梅元元，郭濤，周鴻雛，段天文

（中鐵工程服務(wù)有限公司，四川 成都 610083）

1 研制背景

高壓注漿泵在隧道施工過(guò)程中可用于超前注漿加固、隧洞防水堵漏、管棚注漿、高壓注漿、二次注漿等注漿施工。2011 年，蒲朝陽(yáng)等，研制開(kāi)發(fā)了ZBBJ-380/50 型高壓變頻注漿泵，其最高排出壓力達(dá)到了50MPa，外形尺寸4.5×2.2×2.6m。2015 年，李然發(fā)表了礦用高壓大流量乳化液泵站應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)的文章，介紹了RMI S500 五軸柱塞，額定壓力37.5MPa，泵體尺寸3978×1210×1540mm。

針對(duì)川藏線地質(zhì)條件的要求、窄小環(huán)境、以及轉(zhuǎn)場(chǎng)頻繁的特點(diǎn)，現(xiàn)有的高壓注漿泵很難發(fā)揮出最佳效益，因此，必須研發(fā)適應(yīng)性更強(qiáng)的高壓、小體積注漿泵。

2 工作原理及主要結(jié)構(gòu)

2.1 工作原理

注漿泵采用了液壓驅(qū)動(dòng)方式，雙柱塞結(jié)構(gòu)。其工作原理如圖1 所示。電動(dòng)機(jī)3 通過(guò)聯(lián)軸器4 傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)柱塞泵5 旋轉(zhuǎn)，將油箱1 內(nèi)的液壓油吸入柱塞泵4 并排出，油液經(jīng)溢流閥6、換向閥7 送入油缸10，推動(dòng)注漿缸9，使其往復(fù)運(yùn)動(dòng)，回油經(jīng)回油管流入風(fēng)冷器2，進(jìn)行冷卻后，再回到油箱1 完成一個(gè)循環(huán)。油缸10 通過(guò)活塞桿與注漿缸9 相連同步往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使?jié){液經(jīng)吸漿管路8、排漿管路12、混合器11，吸入并排出，并注入注漿孔內(nèi)。此種控制方法已可滿足普通注漿加固及防水堵漏要求，如在一些沉降治理及注漿修復(fù)等對(duì)注漿量有精準(zhǔn)控制要求的工況下，可以給系統(tǒng)增配PWM 控制方式。

圖1 超高壓注漿泵原理圖

2.2 工作參數(shù)及關(guān)鍵部件選擇

（1）已知P泥=40MPa

選用油缸：Φ140mm/40mm，泥缸活塞桿直徑D3取105mm，計(jì)算出：P油=24.5MPa

（2）要求漿液流量可達(dá)3.3m3/h，Q油≥Q漿=3.3m3/h，轉(zhuǎn)速n=1450r/min，計(jì)算液壓泵排量V ≥45mL/r，

取V=71mL/r，Q油=87L/min

根據(jù)樣本功率曲線，選取功率P=37kW 的電機(jī)。

2.3 主要結(jié)構(gòu)

2BYS3/40-37 型注漿泵主要由油箱1、聯(lián)軸器2、柱塞泵3、防爆電動(dòng)機(jī)4、溢流閥7、換向閥8、油缸及注漿缸5、膠管9、風(fēng)冷器6、吸漿管10 等組成，詳見(jiàn)圖2。其外形尺寸1950×950×900。

以往的柱塞密封為O 型圈密封，密封壓力小于30MPa，本產(chǎn)品所采用的V 型端面壓力最高可達(dá)85MPa，且該產(chǎn)品吸排漿單向閥通過(guò)柔性接觸、壓縮彈簧緩沖助推，解決高壓作用下噪音大、沖擊大的問(wèn)題，提高密封性能和使用壽命。

圖2 超高壓注漿泵結(jié)構(gòu)圖

2.4 主要性能特點(diǎn)

（1）集成動(dòng)力源、控制閥、電控系統(tǒng)等于一體，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，便于施工移動(dòng)；

（2）液壓驅(qū)動(dòng)方式，工作可靠，注漿壓力可達(dá)40MPa；

（3）換向機(jī)構(gòu)為金屬接近感應(yīng)式，換向靈活、快捷、準(zhǔn)確、可靠。

3 主要技術(shù)參數(shù)

4 試驗(yàn)與測(cè)試

出廠試驗(yàn)。依據(jù)Q/JBZ02-2019，ZBYS 系列礦用液壓注漿泵標(biāo)準(zhǔn)，在廠內(nèi)對(duì)設(shè)備進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目包括漿壓、油壓、流量、往復(fù)次數(shù)。

表1 技術(shù)參數(shù)表

在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，注漿泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常，無(wú)異常的振動(dòng)、泄漏等，注漿壓力最大可達(dá)40MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)試驗(yàn)，該超高壓注漿泵注漿壓力可達(dá)40MPa，能滿足大埋深隧道超前注漿50 米的注漿能力，能用于高原地區(qū)施工，該泵是集注漿動(dòng)力源和控制閥等結(jié)構(gòu)于一體，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、方便移動(dòng)，既滿足人工開(kāi)挖隧道的要求，也能安裝于設(shè)備（如TBM）上使用。

表2 出廠試驗(yàn)記錄表