CN107327304B - Tbm刀盘增压脱困液压控制系统 - Google Patents
Tbm刀盘增压脱困液压控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107327304B CN107327304B CN201710637945.8A CN201710637945A CN107327304B CN 107327304 B CN107327304 B CN 107327304B CN 201710637945 A CN201710637945 A CN 201710637945A CN 107327304 B CN107327304 B CN 107327304B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- variable pump
- pressurization
- control
- oil
- hydraulic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 claims description 17
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 55
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 11
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012407 engineering method Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 230000001568 sexual effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
- E21D9/108—Remote control specially adapted for machines for driving tunnels or galleries
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
- E21D9/1086—Drives or transmissions specially adapted therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
- Control Of Fluid Gearings (AREA)
- Shearing Machines (AREA)
Abstract
本发明公开了一种TBM刀盘增压脱困液压控制系统，包括控制组件、刀盘驱动组件、主控制油路和增压控制油路；控制组件包括工控机、PLC控制单元和信息反馈单元；刀盘驱动组件包括与TBM刀盘对应连接的液压马达、扭矩传感器和减速器；主控制油路包括依次相连的主控变频器、主控油路电机和主变量泵，增压控制油路包括依次连接的增压变频器、增压油路电机和增压变量泵。本发明实现了系统闭环反馈控制，使刀盘的工作状态同主变量泵、增压变量泵的控制及液压马达的排量相适应，当刀盘已经被卡或有被卡趋势时，迅速启动增压变量泵，使主变量泵和增压变量泵同时工作，增大压马达排量，通过瞬时的大扭矩对刀盘进行脱困。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工设备控制系统技术领域，具体涉及一种TBM刀盘增压脱困液压控制系统。
背景技术
随着隧道及地下空间工程的大发展，TBM工法以其较高的施工效率和施工的安全性被越来越多的在城市地铁隧道、引水供水隧道、穿江越海隧道、电力电讯及供气等工程中使用。刀盘驱动系统作为TBM动力关键系统为刀盘破岩提供扭矩，经典的刀盘驱动方式主要有液压驱动和变频电机驱动两种方式。但在施工冲击载荷剧烈的状况下，液压驱动由于整个液压系统的平稳性优势应用相对较多。由于隧道及地下空间工程的复杂性及不可预见性，特别是当遭遇断层破碎带工况下，TBM施工过程中刀盘极容易被卡死。TBM刀盘一旦被卡死，后续处理不仅耗费巨大的工程处理成本而且严重的影响隧道施工工期。因此无论是针对现有已经服役的TBM刀盘泵控系统的改造，还是针对TBM被卡刀盘进行的脱困处理，设计出一种实用的液压脱困泵控系统是十分必要的。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中TBM刀盘在复杂工况下掘进被卡及脱困的问题及现有服役的TBM刀盘增压脱困液压回路改造问题，提供了一种TBM刀盘增压脱困液压控制系统。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
设计一种TBM刀盘增压脱困液压控制系统，包括控制组件、刀盘驱动组件、主控制油路和增压控制油路；
所述控制组件包括依次连接的工控机、PLC控制单元和信息反馈单元；所述刀盘驱动组件包括与TBM刀盘对应连接的液压马达、扭矩传感器和减速器，所述扭矩传感器与所述信息反馈单元对应电连接；
所述主控制油路包括依次相连的主控变频器、主控油路电机和主变量泵，所述主控变频器与所述PLC控制单元对应连接，所述主变量泵的吸油口连通到油箱，所述主变量泵的出油口通过主油路连接到电磁换向阀，在所述主变量泵与电磁换向阀之间依次设有压力表、检修阀和主油路单向阀；所述电磁换向阀的出油口与所述液压马达的进油口对应连接，所述液压马达的回油口通过所述电磁换向阀连通到油箱；
所述增压控制油路包括依次连接的增压变频器、增压油路电机和增压变量泵，所述增压变频器与所述PLC控制单元对应连接，所述增压变量泵的吸油口联通到油箱，所述增压变量泵的出油口通过增压油路单向阀连接到所述主油路中压力表之前的位置。
在上述技术方案中，刀盘正常工作时，主控变频器控制主控油路电机工作，主控油路电机驱动主变量泵出油，油箱中的液压油通过主油路经电磁换向阀输送至液压马达，液压马达驱动刀盘旋转。扭矩传感器实时检测刀盘扭矩变化，当刀盘被卡或者有被卡趋势时，将检测到的信号传输给信息反馈单元，给信息反馈单元收到信号并反馈给PLC控制单元，PLC控制单元迅速启动增压变频器，带动增压油路电机工作，增压油路电机驱动增压变量泵出油，油箱中的液压油通过增压油路单向阀输送至主油路，在主油路形成高压油路，此时主变量泵和增压变量泵同时工作，高压油路通过电磁换向阀流向液压马达，同步增大液压马达排量形成较大的脱困扭矩，驱动刀盘恢复旋转。
优选的，所述主变量泵的出油口还连接有溢流阀。溢流阀起到定压溢流作用和安全保护作用，保证主控制油路的安全。
优选的，在所述主油路单向阀与电磁换向阀之间设有流量传感器，所述流量传感器与所述信息反馈单元对应电连接。通过流量传感器可以监控主油路中瞬时流量的变化，当流量异常时及时反馈给控制组件，控制系统根据情况作出反应，来保证整个控制系统的安全。
优选的，所述刀盘驱动组件为两组或两组以上，每组刀盘驱动组件中的液压马达并联，同步驱动TBM刀盘旋转。多组刀盘驱动组件能够提供更大的驱动力，有利于刀盘的迅速脱困恢复旋转。
优选的，所述刀盘驱动组件为四组，所述电磁换向阀为三位四通电磁换向阀，所述电磁换向阀的出油口分别与每组刀盘驱动组件中的液压马达的进油口对应连接。可根据设置的刀盘驱动组件的数量来选择对应规格的电磁换向阀，实现更好的油路控制。
优选的，所述主变量泵和增压变量泵的吸油口分别连接有过滤器，所述过滤器设置在油箱内。过滤器能够保证主控制油路和增压控制油路的液压油的清洁。
本发明的有益效果在于：
本发明TBM刀盘增压脱困液压控制系统能够实时检测刀盘扭矩变化，当发现刀盘负载扭矩增大，刀盘有被卡趋势时，结合扭矩控制器反馈的参数，能够瞬时开启增压油路电机，驱动增压变量泵工作，增大主控制油路油量、油压和液压马达的速度，同步增大液压马达排量形成较大的脱困扭矩，实现刀盘瞬间大扭矩脱困。本发明还适用于刀盘已经被卡时进行脱困的情况，在现有TBM刀盘液压驱动系统改造中也同样适用。
附图说明
图1是本发明TBM刀盘增压脱困液压控制系统的结构示意图；
图中标号：1为主控油路电机，2为主控变频器，3为油箱，4、7为过滤器，5为主变量泵，6为溢流阀，8为增压变量泵，9为增压油路电机，10为增压变频器，11为增压油路单向阀，12为压力表，13为检修阀，14为主油路单向阀，15为流量传感器，16为电磁换向阀，17为液压马达，18为扭矩传感器，19为减速器，20为信息反馈单元，21为PLC控制单元，22为工控机；A为主变量泵5的出油口，B为增压变量泵的出油口，B1为液压马达的进油口，A1为液压马达的回油口，P为电磁换向阀的回油口，T1为主油路单向阀的进油口，P1为主油路单向阀的出油口，T2为增压油路单向阀的进油口，P2为增压油路单向阀的出油口。
具体实施方式
下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。在以下实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件。
实施例1：一种TBM刀盘增压脱困液压控制系统，参见图1，包括控制组件、刀盘驱动组件、主控制油路和增压控制油路。
控制组件包括依次连接的工控机22、PLC控制单元21和信息反馈单元20；刀盘驱动组件包括与TBM刀盘对应连接的液压马达17、扭矩传感器18和减速器19，扭矩传感器18与信息反馈单元20对应电连接；其中，刀盘驱动组件可根据具体情况设置多组，本实施例中设置了四组刀盘驱动组件，各组中的液压马达并联，同步驱动TBM刀盘旋转。
主控制油路包括依次相连的主控变频器2、主控油路电机1和主变量泵5，主控变频器2与PLC控制单元21对应连接，由PLC控制单元21进行控制。主变量泵5的吸油口与过滤器4相连接，过滤器4设置在油箱3内。主变量泵的出油口A通过主油路连接到电磁换向阀16，在主变量泵5与电磁换向阀16之间的油路上依次设有压力表12、检修阀13、主油路单向阀14和流量传感器15，流量传感器15与信息反馈单元20对应电连接，主变量泵5的出油口还连接有溢流阀6；电磁换向阀16为三位四通电磁换向阀，电磁换向阀16的出油口分别与每组刀盘驱动组件中的液压马达17的进油口B1对应连接，液压马达17的回油口A1通过电磁换向阀16连通到油箱3。
增压控制油路包括依次连接的增压变频器10、增压油路电机9和增压变量泵8，增压变频器10与PLC控制单元21对应连接，由PLC控制单元21进行控制。增压变量泵8的吸油口与过滤器7相连接，过滤器7设置在油箱内。增压变量泵的出油口B通过增压油路单向阀11连接到主油路中压力表12之前的位置。
实施例1中的TBM刀盘增压脱困液压控制系统的具体工作方式为：
工控机22、PLC控制单元21实现对整个系统的控制，当TBM刀盘正常工作时，只运行主控制主油路，主控变频器2控制主控油路电机1，驱动主变量泵5工作，将油箱3中的液压油抽送至主油路，液压油经主变量泵的出油口A流出，经过主油路单向阀14的进油口T1、出油口P1到达电磁换向阀16。本实施例中的刀盘驱动组件为四组，电磁换向阀16为三位四通电磁换向阀，液压油经由电磁换向阀16通过液压马达的进油口B1进入各液压马达，各组中的液压马达并联，同步驱动TBM刀盘旋转，液压马达中剩余的液压油的经回油口A1流向电磁换向阀16，经电磁换向阀16的出油口P回流到油箱3中。其中，主油路单向阀14能够保证液压油在主油路中不回流，压力表12用于检测主油路中的压力，流量传感器15用于监控主油路中瞬时流量的变化，并将检测到的信号传输给信息反馈单元20，当系统流量超过预警数值时，通过信息反馈单元20的指令判断，PLC控制单元21发出信号，使主控油路电机1急停，实现整个系统的过载保护。
刀盘控制组件中的扭矩传感器18能够实时监测TBM刀盘的扭矩变化，并将监测信号传输给信息反馈单元20，当刀盘被卡，或者刀盘负载扭矩增大、有被卡的趋势时，通过扭矩传感器18反馈的信号，PLC控制单元21发出指令，迅速启动增压变频器10，控制增压油路电机9工作，驱动增压变量泵8，将油箱3中的液压油抽送至增压油路，液压油经增压油路单向阀11的进油口T2、出油口P2流向主油路，在主油路中形成高压油路。增压油路单向阀11能够保证主油路和增压油路的液压油无干涉。从增压油路汇入主油路的高压液压油，经主油路流向电磁换向阀16进入各液压马达，同步增大液压马达排量，形成较大的脱困扭矩，驱动刀盘恢复旋转。
本发明实现了系统闭环反馈控制，使刀盘的工作状态同主变量泵、增压变量泵的控制及液压马达的排量相适应，当刀盘已经被卡或有被卡趋势时，迅速启动增压变量泵，使主变量泵和增压变量泵同时工作，增大压马达排量，通过瞬时的大扭矩对刀盘进行脱困。本发明还可应用于现有的TBM刀盘控制系统的改造升级上，操作性强、适用范围广。
上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。
Claims (6)
1.一种TBM刀盘增压脱困液压控制系统，其特征在于，包括控制组件、刀盘驱动组件、主控制油路和增压控制油路；
所述控制组件包括依次连接的工控机、PLC控制单元和信息反馈单元；所述刀盘驱动组件包括与TBM刀盘对应连接的液压马达、扭矩传感器和减速器，所述扭矩传感器与所述信息反馈单元对应电连接；
所述主控制油路包括依次相连的主控变频器、主控油路电机和主变量泵，所述主控变频器与所述PLC控制单元对应连接，所述主变量泵的吸油口连通到油箱，所述主变量泵的出油口通过主油路连接到电磁换向阀，在所述主变量泵与电磁换向阀之间依次设有压力表、检修阀和主油路单向阀；所述电磁换向阀的出油口与所述液压马达的进油口对应连接，所述液压马达的回油口通过所述电磁换向阀连通到油箱；
所述增压控制油路包括依次连接的增压变频器、增压油路电机和增压变量泵，所述增压变频器与所述PLC控制单元对应连接，所述增压变量泵的吸油口连通 到油箱，所述增压变量泵的出油口通过增压油路单向阀连接到所述主油路中压力表之前的位置。
2.根据权利要求1所述的TBM刀盘增压脱困液压控制系统，其特征在于，所述主变量泵的出油口还连接有溢流阀。
3.根据权利要求1所述的TBM刀盘增压脱困液压控制系统，其特征在于，在所述主油路单向阀与电磁换向阀之间设有流量传感器，所述流量传感器与所述信息反馈单元对应电连接。
4.根据权利要求1所述的TBM刀盘增压脱困液压控制系统，其特征在于，所述刀盘驱动组件为两组或两组以上，每组刀盘驱动组件中的液压马达并联，同步驱动TBM刀盘旋转。
5.根据权利要求4所述的TBM刀盘增压脱困液压控制系统，其特征在于，所述刀盘驱动组件为四组，所述电磁换向阀为三位四通电磁换向阀，所述电磁换向阀的出油口分别与每组刀盘驱动组件中的液压马达的进油口对应连接。
6.根据权利要求1所述的TBM刀盘增压脱困液压控制系统，其特征在于，所述主变量泵和增压变量泵的吸油口分别连接有过滤器，所述过滤器设置在油箱内。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710637945.8A CN107327304B (zh) | 2017-07-31 | 2017-07-31 | Tbm刀盘增压脱困液压控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710637945.8A CN107327304B (zh) | 2017-07-31 | 2017-07-31 | Tbm刀盘增压脱困液压控制系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107327304A CN107327304A (zh) | 2017-11-07 |
| CN107327304B true CN107327304B (zh) | 2018-12-14 |
Family
ID=60199491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710637945.8A Expired - Fee Related CN107327304B (zh) | 2017-07-31 | 2017-07-31 | Tbm刀盘增压脱困液压控制系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107327304B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107152286A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-09-12 | 中船重型装备有限公司 | 一种用于盾构机的刀盘变频控制柜电驱扭矩脱困系统及方法 |
| CN109538231B (zh) * | 2018-12-17 | 2023-11-21 | 中铁工程装备集团隧道设备制造有限公司 | 悬臂掘进机数字智能化液压系统及控制方法 |
| CN110486027B (zh) * | 2019-09-06 | 2021-03-19 | 盾构及掘进技术国家重点实验室 | 一种采用冗余控制的盾构机液压推进系统 |
| CN113374493B (zh) * | 2021-07-15 | 2023-11-24 | 中铁二十三局集团有限公司 | 顶管机刀盘结构、顶管机及刀头缠绕异物清除方法 |
| CN113847048A (zh) * | 2021-10-09 | 2021-12-28 | 浙江大学 | 一种多泵电控协同的掘进机刀盘驱动伺服控制系统与控制方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102305082A (zh) * | 2011-07-23 | 2012-01-04 | 中铁十二局集团第二工程有限公司 | 一种盾构机在风化槽中脱困及刀盘修复的方法 |
| CN202690067U (zh) * | 2012-06-15 | 2013-01-23 | 南车资阳机车有限公司 | 直径两米盾构机刀盘脱困系统 |
| CN104806259A (zh) * | 2015-05-27 | 2015-07-29 | 上海绿地建设(集团)有限公司 | 盾构始发阶段刀盘在冻土中快速脱困的施工方法 |
| CN105863658A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-08-17 | 浙江大学 | 一种基于全局扭矩主从控制的tbm刀盘混合驱动系统 |
-
2017
- 2017-07-31 CN CN201710637945.8A patent/CN107327304B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102305082A (zh) * | 2011-07-23 | 2012-01-04 | 中铁十二局集团第二工程有限公司 | 一种盾构机在风化槽中脱困及刀盘修复的方法 |
| CN202690067U (zh) * | 2012-06-15 | 2013-01-23 | 南车资阳机车有限公司 | 直径两米盾构机刀盘脱困系统 |
| CN104806259A (zh) * | 2015-05-27 | 2015-07-29 | 上海绿地建设(集团)有限公司 | 盾构始发阶段刀盘在冻土中快速脱困的施工方法 |
| CN105863658A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-08-17 | 浙江大学 | 一种基于全局扭矩主从控制的tbm刀盘混合驱动系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107327304A (zh) | 2017-11-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107327304B (zh) | Tbm刀盘增压脱困液压控制系统 | |
| CN103148031B (zh) | 一种液压动臂回路节能控制系统 | |
| CN101598232B (zh) | 控制阀电液驱动器 | |
| CN103032411B (zh) | 一种大型卷板机液压马达故障在线实时监测方法和装置 | |
| CN104632794A (zh) | 直驱式液压启闭机电液伺服系统 | |
| CN107575424A (zh) | 一种应急释放液压系统 | |
| CN102094627B (zh) | 一种井口液压信号发生装置及其操作方法 | |
| CN108383039A (zh) | 一种节能型步进式升降机构液压控制系统 | |
| CN103982181A (zh) | 一种采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统及控制方法 | |
| CN102493523B (zh) | 一种新型挖掘机限流控制系统 | |
| CN105351293A (zh) | 一种被动容积同步系统的能量回收系统 | |
| CN203612864U (zh) | 一种液压绞车恒张力控制装置 | |
| CN205446224U (zh) | 恒定背压直驱式电液伺服系统 | |
| CN106545548A (zh) | 基于共直流母线技术的多泵多马达耐久性试验装置及方法 | |
| CN105649639B (zh) | 一种盾构隧道掘进机混合驱动系统及其控制方法 | |
| CN105805067A (zh) | 一种钢支撑轴力多点同步施加装置 | |
| CN207406274U (zh) | 桩机工作装置液压限速系统 | |
| CN106337849A (zh) | 一种trt机组静叶直驱式电液伺服控制系统 | |
| CN206857944U (zh) | 一种节能型液压扶梯 | |
| CN102267673A (zh) | 一种测井绞车电传动控制系统及方法 | |
| CN210087706U (zh) | 刮板输送机液压离合器液压控制装置 | |
| CN102032225A (zh) | 一种连续油管径向钻井设备的液压系统 | |
| CN205446286U (zh) | 一种新型变量柱塞油泵双控装置 | |
| CN104378032A (zh) | 长管路液压发电机组控制装置 | |
| CN110450851A (zh) | 一种电动液压助力转向泵控制器检测系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20181214 Termination date: 20200731 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |