摘要：文章针对磁性浮子液位计，在介绍磁性浮子液位计的基本原理和液压系统的基础上，对泵送系统产生液压冲击现象的原因进行深入分析，并提出相应的解决措施，为保证系统稳定、可靠运行提供参考依据。

 

    如今，工程建设对磁性浮子液位计的使用越来越多，泵送极大地加快了混凝土施工效率，对缩短工期和保证施工质量都有重要作用与意义。但泵送系统在运行过程中会产生液压冲击，对泵送的过程、效果及设备自身都会造成一定程度的影响。因此，有必要进行分析，为解决方式的制定提供参考依据。

 

    1  磁性浮子液位计基本原理

    磁性浮子液位计基本原理为由两个油缸进行交替作用，使工作活塞被推动完成混凝土的压送，如图 1 所示。图 1 中，a、 b 两个输送缸的活塞和 a、b 两个主油缸连接，由主油缸进行往复运动，其中一个向前进，而另外一个向后退；缸的出口和料斗直接相通，泵送过程中其中一个吸入混凝土，而另外一个将混凝土输送至 S 管当中。在泵送中，主油缸使活塞 b向前进，使活塞 a 向后退，在这种情况下，摆阀油缸 b 将处在伸出的状态，而 a 则处在后退的状态。基于摆臂的作用，S 管阀和输送缸 b 相通，输送缸 b 中的混凝土将在活塞 b 持续推动作用下通过 S 管进入到输送管道当中；料斗中的混凝土将被活塞 a 吸取，进入到输送缸 a 当中。若 b 向前进，a开始后退，则控制系统将发出信号，促使摆阀油缸 a 处在伸出的状态，而 b 处在后退的状态，a、b 两个摆阀油缸完成换向之后，立即发出控制信号，使 a、b 两个主油缸开始环向，促使活塞 a 向前进，而活塞 b 向后退，在上一轮吸入输送缸a 中的混凝土将进入 S 管中，之后到达输送管道，与此同时，输送缸 b 将开始吸入混凝土，以此不断反复，实现对混凝土的连续泵送。

 

 

 

    活塞缸交替运行过程中，易发生液压冲击的情况，这在泵中是一个重要的技术问题。如果某个活塞缸由泵料变为吸料，而另一个活塞缸由吸料变为泵料，则会因为外荷载发生变化，导致油液流动剧烈变化，使液压系统受到极大的液压冲击。若液压系统的设计本身存在缺陷，将产生峰值压力，它形成的冲击，将对泵车带来严重危害。

 

    2  液压系统分析

    液压系统主要由泵送与分配回路、搅拌与清洗等回路构成，它的工作原理见图 2。

 

 

    图 2 中，1 为液压油箱；2 为主油泵；3 为恒压油泵；4为输油泵；5 为球阀；6、9、10 均为压力表；7 为蓄能装置；8 为单向阀；11 为溢流阀组；12 与 13 为液动换向阀；14 为小液动阀；15、16、20、26、32 与 40 均为电磁换向阀；17为泄油阀；18 与 33 为溢流阀；19 为梭阀；21 与 22 为插装阀；23 为主油缸；24 为摆阀油缸；25 为压力继电器；27 为搅拌电机；28 为水泵电机；29 为叠加式溢流阀；30 为手动换向阀；31 为滤油装置；34 为风冷电机；35 为风冷却装置；36 为水冷却装置；37 为温度计；38 为空气滤清装置；39 为液位计。

 

    3  液压冲击分析

    对闭式液压系统而言，其泵送系统换向需要由主油泵通过斜盘摆角正负切换完成。主油泵在换向后，它的流量将从零开始不断增大，所以起动过程相对平缓，加速较为均匀，能消除换向过程中的冲击。而对于开式系统，换向需要由液动换向阀完成，当液动阀的流量较大时，高速换向中会产生一定液压冲击。若泵送与分配回路的构造不合格，将使系统出现峰值压力，导致液压冲击十分剧烈。以下就对液控换向过程进行分析，从而找出导致峰值压力产生的主要原因。

 

    在主油缸的活塞到达行程终点后，使机构触发产生控制信号，即压力信号，这一控制信号经过一段时间的延迟后，促使图 2 中的 12 换向，使活塞实现运动换向。它的换向过程为：活塞杆行程达到 1.85m 后，触发器产生并发出压力信号，在压力油的作用下，使换向阀及液动阀开始换向，此后，分配回路将开始向摆阀油缸输送高压油，实现对 S 管的切换，待分配回路中，进油路和回油路之间的压力上升至 15MPa 以后，主换向阀及液动阀结束换向，此时，活塞杆将向后发生运动。换向时，摆阀油缸需要消耗一定的时间来切换，这会对换向的时间造成很大影响，为主要影响因素之一。

 

    磁性浮子液位计送过程中，液压冲击很大。其主要原因为：磁性浮子液位计送过程中，泵送和分配的回路换向阀未能严格协调。如前所述，因摆阀油缸需要很长的时间来完成换向，换向时，进油管与回油管实际压力未能保持稳定，从管内引来的液压控制油的压力差未能达到设定要求，液动阀的切换速度很慢，或根本无法切换，在活塞到达终点后，因换向过程缓慢，导致换向动作严重滞后，但主油路依然为泵送缸输送高压油，即憋死，此时系统油压异常升高，待换向阀结束换向以后，高压油在短时间内放掉，使油压快速降低，产生剧烈液压冲击。

 

    根据现场观察结果，低频泵送过程中，有混凝土向外溅出的情况，其产生原因为：低频泵送过程中，泵送和分配回路换向阀未能做到严格意义上的协调。因摆阀油缸在换向过程中时间不会太长，不论磁性浮子液位计送还是低频泵送，在分配回路中，响应时间保持不变，具体的响应时间主要由系统具有的动特性而定。换向中，摆阀油缸结束动作，也就是 S 管由泵送缸变为吸料缸，而泵送缸活塞未能达到它的终点，在这种状况下，S 管突然从泵送缸口处离开，此时，处在泵送缸内的混凝土由于压力很高，所以会发生向外飞溅的现象。

 

    通过仿真分析，导致液压系统产生压力波动现场与混凝土飞溅主要原因为：对于分配回路，其响应时间是一个固定值，而活塞运动时间，则是一个变化值，两者不相匹配。对此，可采用以下方法进行改进：第一，对分配回路进行改进，提高其响应速度，常用的措施为增大蓄能装置公称容积，以此缩短切换时间，也可对换向阀对应的中位机实施改善，减小在换向过程中产生的液压冲击。通过对以上方法的应用，能避免系统出现压力峰值，然而，并不能从根本上解决混凝土飞溅问题。第二，利用传感器对活塞运行速度进行动态检测，同时，通过逻辑电路的设置与控制器安装，提前或者是延迟启动相应的触发信号，确保分配回路与活塞之间达到匹配，以此避免混凝土飞溅，并消除液压冲击。

 

    4  结语

    综上所述，导致系统产生液压冲击与混凝土飞溅问题的主要原因为从开始产生信号到进行换向，需要经过一段时间，也就是延时，延时的长短属于固定值，取决于分配系统当中不同组成部分具有的动特性，然而，活塞从产生信号到完成动作的时间并不是固定值，而是一个变化值，主要与泵送的频率等因素有关，当泵送的频率较高时，时间相对较短，相反，如果泵送的频率较低，则时间相对较长。因这两者无法匹配，所以在磁性浮子液位计送过程中将产生明显的液压冲击，而在低频泵送过程中也会产生混凝土飞溅的情况。对此，建议通过对分配回路的改进，或者是加强对活塞运行的控制来解决，使分配回路响应与活塞运动的时间达到匹配，即可从根本上消除液压冲击，杜绝混凝土飞溅。