CN105221159A - 电气联合控制型盾构保压系统 - Google Patents
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Abstract
一种电气联合控制型盾构保压系统，包括电控部分、气动控制部分、进排气控制部分和舱压监测部分，电控部分包括电子工业控制器，气动控制部分包括气动马达和气动控制仪，进排气控制部分包括进气调节阀和排气调节阀，舱压监测部分由气-电转换器和压力变送器组成。本发明为一种操作灵活、控制精度准确、稳定性和安全性极高的电气联合控制型盾构保压系统，该系统能对传统意义上的盾构机保压系统进行远程操作控制，可以对工作舱进行实时的监测，并将采集到的工作舱及管道压力数据及时反馈至主控制室，极大的提高了对工作舱压力控制的准确性和及时性。
Description
技术领域：
本发明涉及盾构机保压系统技术领域，特别涉及一种电气联合控制型盾构保压系统，该系统用于土压平衡盾构和泥水平衡盾构机。
背景技术：
盾构机是一种在钢体外壳保护下，通过刀盘切削土体进行地下隧道掘进的专用工程机械，它具有施工速度快、安全性好、地面沉降小等优点。现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质要求进行设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。盾构机在施工过程中保持掌子面的稳定特别重要，如果掌子面出现失稳现象，就会出现塌方或者冒泡撑破掌子面等危险。传统意义的盾构保压系统为纯气动控制系统并没远程操作能力和实时监测舱压的功能，更没有报警机制。
目前，盾构机存在以下缺点：盾构机每次调试和设定必须要工作人员到工作舱处现场调试，不能在主控室对保压系统进行远程操作；工作舱没有实时给主控室反馈工作舱压力的采压设备，主控室的工作人员不能及时了解工作舱内的压力参数，而且保压系统也没有报警功能，是工作人员不能及时发现控制系统内部的故障。
发明内容：
有鉴于此，有必要提供一种电气联合控制型盾构保压系统。
一种电气联合控制型盾构保压系统，包括电控部分、气动控制部分、进排气控制部分和舱压监测部分；
电控部分用于对盾构机实行远程控制操作和数字通信，并记录盾构机实时参数数据；
气动控制部分用于接收电控部分发送的脉冲信号，并转换成气压信号控制气动控制部分的设定值，同时接收实际舱压压力值，并将设定值与实际舱压压力值进行比较、控制；
进排气控制部分用于接收气动控制部分的控制信号，控制盾构机舱压的排气和进气；
舱压监测部分用于将实际舱压值转换成电流信号并反馈到主控室。
优选的，气动部分与电控部分通过脉冲电磁阀衔接。
优选的，电控部分包括电子工业控制器，气动控制部分包括气动马达和气动控制仪，进排气控制部分包括进气调节阀和排气调节阀，舱压监测部分由气-电转换器和压力变送器组成；压力变送器安装在盾构机的工作舱上，进气调节阀安装在盾构机的主管道的进气口，排气调节阀安装在盾构机主管道的排气口，将压力变送器的输出口与气动控制仪的输入口连接，气动控制仪的控制口与气动马达的输出口连接，气动马达的脉冲输入口与脉冲电磁阀相连，电子工业控制器连接在脉冲电磁阀上，气动控制仪的出气口连接至进气调节阀和排气调节阀。
优选的，电控部分还包括报警装置，当盾构机的保压系统发生故障时，电子工业控制器发送报警电信号，报警装置接收报警电信号并立刻发出报警信号。
优选的，报警装置接收的报警电信号通过气电转换器转换成报警装置的故障报警喇叭的输出信号，并将信号通过故障报警喇叭传递给工作人员。
本发明的电控部分是实现远程控制和数字通信的核心部分，工作人员通过该部分能够对盾构机保压系统进行远程操作，气动部分与电控部分控制进排气部分的进气和排气，舱压监测部分实时将实际舱压值发送到主控室，方便工作人员掌握舱内实际压力，及时调整气动控制的安全设定值，气动部分会根据实时的舱压，控制进排气部分，使舱内压力达到安全工作值。本发明为一种操作灵活、控制精度准确、稳定性和安全性极高的电气联合控制型盾构保压系统，该系统能对传统意义上的盾构机保压系统进行远程操作控制，可以对工作舱进行实时的监测，并将采集到的工作舱及管道压力数据及时反馈至主控制室，极大的提高了对工作舱压力控制的准确性和及时性。
附图说明：
图1为电气联合控制型盾构保压系统工作原理图。
图中：电控部分1、气动控制部分2、进排气控制部分3、舱压监测部分4。
具体实施方式：
请参阅图1，电气联合控制型盾构保压系统包括电控部分1、气动控制部分2、进排气控制部分3和舱压监测部分4；电控部分1用于对盾构机实行远程控制操作和数字通信，并记录盾构机实时参数数据；气动控制部分2用于接收电控部分发送的脉冲信号，并转换成气压信号控制气动控制部分的设定值，同时接收实际舱压压力值，并将设定值与实际舱压压力值进行比较，控制；进排气控制部分3用于接收气动控制部分的控制信号，控制盾构机舱压的排气和进气；舱压监测部分4用于将实际舱压值转换成电流信号并反馈到主控室。
本发明中电控部分包1括电子工业控制器，气动控制部分2包括气动马达和气动控制仪，进排气控制部分3包括进气调节阀和排气调节阀，舱压监测部分4由气-电转换器和压力变送器组成；压力变送器安装在盾构机的工作舱上，进气调节阀安装在盾构机的主管道的进气口，排气调节阀安装在盾构机主管道的排气口，将压力变送器的输出口与气动控制仪的输入口连接，气动控制仪的控制口与气动马达的输出口连接，气动马达的脉冲输入口与脉冲电磁阀相连，电子工业控制器连接在脉冲电磁阀上，已T字形将气动控制仪的出气口连接至进气调节阀和排气调节阀。
盾构机现场主要器件安装、连接完毕后，接通电子工业控制器与主控室PLC控制系统的通信通道，就可以对盾构机保压系统进行远程的控制操作。
本实施方式中，电控部分1还包括报警装置，当盾构机的保压系统发生故障时，电子工业控制器发送报警电信号，报警装置接收报警电信号并立刻发出报警信号。报警装置接收的报警电信号通过气电转换器转换成报警装置的故障报警喇叭的输出信号，并将信号通过故障报警喇叭传递给工作人员。
本发明的电控部分1是实现远程控制和数字通信的核心部分，该部分的主要器件为一台电子工业控制器，主控室会根据不同的地质特征通过PLC控制终端向电子工业控制器发出4～20mA电流信号，对盾构机实施远程控制操作，电子工业控制器同时会记录下盾构机现场实时的参数数据。在电控部分，增加了报警机制，当系统发生故障时，会立刻发出报警信号，使工作人员能及时启用备用系统和切换到手动控制系统，让工程可以顺利的进行，降低了施工过程中意外事故的发生。
本发明的气动控制部分2包含了两个主要器件，一台气动马达，一台气动控制仪。气动控制部分2与电控部分1是通过脉冲电磁阀衔接的，气动马达接收来自于电子工业控制器的脉冲信号，会产生0.2-1bar气压信号来控制气动控制仪的设定值，气动控制仪同时会接收来自于压力变送器采集的实际舱压压力，并与实际设定值进行比较，使实际舱压压力保证在安全施工范围内。同时，通过气电转换器将实时的保压系统设定值反馈回电子工业控制仪和主控制室。
本发明的进排气控制部分3主要是由一台进气调节阀和一台排气调节阀组成。气动控制仪接收压力变送器反馈的实际舱压后，会与安全设定值进行比较，当舱压高于设定值时，会关闭进气调节阀，打开排气调节阀，降低工作舱内压力；当舱压低于设定值时，会打开进气调节阀，关闭排气阀；当舱压与设定值一致时，两台调节阀会全部关闭。
舱压监测部分4由气电转换器和压力变送器组成。气电转换器会将实际舱压转换成4～20mA电流信号反馈回主控室，方便工作人员掌握舱内实际压力，及时调整气动控制的安全设定值。压力变送器采集的舱内压力会反馈给气动控制仪，气动控制仪会根据实时的舱压，控制进排气调节阀，使舱内压力达到安全工作值。
在本发明中，在正常情况下，PLC发送4～20mA信号到电子工业控制器，电子工业控制器使气动马达产生脉冲信号，气动马达将脉冲信号转化为0.2～1bar的气信号，该信号将作为气动控制仪的实际设定值。气动控制仪将比较压力变送器从压仓采集来的气压信号。
当实际值比实际设定值高时，排气阀将被打开，压仓排气(气压下降)；当实际值比实际设定值低时，进气阀将被打开，压仓进气(气压上升)。
本发明的电控部分、气动控制部分、进排气控制部分均可以进行改造形成独立的保压系统，所以本发明对于日后的改造和维修非常方便。
Claims (5)
1.一种电气联合控制型盾构保压系统，其特征在于：电气联合控制型盾构保压系统包括电控部分、气动控制部分、进排气控制部分和舱压监测部分；
电控部分用于对盾构机实行远程控制操作和数字通信，并记录盾构机实时参数数据；
气动控制部分用于接收电控部分发送的脉冲信号，并转换成气压信号控制气动控制部分的设定值，同时接收实际舱压压力值，并将设定值与实际舱压压力值进行比较、控制；
进排气控制部分用于接收气动控制部分的控制信号，控制盾构机舱压的排气和进气；
舱压监测部分用于将实际舱压值转换成电流信号并反馈到主控室。
2.如权利要求1所述的电气联合控制型盾构保压系统，其特征在于：气动部分与电控部分通过脉冲电磁阀衔接。
3.如权利要求1所述的电气联合控制型盾构保压系统，其特征在于：电控部分包括电子工业控制器，气动控制部分包括气动马达和气动控制仪，进排气控制部分包括进气调节阀和排气调节阀，舱压监测部分由气-电转换器和压力变送器组成；压力变送器安装在盾构机的工作舱上，进气调节阀安装在盾构机的主管道的进气口，排气调节阀安装在盾构机主管道的排气口，将压力变送器的输出口与气动控制仪的输入口连接，气动控制仪的控制口与气动马达的输出口连接，气动马达的脉冲输入口与脉冲电磁阀相连，电子工业控制器连接在脉冲电磁阀上，气动控制仪的出气口连接至进气调节阀和排气调节阀。
4.如权利要求3所述的电气联合控制型盾构保压系统，其特征在于：电控部分还包括报警装置，当盾构机的保压系统发生故障时，电子工业控制器发送报警电信号，报警装置接收报警电信号并立刻发出报警信号。
5.如权利要求4所述的电气联合控制型盾构保压系统，其特征在于：报警装置接收的报警电信号通过气电转换器转换成报警装置的故障报警喇叭的输出信号，并将信号通过故障报警喇叭传递给工作人员。
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|---|---|
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107420109A (zh) * | 2017-08-11 | 2017-12-01 | 中国铁建重工集团有限公司 | 一种用于泥水平衡盾构机的自动保压系统及盾构机 |
| CN109469658A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-03-15 | 中铁工程装备集团有限公司 | 一种气垫式泥水平衡快速响应双并联调节系统 |
| CN110850906A (zh) * | 2019-09-29 | 2020-02-28 | 中国人民解放军63660部队 | 一种工作于强电磁辐射环境中的远程气路自动控制系统 |
| CN112177619A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-05 | 中铁隧道局集团有限公司 | 一种泥水盾构双作用气体保压控制系统 |
| KR20210056416A (ko) * | 2018-09-17 | 2021-05-18 | 차이나 레일웨이 컨스트럭션 헤비 인더스트리 코퍼레이션 리미티드 | 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템 및 이수식 쉴드 머신 |
| CN114135790A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-04 | 中铁隧道局集团有限公司 | 一种全电控智能互联盾构保压系统 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06185286A (ja) * | 1992-12-21 | 1994-07-05 | Shimizu Corp | シールド掘削機及びその方向制御方法 |
| CN1560482A (zh) * | 2004-03-12 | 2005-01-05 | 浙江大学 | 采用比例流量压力复合控制的盾构掘进机液压推进系统 |
| CN1707068A (zh) * | 2004-06-08 | 2005-12-14 | 广东工业大学 | 惯性能再利用的盾构土压平衡系统及控制方法 |
| CN201354640Y (zh) * | 2008-12-09 | 2009-12-02 | 中铁隧道集团隧道设备制造有限公司 | 一种盾构机开挖舱压力平衡的自动控制系统 |
| RU2405937C1 (ru) * | 2009-08-03 | 2010-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ВНИКО" | Система контроля положения и управления движением мини-щита для строительства мини-тоннелей |
| CN101943003A (zh) * | 2010-08-16 | 2011-01-12 | 上海地铁盾构设备工程有限公司 | 基于探地雷达的盾构施工系统 |
| CN202194668U (zh) * | 2011-08-30 | 2012-04-18 | 中国铁建重工集团有限公司 | 一种盾构机用空气自动保压系统 |
| CN103615256A (zh) * | 2013-12-06 | 2014-03-05 | 湖南大学 | 一种微型盾构机土压平衡控制系统及控制方法 |
| CN103821529A (zh) * | 2014-03-12 | 2014-05-28 | 上海市机械施工集团有限公司 | 矩形盾构机土压平衡控制系统及其方法 |
| JP2014125853A (ja) * | 2012-12-27 | 2014-07-07 | Hitachi Zosen Corp | トンネル掘進機の掘削状況監視システム |
| CN203891890U (zh) * | 2014-05-27 | 2014-10-22 | 中铁十九局集团轨道交通工程有限公司 | 富水地层中的盾构机水压气压平衡控制系统 |
| CN104343457A (zh) * | 2013-07-29 | 2015-02-11 | 昌永生 | 一种全断面硬岩掘进机控制系统 |
-
2015
- 2015-10-10 CN CN201510652495.0A patent/CN105221159B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06185286A (ja) * | 1992-12-21 | 1994-07-05 | Shimizu Corp | シールド掘削機及びその方向制御方法 |
| CN1560482A (zh) * | 2004-03-12 | 2005-01-05 | 浙江大学 | 采用比例流量压力复合控制的盾构掘进机液压推进系统 |
| CN1707068A (zh) * | 2004-06-08 | 2005-12-14 | 广东工业大学 | 惯性能再利用的盾构土压平衡系统及控制方法 |
| CN201354640Y (zh) * | 2008-12-09 | 2009-12-02 | 中铁隧道集团隧道设备制造有限公司 | 一种盾构机开挖舱压力平衡的自动控制系统 |
| RU2405937C1 (ru) * | 2009-08-03 | 2010-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ВНИКО" | Система контроля положения и управления движением мини-щита для строительства мини-тоннелей |
| CN101943003A (zh) * | 2010-08-16 | 2011-01-12 | 上海地铁盾构设备工程有限公司 | 基于探地雷达的盾构施工系统 |
| CN202194668U (zh) * | 2011-08-30 | 2012-04-18 | 中国铁建重工集团有限公司 | 一种盾构机用空气自动保压系统 |
| JP2014125853A (ja) * | 2012-12-27 | 2014-07-07 | Hitachi Zosen Corp | トンネル掘進機の掘削状況監視システム |
| CN104343457A (zh) * | 2013-07-29 | 2015-02-11 | 昌永生 | 一种全断面硬岩掘进机控制系统 |
| CN103615256A (zh) * | 2013-12-06 | 2014-03-05 | 湖南大学 | 一种微型盾构机土压平衡控制系统及控制方法 |
| CN103821529A (zh) * | 2014-03-12 | 2014-05-28 | 上海市机械施工集团有限公司 | 矩形盾构机土压平衡控制系统及其方法 |
| CN203891890U (zh) * | 2014-05-27 | 2014-10-22 | 中铁十九局集团轨道交通工程有限公司 | 富水地层中的盾构机水压气压平衡控制系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王宁: "由一次事故谈泥水加压平衡盾构机保压系统电气plc设计的安全性", 《科技创新与应用》 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107420109A (zh) * | 2017-08-11 | 2017-12-01 | 中国铁建重工集团有限公司 | 一种用于泥水平衡盾构机的自动保压系统及盾构机 |
| KR20210056416A (ko) * | 2018-09-17 | 2021-05-18 | 차이나 레일웨이 컨스트럭션 헤비 인더스트리 코퍼레이션 리미티드 | 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템 및 이수식 쉴드 머신 |
| KR102528459B1 (ko) | 2018-09-17 | 2023-05-02 | 차이나 레일웨이 컨스트럭션 헤비 인더스트리 코퍼레이션 리미티드 | 쉴드 머신용 메인 드라이브 고압 실링 시스템 및 이수식 쉴드 머신 |
| CN109469658A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-03-15 | 中铁工程装备集团有限公司 | 一种气垫式泥水平衡快速响应双并联调节系统 |
| CN110850906A (zh) * | 2019-09-29 | 2020-02-28 | 中国人民解放军63660部队 | 一种工作于强电磁辐射环境中的远程气路自动控制系统 |
| CN112177619A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-05 | 中铁隧道局集团有限公司 | 一种泥水盾构双作用气体保压控制系统 |
| CN112177619B (zh) * | 2020-09-30 | 2022-03-15 | 中铁隧道局集团有限公司 | 一种泥水盾构双作用气体保压控制系统 |
| CN114135790A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-04 | 中铁隧道局集团有限公司 | 一种全电控智能互联盾构保压系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105221159B (zh) | 2017-05-24 |
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