转弯，影响管路的自然散热或造成局部压力损失过大引起发热。

　　3.2 因液压系统使用不当或元件故障，造成液压系统的发热及其排除

　　(1)油箱内液压油油面低于最低液面，使油箱散热功率降低混凝土泵在使用过程中，要随时观察油箱内液压油的油面高度，始终保持液压油油面高度在正常油位范围内，从而保证油箱的散热效果，当油箱内液压油油面低于最低液面时，要及时向油箱内注油。

　　(2)冷却器冷却效果降低，使油液温升，系统发热冷却器冷却效果降低，可能由以下原因引起：a1冷却器内部堵塞或表面污物较多，造成冷却器安全装置开启，冷却器过流量降低，使散热流量减少，或冷却器通风不良，使冷却器的冷却传热系数降低，冷却效果降低，因此，混凝土泵在使用中一定要定期检查，疏通冷却器，定期对冷却器表面污物进行清除，保证冷却器的内部畅通和外部清洁，以保证冷却器的冷却效果。b1冷却器安全阀或单向阀的开启压力低于标准值，使冷却器安全保护装置在冷却器未堵塞时开启，产生溢流分流，使冷却器散热流量减少，因此，冷却器在使用前，一定要正确调整安全保护装置的开启压力，在使用中要定期检查、校正安全保护装置的开启压力值。

　　(3)液压系统压力调整不当，造成系统发热在混凝土泵液压系统中，由于性能要求，系统中往往设有安全阀、溢流阀和顺序阀等。若安全阀的压力调的过低，安全阀将频繁开启，产生溢流损失，造成系统发热；若压力调整过高，又会使系统内泄漏增加，使系统发热，因此，应按液压系统的负载要求，正确计算和调整安全阀和压力值，从而保证系统在规定的压力范围内工作。当混凝土泵泵送系统主回路为闭式系统时，泵送系统中必须设热交换回路，热交换回路中溢流阀的设定压力应引起重视，设定压力过低，会使泵送液压缸换向冲击增加，设定压力过高，会使溢流损失过大，系统温升过高。因此，应合理确定热交换回路溢流阀的调整压力值，一般该溢流阀的调整值为(1~115)MPa，泵送系统补油回路的工作压力为215MPa。当混凝土泵液压系统中设置顺序阀时，一定要了解顺序阀的工作特点，正确调整顺序阀的工作压力。如果内控式顺序阀的调整压力过高，当工作液压缸的工作压力低于其调整压力时，顺序阀阀口存在压力损失，引起温升，造成系统发热，合理确定内控式顺序阀的设定压力，可使工作缸的工作压力高于顺序阀的开启压力，顺序阀工作时，阀口将全开，阀口基本无压力损失，从而避免了由于顺序阀设定压力不当而造成的系统发热。

　　(4)内泄增加，可使油温升高，系统发热混凝土泵液压系统的内泄，包括液压泵、液压缸、液压马达和液压阀的内泄，压力油在泄漏过程中，压力下降，温度升高。如果系统的内泄增加，会引起油温升高，系统过热，严重时，会使系统压力下降，泵送无力，泵送排量降低，搅拌无力，搅拌转速下降等。因此，要定期检查这些元件，定期更换相应的密封元件，及时对已损坏、拉伤的零件进行更换或修理，甚至更换相应的液压元件，从而避免由于元件泄漏而造成的系统发热。

　　混凝土泵液压系统在使用过程中的发热问题已成为不可忽视的问题之一，由于液压系统的发热，将导致混凝土泵许多故障的发生。对于混凝土泵生产厂家，应力求从设计入手，把其液压系统的发热降低至最低值，这样不仅可提高用户混凝土泵的开机率和延长其使用寿命，而且可节能和降低维护费用；对于混凝土泵用户，应力求从使用维护入手，严格按生产厂家的要求，正确使用、调试、检查、维护混凝土泵，以减少故障率和减少因使用不当而引起的系统发热。总之，对发热产生的不同原因，采取一定措施后，可以控制或减轻液压系统的发热，提高混凝土泵的开机率和延长使用寿命。