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湿喷机堵管原因分析以及处理措施

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湿喷机堵管原因分析以及处理措施

发布日期:2019-10-18 17:05 来源: 点击:

湿喷混凝土工艺相对于干喷来说有效率高、省工省料、降低污染等优势,湿喷机在隧道建设中的应用也越来越普遍。堵管是湿喷机械手作业中出现的主要故障之一。如何解决堵管故障、控制产品质量和降低后续产品堵管故障率是湿喷机施工面临的重要课题。


从动力传递和物料输送两条主线理论模型基础上对各个故障点进行论述。


1 、动力传递和物料输送过程

湿喷机作业的本质是将混凝土附加一定的动能,克服各种阻力和混凝土自身的质量,将它附着在开挖面上。整个作业包括动力的产生到终止于开挖面上的全过程,以及混凝土从罐车卸出到终止于开挖面上的全过程。


电机正常运转后即给系统供压,液压压力驱动液压缸进行往复动作,液压油缸和混凝土缸间通过过渡件进行连接带动混凝土缸活塞进行动作(吸料、出料),S管通过摆缸切换,始终保持与出料混凝土缸口相连,之后物料进入出口法兰、硬管、软管、混流器,直至从喷嘴喷出,这是动力传递的整个过程。混凝土从罐车中倒出后,先经过筛网,然后至料斗被混凝土缸吸入,后被混凝土缸打出至S管,经出口法兰至硬管,再至软管、混流器,最后从喷嘴喷出,这是物料输送的整个过程。动力传递及物料输送流程图见图1。

湿喷机

图1 、动力传递及物料输送流程图


因为湿喷机的作业过程是由各个环节相串联的因素组成,所以造成湿喷机堵管故障的因素是多方面的,该问题是个系统性的问题,每个环节的小故障都会按一定权重成比例地累加到结果中。


下面,基于动力传递及物料输送这两条主线对堵管故障产生影响的各个节点进行分析。


2、 主要过程节点分析

2.1 系统压力

可能的供压压力不足会造成堵管。动力传动的整条线中因为有各种阻力,会伴随着各级的能量损失,使系统压力不足,则总的能量不足以抵消这些阻力和混凝土的重力。检查方法是:将泵送使用点动模式进行憋缸观察压力表最大压力值,正常最大压力在23 MPa附近;如果存在系统最大压力不足,则查看电机正反转是否正常,或查看是否存在其他问题,调高系统压力。


2.2 液压缸

判断液压缸是否存在故障,可断开液压缸和混凝土缸之间的连接,取出混凝土缸活塞,使得液压缸处于自由状态,检查泵送状态是否有压力(阻力)。


2.3 混凝土缸的检查

混凝土缸的检查应该包括2方面。一是要检查在混凝土缸处是否存在较大阻力,这个可以比较在空打(不打混凝土)状态下和液压油缸自由状态下的系统压力差;二是要检查混凝土缸是否存在活塞密封差的情况,这个可以通过泵送水箱里的水是否浑浊掺杂混凝土来判断[6]。这2方面都会造成输出混凝土的能量损失,如果是密封差则更换混凝土缸密封。造成混凝土缸密封容易损坏的可能原因之一是混凝土缸内表面损坏(耐磨层),所以要注意混凝土缸的保养,减少混凝土固化沉积的情况发生,少量固化沉积发生时,尽量不要用风镐简单粗暴地清理。


2.4 混凝土缸与S管连接处的检查

混凝土缸与S管可能发生摆到位时错口不同心的现象,属于泵送质量问题。四川雅安—雅康高速施工项目上,摆缸摆到左边时,偏心大概有20 mm多,左上方偏量最大,见图2;摆到右边时,偏心大概有10 mm,位于右方略向下位置,导致频繁堵管。经过调整,拆下摆动油缸下铰点尼龙球窝,增加垫片,偏心越大,则对侧方向的摆动油缸下垫片越多。经过对该问题的处理,堵管问题得到很大程度的改善。要求厂家在发货之前定位好、调整好,保证质量,摆到位时偏心<5 mm。

湿喷机

图2. S管与混凝土缸错口


2.5 S管和出口法兰的检查

检查S管和出口法兰是否有异样、旧料沉积或者其他。对于出口法兰,要求保证内锥面直线度。


2.6 硬管管路的质量

硬管常见的质量问题有3方面:


1)接头与管筒对接处内侧焊缝过高。对于焊接型泵送硬管应要求<2 mm,≥2 mm为不合格。


2)接头与管筒偏心。合格焊接型泵送硬管不得偏心过大,要求<2 mm,≥2 mm为不合格。


3)接头内径与管筒内径不一致,以后要求偏差<2 mm,≥2 mm为不合格。


以上问题对于焊接钢管较为常见(如图3所示),对于一体铸造的硬管不存在上述问题。接头与管筒焊接的质量问题,乍一看不是大问题,但它会层层设卡,最终造成较大影响。

湿喷机

图3 硬管内侧焊缝问题


2.7 硬管管路曲线的优化

硬管管路的流线型对于混凝土的顺利输送也很重要,特别是对于焊接硬管,焊缝凹凸不平,或焊缝过于集中,加上处于变径处、弯折处,流线型上的不合理效果会放大。原有管路和改善管路曲线对比如图4所示。

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图4 、原有管路和改善管路曲线对比


2.8 软管

对于输送软管的要求,主要有4点:应满足压力要求、尺寸合理、质量轻、折弯半径小。在满足输送压力要求和管内径、接头尺寸的前提下,应尽量选择质量轻、折弯半径小的输送软管。


造成软管处打料不畅的原因有2个:其中之一就是输送软管编织钢丝粗、弯折半径大,使用过程中容易压瘪不通,并且可能造成变形不容易恢复;另一个原因是长时间使用使软管内侧磨损,有钢丝或其他凸起。可以通过以下方法检查内壁是否光滑通畅:将软管平直摆放到一平面上,一端用灯光向里面照射,检查人员到另外一端进行观察。


2.9 混流器处的检查

每次湿喷机作业完,要求对混凝土输送管路进行彻底清洗清理,包括混流器。混流器清理不彻底,容易导致混凝土在混流器处结块,阻碍混凝土的正常喷射,造成堵管。


2.10 管卡和密封的检查

输送管路密封不严(包括硬管和软管)也是造成堵管的一个因素。输送管路密封不严导致混凝土浆中较稀部分从缝隙中漏出,而靠近管卡处浆液稠,增加输送难度。对于产品的生产和质检,可从3方面检查、控制:


1)零件检查,使用配套胶圈及配套管卡(镀黄锌),法兰尺寸正确。


2)安装检查,安装好后,管卡卡缝<3 mm。管卡问题如图5所示。


3)效果检查,泵水时至少呈滴水状,间隔>3 s。


密封问题见图6。

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图5、 管卡问题

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图6 、密封问题


2.11 筛网

筛网问题也是造成堵管的因素之一。对于筛网的要求应该包括3方面:


1)网孔尺寸及筛网与料斗壁的尺寸要足够小,可以过滤掉较大的石块,防止进入输送管路,至喷嘴处造成堵管。


2)筛网网格所占面积要尽量小,留出更多空间下料,吸入效率低、吸入空气也容易造成堵管。


3)筛网质量要轻,过重振动效果就会差。下料慢会造成泵送抽空,混凝土输送中含有较多空气,使输料不稳,加重堵管现象。综上,既要网格“密”,又要空间占比“疏”,又要质量“轻”。


3 、结论

通过对动力传递和物料输送过程中的各个环节进行具体分析,指出堵管问题的产生可能是多方面因素造成的,在具体的某台设备或某次堵管中,某一因素或几个因素占主导地位。

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