PH15型全液压注浆泵的研制及应用

PH15型全液压注浆泵的研制及应用

曾爱民

一、概述PH15型全液压注浆泵是本公司引进法国公司技术进行研制开发的产品。注浆泵产品是广泛应用于水利、城建、隧道、交通等各类基础处理工程中的专用设备，目前国内市场上使用的各厂家的注浆泵产品，基本结构型式为机械往复式柱塞式（或活塞）泵，这是一种传统的结构型式，但它存在工作可靠性较差，使用成本较高，压力及流量波动较大，不易实现压力和流量工作参数的自动控制，使用安全性较差的问题，PH15全液压型注浆泵通过采用全液压传统系统及先进的结构设计，使该产品具有优良的工作性能，是传统注浆泵的技术升级换代产品，代表了注浆泵产品的发展方向，市场前景广阔。

二、PH15全液压注浆泵的结构功能及技术参数

1、总体结构（如图一所示）

PH15全液压注浆泵主要组成部分为：①机架；②泵体部件；③润滑泵系统；④电控部件；⑤液压系统冷却器；⑥液压油箱部件；⑦液压阀组；⑧液压泵；⑨动力钻。

2、液压系统及泵的工作原理

液压系统工作原理如图2所示。

系统采用三联齿轮泵作为液压源，其参数为44L/min+33L/min+22L/min；吸油滤油器采用过滤精度为10μm的高精度过滤器，保证了系统液压油的清洁度，使液压元件工作稳定可靠，其中两联（44L/min+33L/min）用作驱动注浆泵柱塞往复运动的液压油缸的动力源。一联（22L/min）用于液压风冷式冷却器的液压源。两联的出口P1、P2接合流阀③，系统压力在100bar以下时，两泵合流输出77L/min流量，供液压缸工作，使注浆泵在大的输出流量状态下工作。当系统压力高于100bar时，33L/min的一联泵卸荷，液压缸的供给流量为44L/min，使注浆泵在高压小流量的状态下工作。液压油缸的换向控制采用电液化比例换向阀，通过设置在两个并联的双出式油缸两端的电磁式接近开关的开关电信号控制电液比例换向阀①的换向操作。电液化比例换向阀同时可进行流量的调节，根据注浆泵的使用要求调控注浆流量。泵的工作压力通过压力控制阀②进行调节。当注浆压力超过调定的压力时，液压系统卸荷，确保了注浆过程不会出现超压现象，同时也保证了设备的安全性。泵的流量和压力的设定和调节可以通过控制面板上的电位器旋扭精确和方便的进行，也可通过电控器的接口与计算机控制系统相联进行控制。液压系统设置了冷却回路，采用由液压马达驱动的风冷式冷却器，并由温控开关控制的电磁阀⑤进行开闭控制，当液压油温大于设定值（50℃）时，液压马达启动，冷却器工作起冷却作用，当油温下降达到一定值时（40℃），液压马达停止，冷却器停止工作。冷却器的设置使泵的液压系统始终处于合理的油温下，使工作机构的运行稳定可靠。

3、PH15全液压注浆泵的基本参数

柱塞直径70/100mm

注浆流量4.6/9.5m3/h

最大压力110/55bar

电动机功率18.5Kw

长度2100mm

宽度1150mm

高度1400mm

重量1120kg

4、主要部件的结构及特点

泵体通过螺栓与机架联结，并联的两个双出杆的油缸（80）的活塞杆两端固定。液压油从活塞端部的油口进入油缸。在液压阀的控制下，缸筒进行往复运动，缸筒通过横销34与柱塞体14连接。使柱塞作往复运动。柱塞体与注浆泵进排腔体间采用V型组合密封圈进行密封。图示的柱塞向右运动时，左腔体内产生负压，使吸入阀（球阀）打开，浆液被吸入腔体。当柱塞向左运动时，左腔体内的吸入阀在压力作用下关闭，同时排出阀打开，实现排压浆过程。右腔室的工作过程亦然。柱塞的行程控制通过固定在管夹上的电磁式接近开关实现，当油缸缸筒运动到其端面到接近开关的感应面时（非接触），接近开关通过开关信号使电液化比例换向阀完成换向动作，使柱塞完成连续的往复运动，实现注浆工作。区别于传统三缸往复式机械注浆泵的柱塞变加速的往复运动。液压注浆泵的柱塞在运动过程中是保持匀速运动的，因而也就使泵的瞬时流量是恒定不变的，从而保证了泵的流量稳定性和压力稳定性，这是机械式往复泵所不能实现的。该泵的柱塞密封付采取了间歇润滑式的方式。

特别设置了自动润滑泵，在设定的时间间隔完成自动润滑，由此极大地提高了柱塞及密封件的使用寿命，使产品的使用维护成本很低。一旦设备启动，润滑装置就自动启动，在工厂时预先设定每15分钟润滑30秒。可以根据使用需要进行调整。

该产品在现场使用时可以采用定位式固定安装方式，也可以直接安装在带有液压回路接口工程钻机或其他自行式的设备上，满足移动注浆的需要。

三、全液压注浆泵的应用

传统的注浆工艺已经发展了几十年，随着工程要求要求的不断提高，传统注浆工艺显露出很多不足：如对地质条件的考虑不够充分、细致；对地层的变化注浆参数缺乏适时的变化；注浆材料比较单一，无论对什么样的地质条件还均以水泥水玻璃为主，达不到预期的注浆效果；注浆工法相对简单，大多数采用低压设备进行填压式注浆，无法满足复杂地层的注浆要求等，采用PH全液压注浆泵产品，可以实现对注浆过程的控制、记录，对注浆过程进行动态检测，准确的进行注浆质量的控制；以有效的注浆效果检测手段，实现注浆全区域探测，而这是通常采用钻探等手段的点探测方式所难以实现的。同时避免了传统手段产生的很大的随机性，能及时有效的发现遗漏，能为工程验收提供可靠的依据。通过实时控制注浆参数和注浆泵的现场控制的系统，提高注浆工程的质量、效率和可靠性，直接控制注浆泵，并同时监测多至数十路注浆回路（采集、显示和存储灌入量、注浆压力和流量等），在达到预先设定的灌入量或压力值时，可以自动终止注浆。实现了灌浆过程的自动化、数字化。

三、结束语

PH系列全液压注浆泵是具有目前国际先进水平的注浆泵产品，具有高技术含量。在该产品的研制中，我们严格地按产品的技术标准进行加工制造和元器件的选型采购，在主要液压、电器元件的选择上，均采用国际知名、质量可靠的产品，在加工制造过程中，进行了深入的工艺技术研究，严格按图纸要求控制从材料采购、加工、到组装全过程的质量控制，使该产品的试制工作得到较好的完成。试制的PH15全液压注浆泵通过了法国公司专家的检测验收合格，并实现了向法国公司的出口。该产品的成功引进开发，实现了我国传统注浆泵产品的技术升级，将以其具有的卓越性能，在工程注浆行业发挥突出的作用。