CN106894978A - 一种盾构机清洗系统中增压泵的保护装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盾构机清洗系统中增压泵的保护装置及其控制方法，包括用于调节增压泵出水压力的溢流阀，用于实时检测主水路通道水流量的流量检测开关，用于实时检测主水路通道内水压力大小的压力传感器，具有计时器模块的控制器，控制器用于接收流量检测开关和压力传感器实时检测的数据，并根据该检测的数据配合计时器计时来控制增压泵和溢流阀工作。本发明目的在于保护增压泵，防止增压泵长时间憋压工作，造成增压泵发热损坏，同时起到节约能源的作用。
Description
技术领域
本发明涉及盾构机技术领域，特别涉及一种盾构机清洗系统中增压泵的保护装置及其控制方法。
背景技术
盾构机常用于地铁隧道、海底隧道、公路隧道等的掘进，是一种自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降和在地下开挖时不影响地面交通的隧洞施工机械。
盾构机具有内循环水和外循环水，外循环水主要用于冷却内循环水和液压油箱。外循环水通过隧道外的水塔供水，水塔内的水经隧道外增压泵将外水送入盾构最后一节拖车上的水管卷筒，然后经内循环水板式冷却器、液压油箱板式冷却器后，回水由水管卷筒送到洞外。
盾构机的水清洗系统通过其主水路通道从外循环水回水处旁接，主水路通道具有增压泵，通过增压泵二次加压，达到所需要的压力后通过多条支路水路通道分别提供给刀盘喷水装置、皮带机清洗装置、备用用水装置和水汽装置等，各支路水路通道则通过电控阀门来控制通断。
在盾构掘进施工过程中，比如，为防止刀盘产生泥饼结块，简单依靠外循环回水水压5bar左右（bar为盾构机领域内的通用单位1bar=0.1MPa），是不足以保证将附着在刀盘表面的泥饼冲洗干净，往往需要通过启动增压泵进行二次增压（20bar左右）实现盾构机水清洗系统的清洗功能；再比如，如果出渣土为粘土性质，为防止输送皮带产生大量的粘土附着，也需要通过启动增压泵来进行高压水冲洗。当水清洗系统没有进行工作时，需进行以下两个步骤：1、关闭喷水的控制指令，控制单元往往设置在控制室内上位机的触控面板内，用于关闭相应支路水路通道的电控阀门；2、工作人员手动关闭增压泵的控制按钮；但在实际工作中，工作人员往往忽略了步骤2，忘记关闭增压泵，易造成增压泵长时间憋压运行，造成增压泵发热损坏，同时增加了功率损耗，浪费能源。
鉴于此，本发明人为此研制出一种盾构机清洗系统中增压泵的保护装置及其控制方法，有效的解决了上述问题，本案由此产生。
发明内容
本发明提供的一种盾构机清洗系统中增压泵的保护装置及其控制方法，目的在于保护增压泵，防止增压泵长时间憋压工作，造成增压泵发热损坏，同时起到节约能源的作用。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种盾构机清洗系统中增压泵的保护装置，包括
溢流阀，安装于盾构机清洗系统的主水路通道处并且并联旁接于增压泵，用于调节增压泵出水压力；
流量检测开关，安装于主水路通道位于增压泵和溢流阀之后的位置处，用于实时检测主水路通道的水流量；
压力传感器，安装于主水路通道位于增压泵和溢流阀之后的位置处，用于实时检测主水路通道内水的压力大小；
控制器，具有计时器模块，并分别与增压泵、溢流阀、流量检测开关和压力传感器电连接，用于接收流量检测开关和压力传感器实时检测的数据，并根据接收到的所述数据判断增压泵处于憋压工作时，先控制溢流阀降低增压泵出水压力并保压一段时间后再关停增压泵。
还包括单向阀，安装于在主水路通道位于增压泵和溢流阀之后的位置处。
所述流量检测开关安装于主水路通道位于单向阀之前的位置处。
所述压力传感器安装于主水路通道位于单向阀之后的位置处。
还包括报警器，安装于盾构机驾驶室内，配置为和控制器电连接，控制器用于控制报警器工作。
采用上述方案后，本发明通过增加流量检测开关和压力传感器来判断主水路通道中的用水情况，确定盾构机是否在清洗用水，来判断增压泵是否憋压工作，当判断增压泵处于憋压工作时，先控制溢流阀降低增压泵出水压力并保压一段时间后再关停增压泵，从而起到防止增压泵长时间憋压工作，具有保护增压泵的作用，同时还节约了能源。又通过保压一段时间来保证在该时间段接到新的用水指令时，增压泵出口的水压能迅速提高至所需压力，提高响应速度。
上述一种盾构机清洗系统中增压泵保护装置的控制方法，控制过程为：
S1控制器接到清洗用水指令时，控制增压泵工作；
S2流量检测开关实时检测主水路通道内的水流量，压力传感器实时检测主水路通道内的水压力；
S3控制器接收到流量检测开关检测的流量为零，并且压力传感器检测的水压处于增压泵泵送最大压力值P1时，计时器开始计时T1时间，当T1时间内流量增大，控制器确定盾构机处于间歇性清洗用水，则回到步骤S2；
当T1时间内流量和压力依旧不变时，控制器确定盾构机未处于间歇性清洗用水，控制器则改变溢流阀的开度至设定值以降低增压泵出口的水压至P2，并继续下述步骤；
S4计时器开始计时T2时间，当T2时间内控制器又接到清洗用水指令时，控制溢流阀的开度复位，并回到步骤S2；
当T2时间内控制器未接到清洗用水指令时，控制器确定盾构机暂无需使用清洗用水，控制器关闭增压泵，并控制溢流阀的开度复位。
步骤S3中当T1时间内流量和压力依旧不变时，控制器先控制报警器报警T3时间，T3时间后，控制器再执行改变溢流阀的开度。
在所述T3时间内控制器又接到清洗用水指令时，停止报警并回到步骤S2。
所述T2大于T1。
上述控制方法能够更好的适应盾构机的使用需求，该控制方法先检测T1时间来确定增压泵是否处于间歇性用水，如果是间歇性用水则不变化；如果不是间歇性用水，则确定增压泵处于憋压工作状态，降低水压并保压一段时间T2，以减少增压泵的功率，同时在该时间段接到新的用水指令时保证水压能迅速提高至所需压力；超过该保压时间T2，则确定盾构机暂时无需使用清洗用水，关闭增压泵，并控制溢流阀的开度复位。
附图说明
图1是本实施例水路的结构示意图；
图2是本实施例的结构框图；
图3是本实施例的控制过程图。
标号说明
主水路通道10，溢流阀1，流量检测开关2，压力传感器3，控制器4，单向阀5，报警器6，增压泵7。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
如图1-2所示，是本发明揭示的一种盾构机清洗系统中增压泵的保护装置，包括溢流阀1、流量检测开关2、压力传感器3、控制器4、单向阀5和报警器6。
溢流阀1安装于盾构机清洗系统的主水路通道10处，并且并联旁接于主水路通道10入口处的增压泵7，用于调节增压泵7的出水压力。
流量检测开关2安装于主水路通道10位于增压泵7和溢流阀1之后的位置处，用于实时检测主水路通道10的水流量。压力传感器3安装于主水路通道10位于增压泵7和溢流阀1之后的位置处，用于实时检测主水路通道10内水的压力大小。
控制器4具有计时器模块，并分别与增压泵7、溢流阀1、流量检测开关2和压力传感器3电连接，控制器4用于接收流量检测开关2和压力传感器3实时检测的数据，并根据接收到的上述数据判断，增压泵7处于憋压工作时，先控制溢流阀1降低增压泵7出水压力并保压一段时间后再关停增压泵7，具体控制过程如下述控制方法所述。
本实施例通过增加流量检测开关2和压力传感器3来判断主水路通道10中的清洗用水情况，确定盾构机是否在清洗用水，来判断增压泵7是否憋压工作，当判断增压泵7处于憋压工作时，先控制溢流阀1降低增压泵7出水压力并保压一段时间后再关停增压泵7，从而起到防止增压泵7长时间憋压工作，具有保护增压泵7的作用，同时还节约了能源，又通过保压一段时间来保证在该时间段接到新的用水指令时，增压泵7出口处的水压能迅速提高至所需压力，提高响应速度。
为了进一步提高响应速度，在主水路通道10位于增压泵7和溢流阀1之后的位置处安装有单向阀5，因此在溢流阀1降低增压泵7出水压力并保压一段时间的过程中，由于单向阀5的存在，使得单向阀5之后主水路通道10内的水压一直处于高水压状态，因此在接到新的用水指令时，主水路通道10马上能够响应，此时单向阀5之后主水路通道10内的水压下降，增压泵7处的水压上升，待单向阀5两端水压相等之后，单向阀5即可打开，增大单向阀5之后主水路通道10内的水压。
由于主水路通道10长度较长，在每节拖车之间采用软管相连，主水路通道10内的水流不稳定，因此特将将单向阀5安装在主水路通道10位于流量检测开关2之后的位置处，有利于准确的检测增压泵7是否处于憋压工作。压力传感器3则安装于主水路通道10位于单向阀5之后的位置处，以准确的反应出主水路通道10内的实际水压情况。
还包括安装于盾构机驾驶室内的报警器6，报警器6配置为和控制器4电连接，当控制器4检测到增压泵7憋压工作时，控制器4控制报警器6工作。
再结合图3所示，还提供了上述一种盾构机清洗系统中增压泵保护装置的控制方法，控制过程为：
S1控制器4接到清洗用水指令时，控制增压泵7启动工作。
S2流量检测开关2实时检测主水路通道10内的水流量，压力传感器3实时检测主水路通道10内的水压力。
S3控制器4接收到流量检测开关2检测的流量为零，并且压力传感器3检测的水压处于增压泵7泵送最大压力值P1为20bar时，计时器开始计时T1为20S的时间，当20S时间内流量增大，控制器4确定盾构机处于间歇性清洗用水，则回到步骤S2。
当20S时间内流量和压力依旧不变时，控制器4确定盾构机未处于间歇性清洗用水，控制器4先控制报警器6报警T3为5S的时间，如果5S内控制器接到清洗用水指令，则回到S2；如果在该5S内盾构司机手动关闭增压泵7，那么增压泵7停止工作，等待重新接到清洗用水指令从S1开始。如果5S内没手动关闭，5S时间后，控制器4则改变溢流阀1的开度至设定值，直至压力传感器3检测到水压下降至P2为8bar（为大概值）时停止，并继续下述步骤。
S4计时器开始计时的时间，当10min时间内控制器4又接到清洗用水指令时，控制溢流阀1的开度复位以恢复增压泵7出口的水压至20bar，并回到步骤S2；
当T2时间内控制器4未接到清洗用水指令时，控制器4确定盾构机暂无需使用清洗用水，控制器4关闭增压泵7，并控制溢流阀1的开度复位。
本实施例提供的控制方法先检测T1为20S的时间来确定增压泵7是否处于间歇性用水，如果是间歇性用水则不变化；如果不是间歇性用水，则降低水压P2为8bar，并保持一段T2为10min的时间，以减少增压泵7的功率，同时保证在该10min的时间段内如果接到新的用水指令，水压能迅速提高至所需压力。超过该保持一段时间10min后，没有收到新的用水指令，则确定盾构机暂时无需使用清洗用水，关闭增压泵7并控制溢流阀1的开度复位。该控制方法能够更好的适应盾构机的使用需求。
以上仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的保护范围的限定。凡依本案的设计思路所做的等同变化，均落入本案的保护范围。
Claims (9)
1.一种盾构机清洗系统中增压泵的保护装置，其特征在于：包括
溢流阀，安装于盾构机清洗系统的主水路通道处并且并联旁接于增压泵，用于调节增压泵出水压力；
流量检测开关，安装于主水路通道位于增压泵和溢流阀之后的位置处，用于实时检测主水路通道的水流量；
压力传感器，安装于主水路通道位于增压泵和溢流阀之后的位置处，用于实时检测主水路通道内水的压力大小；
控制器，具有计时器模块，并分别与增压泵、溢流阀、流量检测开关和压力传感器电连接，用于接收流量检测开关和压力传感器实时检测的数据，并根据接收到的所述数据判断增压泵处于憋压工作时，先控制溢流阀降低增压泵出水压力并保压一段时间后再关停增压泵。
2.如权利要求1所述的一种盾构机清洗系统中增压泵的保护装置，其特征在于：还包括单向阀，安装于在主水路通道位于增压泵和溢流阀之后的位置处。
3.如权利要求2所述的一种盾构机清洗系统中增压泵的保护装置，其特征在于：所述流量检测开关安装于主水路通道位于单向阀之前的位置处。
4.如权利要求2所述的一种盾构机清洗系统中增压泵的保护装置，其特征在于：所述压力传感器安装于主水路通道位于单向阀之后的位置处。
5.如权利要求1所述的一种盾构机清洗系统中增压泵的保护装置，其特征在于：还包括报警器，安装于盾构机驾驶室内，配置为和控制器电连接，控制器用于控制报警器工作。
6.一种盾构机清洗系统中增压泵保护装置的控制方法，其特征在于，控制过程为：
S1控制器接到清洗用水指令时，控制增压泵工作；
S2流量检测开关实时检测主水路通道内的水流量，压力传感器实时检测主水路通道内的水压力；
S3控制器接收到流量检测开关检测的流量为零，并且压力传感器检测的水压处于增压泵泵送最大压力值P1时，计时器开始计时T1时间，当T1时间内流量增大，控制器确定盾构机处于间歇性清洗用水，则回到步骤S2；
当T1时间内流量和压力依旧不变时，控制器确定盾构机未处于间歇性清洗用水，控制器则改变溢流阀的开度至设定值以降低增压泵出口的水压至P2，并继续下述步骤；
S4计时器开始计时T2时间，当T2时间内控制器又接到清洗用水指令时，控制溢流阀的开度复位，并回到步骤S2；
当T2时间内控制器未接到清洗用水指令时，控制器确定盾构机暂无需使用清洗用水，控制器关闭增压泵，并控制溢流阀的开度复位。
7.如权利要求6所述的一种盾构机清洗系统中增压泵保护装置的控制方法，其特征在于：步骤S3中当T1时间内流量和压力依旧不变时，控制器先控制报警器报警T3时间，T3时间后，控制器再执行改变溢流阀的开度。
8.如权利要求7所述的一种盾构机清洗系统中增压泵保护装置的控制方法，其特征在于：在所述T3时间内控制器又接到清洗用水指令时，停止报警并回到步骤S2。
9.如权利要求6所述的一种盾构机清洗系统中增压泵保护装置的控制方法，其特征在于：所述T2大于T1。
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