注浆泵工作压力测试与结构设计改进_图文

1、第 28卷 第 2期 2006年 4月 三峡大学学报 (自然科学版 J of China Three G orges Univ. (Natural Sciences Vol 128No. 2Apr 12006收稿日期 :2006201210基金项目 :三峡大学重大科技资助项目 (2004C01作者简介 :廖湘辉 (1964- , 男 , 副教授 , 硕士 , 主要研究方向为水电工程机械 .注浆泵工作压力测试与结构设计改进廖湘辉 李 力 蒋冰华(三峡大学 机械与材料学院 , 湖北 宜昌 443002摘要 :对三腔往复式活塞注浆泵压力脉动进行研究 , 定性分析了注浆泵瞬时压力变化及压力脉动形成原因

2、 . 针对实际三腔体注浆泵工作压力不稳定影响注浆质量的问题 , 进行压力测试 , 找出了其 不稳定因素 , 提出了对腔体结构和传动系统等方面的设计改进措施 , 对改进后的注浆泵测试表明 :压力波动问题消除了 , 输出压力趋于稳定 .关键词 :注浆泵 ; 压力脉动 ; 测试 中图分类号 :T H643:T H16 文献标识码 :A2(20120203Working Pressure T esting for Injection PumpLi Jiang Binghua(College of &Engineering , China Three G orges Univ. , Yichan

3、g 443002, China Abstract The instantaneous change and t he p ulsating cause of t he working pressure in t he injection p ump cyl 2inder. In order to solve t he unstable pressure problem of a t hree 2cylinder injection p ump , based on t he meas 2ure and t he analysis of act ual pressure , t he modif

4、ied scheme of design for t he cylinder struct ure and t he trans 2mission system is p ropo sed. As a result , t he improved injection p ump has t he lower pressure waving and t he stable p ressure.K eyw ords injection p ump ; pressure p ulsation ; measure 注浆泵在水电施工工程中应用非常广泛 122, 例 如用于对水工基础灌浆 , 通过注浆泵将

5、水泥浆或砂浆 注入水工建筑物的缝隙或孔洞中 , 提高坝体基础的坚 固性以及密实性 . 因此注浆泵工作压力的稳定性直接 影响到注浆泵的工作质量 , 压力波动越小 , 灌浆越平 稳 , 灌入质量越好 . 然而由于注浆泵是靠注塞周期性 往复运动来吸入和排出浆体 , 注塞运动和阀开启的跳 动等因素必然导致腔体内液体压力产生波动 . 目前减 小压力脉动主要途径是改变腔体的内部结构 , 但如何 改进 , 没有成熟的理论或经验 , 因此保证注浆泵压力 稳定是提高其工作质量的关键问题 . 通过实际测量和 分析一个三腔往复式活塞注浆泵的压力脉动状态 , 提 出对腔体结构和传动机构的改进方案 , 通过改进后的 样

6、机压力测量表明 :注浆泵压力脉动显著下降 , 压力 稳定性获得极大改善 , 很好地满足了施工要求 .1 注浆泵结构和工作原理1. 1 注浆泵结构单腔往复泵工作原理见图 1所示 , 当曲柄以角速 度 逆时针旋转时 , 活塞向右运动 , 腔体的容积突然 增大 , 腔体内液体压力降低 , 在外压力作用下吸入阀 打开而排出阀关闭 , 被输送的液体在压力差的作用下 克服吸入管路和吸入阀等的阻力损失进入到腔体 . 当 曲柄转过 180°以后活塞向左移动 , 液体被挤压 , 腔体 内液体压力急剧增加 , 在这一压力作用下吸入阀关闭 而排出阀被关闭 , 腔体内液体在压力差的作用下被排 送到排出管路中

7、去 . 曲柄以角速度 不停地旋转时 , 往复泵就不断地吸入和排出液体 . 图 1 单腔往复泵工作示意图1. 2 瞬时压力脉动分析在不考虑任何容积损失的前提下 , 往复泵在每一 瞬间排出的流量称为理论瞬时流量 , 简称瞬时流量 . 流体排出面积一定 , 瞬时压力与瞬时流量成正比关 系 , 用瞬时压力来分析往复泵的压力脉动 . 对多缸往 复泵 , 瞬时流量指所有腔体在同一瞬时排出的瞬时流 量之和 . 往复泵的瞬时压力曲线见图 2所示 3 .图 2 往复泵的流量曲线从图中可以看出 , 腔体个数 z 越多 , 合成的瞬时压力 Q 越均匀 . 当 z =1时 , 液体的波动图象近似为 一个正弦函数图象的

8、上半部分 , 其最大值与平均值的 差值很大 . 当 z =2时 , 液体的波动图象近似为一个 将正弦函数图下半部分翻转 180°后形成的图象 , 其最 大值与平均值之差距较第一种情况小 . 当 z =4,5,6时 , 该图象的最大值与其平均值的差距都非常小 . 因 此从经济性和实用性角度 , 在工程中常使用三腔体的 注浆泵 . 图 3所示为一个实际三腔往复式活塞注浆泵 及传动系统结构简图 , 它由 3个单腔往复泵组成 .图 3 三腔往复式活塞注浆泵结构简图2 注浆泵压力测试, 进 . , 传感器安 , 见图 3所示 , 利用 . 实验中工作介质采用自 , 变换水压模拟实际腔体工作压

9、. 分析实测不同工作压力状态下的压力脉动曲线变 化发现 , 各种压强下压力脉动基本相同 , 图 4所示为 工作压力 4M Pa 下测量的压力脉动图 . 从图中可看 出 , 压力起伏变化较大 , 说明存在较大的压力脉动 . 由 于压力脉动基本不随腔体工作压力变化 , 说明注浆泵 在结构存在缺陷 , 需要改进 .图 4 改进前的压力脉动曲线根据测量结果分析 , 对注浆泵结构和传动系统等 方面进行了重新设计和改进 425, 主要如下 :(1 改进出液部分结构 . 改进前的阀球结构是机 体下部分进液 , 上部直通出液 . 改进后为采用侧部出 液 , 减小出液阀钢球在浆液中扰动产生的压力脉动 .(2 改

10、进传动系统的支撑结构 . 改进前的传动系 统支撑采用的是滚珠轴承 , 为避免滚动轴承固有振动 对压力脉动的影响 , 将支撑改为滑动轴承 , 减小了传 动系统的影响 , 同时使运转变得比较平稳 .(3 优化腔体内部结构 , 改变压缩体积比 , 使其产 生的压力波动趋于最小化 .121第 28卷 第 2期 廖湘辉等 注浆泵工作压力测试与结构设计改进 采用上述 3个改进方案设计的样机试验 , 在同样工况下测得的压力脉动曲线见图 5所示 . 比较图 4和 图 5可知 , 改进结构后消除了压力的骤然波动 , 压力 趋于平稳 .图 5 改进后的压力脉动曲线3 结 语对往复式活塞注浆泵瞬时压力及压力脉动进行

11、了定性分析 . 针对实际三腔注浆泵压力脉动大和不稳定的问题 , 通过对泵压力的实际测量和分析 , 找出引 起压力不稳定的原因 , 并提出减小压力脉动的改进方 案 . 通过对注浆泵的腔体结构和传动系统等方面的重 新设计和改进后的压力测量表明 :改进后的注浆泵压 力波动减小 , 压力趋于平稳 , 效果好 . 因此 , 基于实际 测量分析后提出注浆泵改进方案是提高其稳定性和 工作质量的合理有效方法 . 参考文献 :1 金帮琳 . GZ B 2YX 型注浆泵在水工建筑物地基处理上的应用 J.水利天地 ,2003(9 :41.2 谢水生 , 王林霞 , 程永华 . 裂灌浆 . :13217.3. 工业泵选:,1998., 李大男 , 刘红专 . 注浆泵安全阀的改进 J.煤矿机械 ,2002(6 :61262.5 成大先 . 机械设计手册 M .北京 :化学工业出版社 ,1993.责任编辑 周丽丽 水电论坛栏目征文三峡大学学报 (自然科学版 是科技部中国科技论文统计源期刊和俄罗斯 文摘杂 志 收录期刊 , 并已加入 中国学术期刊 (光盘版 和 “中国期刊网” , 在水利电力行业有一定 的影响力和知名度 。 本刊 2