混凝土输送泵的选择

李宝国

（山西省水利建筑工程局 太原 030006）

1 工程概况

哈达山水利枢纽工程由位于我国第二松花江干流下流河段，由坝区枢纽工程、防护区工程和输水工程组成。输水工程则包括渠首闸、输水干渠及其交叉建筑物等。本文论述其用于输水干渠护坡的模袋混凝土施工。该工程为吉林省最大的水利工程项目。山西省水利建筑工程局于2009年9月中标，承建哈达山输水干渠A-23标段 (渠道桩号为72+050～75+250 m)的模袋混凝土工程，2011年7月顺利完工验收。在这近两年的施工管理中，对模袋混凝土护坡施工中输送泵选型进行研究总结，积累了一些经验，本文讨论如何根据工程实际进行输送泵选型。

2 输送泵主要参数

通常一台输送泵有以下几个主要参数：输送量、出口压力、电机功率和分配阀形式。现以“HBTS60-13-90”型混凝土输送泵为例说明其代表意义。HB—混凝土输送泵的汉语拼音缩写；T—拖式混凝土输送泵；S—分配式为S型摆管阀（D表示蝶形阀，Z表示闸阀）；60—最大理论输送量，m3/h；13—混凝土输送泵出口处的最大压力，MPa；90—电机功率，kW；按照所标注的出口压力等级，分为低压泵（≤5 MPa）、中压泵（6～10 MPa）和高压泵（＞10 MPa）；按每小时的最大输送量，有20～100 m3不等，且大多数混凝土输送泵都可以实现两档变排量或无级变量。

3 输送泵主要参数的选定

根据工程的实际需要，输送距离的高度，选择出口压力；根据搅拌站供料的能力，选择混凝土输送量的范围；根据泵送混凝土的骨料情况，选择分配阀的形式。蝶形阀对骨料的适应性最好，但是换向摆动的截面积较大，适合于低、中压等级的混凝土输送泵，适用于基础建设；S形摆管阀在泵送过程中压力损失少，混凝土流道顺畅，但受管径的限制，对骨料要求较高，适合于中、高压泵，适用于高层建筑和混凝土质量较高的远距离、高扬程输送；闸阀的性能介于蝶阀和S阀之间，在中压泵上应用较多。哈达山输水干渠A-23标段全长3.2 km，渠左渠右进行模袋混凝土浇筑，共浇筑6.4 km.渠道渠底坡度为1/3000，渠道边坡坡度为1/2.5.渠道两侧均有四五米宽巡渠路，路面与渠底一致，基本平坦。本工程模袋由厂家加工成幅宽2 m，长度10 m，厚度12 cm，6幅连成一个单元，一个单元混凝土大约130 m3.在每块模袋布中间间隔4 m设置直径15 cm注料口，顺水流方向呈12 m的成品袋。浇筑一个单元混凝土时，必须浇筑完整个单元，混凝土输送泵才能停止，这与浇筑模板混凝土相似，主要怕混凝土初凝形成冷缝。根据GB50290-98《土工合成材料应用规范》和SDJ207-82《水工混凝土施工规范》的标准，结合工程实际通过试验得出下列混凝土配合比，见表1.

表1 模袋混凝土配合比

根据工程现场实际道路平坦，毫无疑问一定选择拖式输送泵，因为拖式输送泵行走方便自如，组装节约时间。下面再讨论选择分配阀。工程渠道全长6.4 km,属于远距离输送，在出口压力能满足要求的前提下，混凝土泵输送距离越远对施工越有利，减少拌和站挪移、组装的次数，节约成本。S形摆管阀在泵送过程中压力损失少，混凝土流道顺畅，有利于长距离输送。根据配合比骨料，也能满足S形摆管阀的要求。

4 混凝土输送泵电机功率的选定

一台混凝土输送泵的电机功率是决定出口压力和输送量的前提条件，在电机功率一定的情况下，压力的升高必将使输送量降低；相反，降低出口压力，将会使输送量增加。为了保证混凝土输送泵既要有较大输送量，又能有一定的出口压力和与之相匹配的经济功率，在混凝土输送泵的设计中，大都采用了恒功率柱塞泵；即恒功率值选定后，当出口压力升高时，输送量会自动降低，达到与功率设计相对应的值；如果既要达到出口压力高，又想得到输送量大的目的。惟一的途径就是增加电机功率。因此，在国家新标准中，引用了混凝土输送泵的能力指数概念（以MPa·m3/h为度量单位）；即混凝土输送泵的实际出口压力与每小时实际输送量之乖积，该值越大，其能力指数也越大，电机的功率也将越大，由此实现大输送量、高扬程的目的。许多厂家在设计时，还采用了高低压切换的功能设计，以满足不同的施工要求，在经济状态下，又能产生较大的输送量，或者以相同的电机功率，产生较高的出口压力。仍以“HBTS60-13-90”型混凝土输送泵为例，当其处于最大输送量63 m3/h时，出口压力为7.7 MPa，可实现低压大输送量的快速泵送，当切换成输送量为37 m3/h时，最大出口压力达到13 MPa，可实现高压小输送量的高扬程、远距离输送。哈达山输水干渠A-23标段(渠道桩号为72+050～75+250 m)，渠道长度3.2 km，渠道左右边坡均设计模袋混凝土。搅拌站设立的次数多，就会加大工程成本，延长施工工期，而设立的少难免加大混凝土输送距离，否则会因出口压力不够而影响混凝土浇筑。经过施工现场比对，结合混凝土输送泵参数，该工程选用“HBTS60-13-90”型混凝土输送泵。渠道左右两边各组装三次搅拌站，可经济可靠完成施工任务。每次混凝土输送泵组装渠道可浇筑1.1 km，输送泵到浇筑点的最远距离可达到510 m.当输送泵到浇筑点的距离在300 m以内时用输送量63 m3/h的档位，实现近距离大输送量的目的；当输送泵到浇筑点的距离在300 m以上时用输送量37 m3/h的档位，使其出口压力达到13 MPa，达到远距离输送的目的。

5 混凝土输送泵元件配置

5.1 液压泵

液压泵是混凝土输送泵的“心脏”，根据产地不同有国产液压泵和进口液压泵之分；根据液压泵的结构形式有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵之分。不同形式的液压泵适合于不同的压力等级。齿轮泵因造价低廉、适应性强，在初期的混凝土输送泵上被广泛采用，但因其承压较小、脉冲阻力大，通常配置在低压泵上，或只用在中、高压泵的辅油路系统；柱塞泵分斜盘式和斜轴式，因其适应的压力范围大，目前被广泛采用。如夹江水工机械厂生产的hbtd40—6—55型低压混凝土输送泵，主液压泵就采用德国哈威公司的v30d斜盘式柱塞泵，以高档次的元件配置，提升了整机的品质。进口液压泵，如德国力士乐公司的a4vg、alOvg、al lvg系列产品和日本川崎公司的k3v、k5v斜盘式柱塞泵，都是世界一流水准的产品。国产斜轴式柱塞泵中，以贵阳力源液压为代表的a7v、a8v系列产品是国产柱塞泵的精品，质量相对可靠。因此，从使用液压泵的档次，就可以窥视一台混凝土输送泵整机性能的一斑。

5.2 液压阀

液压阀是液压泵的“助手”，包括顺序阀、减压阀、换向阀、卸荷阀、单向阀和切换阀等。国产的换向阀、卸荷阀以上海立新、北京华德的产品较优，但在顺序阀、减压阀等技术难度大、可靠性要求高的阀类上，以选用德国哈威、力士乐、美国伊顿、威格仕、意大利阿拖斯(atos)、日本油研等世界知名品牌为佳，这样可使混凝土输送泵性能有可靠的保障。如果一个液压阀组出现故障，则会影响整机的动作；因此选购混凝土输送泵时，不仅要看“心脏”，还要看其“助手”，实现最佳配置。

5.3 电气元件

混凝土输送泵上的电气元件有接触器、断路器、继电器等，它们按逻辑程序动作，控制相关元件的工作。国产电气元件在价格上虽占优势，但可靠性和寿命与进口或合资品牌的元件质量仍有差距。如法国施耐德的接触器、德国西门子的断路器、日本欧姆龙的小型继电器，都是同类产品中的佼佼者。为了减少电器触点多带来的故障，目前有些厂家相继把plc（可编程控制器）应用到混凝土输送泵上，以使其电气系统的机械触点减少到最低程度。plc的应用，实现了无触点程序控制，又便于实现自动化远程控制，用微电脑编写故障检测程序，显示故障原因，方便了系统的操作和维护。

6 结束语

近年来国家对基础建设加大投入，混凝土机械市场也得以加速发展，其中混凝土输送泵在日益蓬勃的建设市场中发挥着重要的作用。工欲善其事，必先利其器，面对眼花缭乱的混凝土输送泵产品市场我们应甄别其性能，选择最经济最可靠的产品。综上所述，选购混凝土输送泵时，要多查看工程实际情况，认真分析、选择适用的混凝土输送泵参数，再根据输送距离、压力等选择合适的电机功率。选好一台混凝土输送泵对于一个泵送混凝土工程无疑是重要的。