CN109281676A - 一种适用于高海拔低气压的盾构机或tbm优化系统 - Google Patents

一种适用于高海拔低气压的盾构机或tbm优化系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于地下工程施工装置技术领域，具体的说是涉及一种适用于高海拔低气压的盾构机或TBM优化系统，主要是为了提供一种适用于高海拔低气压的盾构机或TBM优化系统，有效的保证盾构机或TBM在高海拔、低气压工况下的正常施工工艺和施工安全性要求，提供了一种适用于高海拔低气压的盾构机或TBM优化系统，包括在盾构机或TBM隧道掘进机上设置的电气优化系统、液压优化系统和润滑优化系统，所述的电气优化系统包括油浸式变压器，油浸式变压器采用外绝缘距离修正，所述的液压优化系统采用预压式油箱，且在润滑优化系统上设置有预加热装置，本发明提供的适用于高海拔低气压的盾构机或TBM优化系统，有效的保证了盾构机或TBM在高海拔、低气压工况下正常施工要求。

Description

一种适用于高海拔低气压的盾构机或TBM优化系统
技术领域
本发明属于地下工程施工装置技术领域；具体的说是涉及一种适用于高海拔低气压的盾构机或TBM优化系统。
背景技术
盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机，盾构的施工法是掘进机在掘进的同时构建或铺设隧道支撑性管片，其区别于敞开式施工工法；在国际上，广义的盾构机也可以用于岩石地层，只是区别于敞开式隧道掘进机；而在我国，习惯上将用于软土地层的隧道掘进机称为盾构机，将用于岩石地层的隧道掘进机称为TBM；盾构机在具体的施工工作过程中，根据其工作原理的不同一般分为手掘式盾构、挤压式盾构、半机械式盾构、机械式盾构，其中机械式盾构又包括气压式盾构、泥水加压盾构、土压平衡盾构、混合型盾构或异型盾构等；由于用盾构机或TBM在进行隧洞施工时具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞等优点，其被广泛的应用于我国现代化建设的地下施工工程中；盾构机或TBM由于自身结构的特点，其通常由盾体、刀盘、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备等各个系统组成，其结构是机、电、液、光、气等系统集成的工厂化流水线隧道施工装备；然而由于我国幅员辽阔，目前使用的盾构机或TBM大多使用在城市地铁建设或低海拔区域开发建设，但是随着我国改革开放的持续发展，在一千米以上的高海拔、低气压环境下，盾构机或TBM的建设使用也越来越多；由于盾构机或TBM整体机械的结构构造复杂，集机、电、液、光、气等系统组成于一体，所以通常设计使用的盾构机或TBM在高海拔、低气压区域使用时会出现较多问题。
发明内容
本发明的发明目的：
主要是为了提供一种适用于高海拔低气压的盾构机或TBM优化系统，有效的保证盾构机或TBM在高海拔、低气压工况下的正常施工工艺，有效的保证盾构机或TBM在高海拔、低气压工况下正常施工效率，有效的提高盾构机或TBM的整机安全施工使用性能，有效的降低工人的劳动强度，有效的降低企业的施工成本，有效的提高企业的经济效益。
本发明的技术方案为：
提供了一种适用于高海拔低气压的盾构机或TBM优化系统，包括在盾构机或TBM隧道掘进机上设置的电气优化系统、液压优化系统和润滑优化系统，所述的电气优化系统包括油浸式变压器，油浸式变压器采用外绝缘距离修正，油浸式变压器在海拔1000m以上时，以每上升100m为一个基础级，每一个基础级加大其本体空气绝缘间隙的1％； 所述的液压优化系统采用预压式油箱，在预压式油箱上设置有油箱加热装置；所述的润滑优化系统采用耐低温冷却剂，且在润滑优化系统上设置有预加热装置。
在预压式油箱的顶部设置有空气滤清器，同时在空气滤清器气路上配置有冷干机，在预压式油箱的顶部还设置有干燥空气进口。
在预压式油箱上设置的油箱加热装置沿预压式油箱箱体均布设置为多个，该油箱加热装置包括导热外壳体，在导热外壳体的内部设置有加热芯棒，在加热芯棒和导热外壳体之间还设置有惰性气体层。
在润滑优化系统上设置的预加热装置包括导热外壳体，在导热外壳体的内部设置有加热芯棒，在加热芯棒和导热外壳体之间设置有惰性气体层。
在加热芯棒和导热外壳体之间设置有惰性气体层为氮气层。
所述的油浸式变压器外绝缘距离修正包括引出端子表面套管的对地放电距离以及引出端子表面套管之间的相对距离。
所述的润滑优化系统采用的耐低温冷却剂为水乙二醇。
在盾构机和TBM隧道掘进机上设置的电气优化系统还包括其电气系统中的断路器，断路器均降容使用，选用断路器型号的额定电流高于正常工况下额定电流的50％～60％。
本发明的有益效果是：
本发明提供的适用于高海拔低气压的盾构机或TBM优化系统，不但有效的保证了盾构机或TBM在高海拔、低气压工况下的正常施工工艺，有效的保证了盾构机或TBM在高海拔、低气压工况下正常施工效率，而且有效的提高了盾构机或TBM的整机安全施工使用性能，有效的降低了工人的劳动强度，有效的降低了企业的施工成本，有效的提高了企业的经济效益。
附图说明
图1为本发明的预压式油箱的主视结构示意图；
图2为本发明的预压式油箱的俯视结构示意图；
图3为本发明的油箱加热装置的结构示意图。
图中；1为预压式油箱；2为油箱加热装置；3为空气滤清器；4为冷干机；5为干燥空气进口；6为导热外壳体；7为加热芯棒；8为惰性气体层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做出详细的描述。
如图1～3所示，提供了一种适用于高海拔低气压的盾构机或TBM优化系统，包括在盾构机或TBM隧道掘进机上设置的电气优化系统、液压优化系统和润滑优化系统，所述的电气优化系统包括油浸式变压器，油浸式变压器采用外绝缘距离修正，油浸式变压器在海拔1000m以上时，以每上升100m为一个基础级，每一个基础级加大其本体空气绝缘间隙的1％；所述的液压优化系统采用预压式油箱1，在预压式油箱上设置有油箱加热装置2；所述的润滑优化系统采用耐低温冷却剂，且在润滑优化系统上设置有预加热装置。
在预压式油箱的顶部设置有空气滤清器3，同时在空气滤清器气路上配置有冷干机4，在预压式油箱的顶部还设置有干燥空气进口5。
在预压式油箱上设置的油箱加热装置沿预压式油箱箱体均布设置为多个，该油箱加热装置包括导热外壳体6，在导热外壳体的内部设置有加热芯棒7，在加热芯棒和导热外壳体之间还设置有惰性气体层8。
在润滑优化系统上设置的预加热装置包括导热外壳体，在导热外壳体的内部设置有加热芯棒，在加热芯棒和导热外壳体之间设置有惰性气体层。
在加热芯棒和导热外壳体之间设置有惰性气体层为氮气层。
所述的油浸式变压器外绝缘距离修正包括引出端子表面套管的对地放电距离以及引出端子表面套管之间的相对距离。
所述的润滑优化系统采用的耐低温冷却剂为水乙二醇。
在盾构机和TBM隧道掘进机上设置的电气优化系统还包括其电气系统中的断路器，断路器均降容使用，选用断路器型号的额定电流高于正常工况下额定电流的50％～60％。
在具体的盾构机或TBM系统结构优化设置过程中，由于盾构机或TBM的施工具体工况为高海拔、低气压区域，由于高海拔地区空气稀薄、气压低造成变压器散热困难和外绝缘性能降低问题；一般空气压力或空气密度的降低，在海拔至5000m范围内，每升1000m，即平均气压每降低7.7～10.5kPa,外绝缘强度降低8%～13%，因此需要考虑变压器外部绝缘的加强；而对于盾构机或TBM上通常使用的电气系统为油浸式变压器，由于油浸式变压器的内部绝缘是由变压器油起作用的，所以油浸式变压器内部绝缘与低海拔地区一样，因此对内部绝缘进行修正没有意义，只考虑油浸式变压器的外部绝缘系统优化；在具体的优化过程中，主要采用外绝缘距离修正和外绝缘的加强问题，通过加大沿面（引出端子表面，一般为套管）的泄露距离与对地放电距离，加大套管间与套管对地部件的空气间隙尺寸，以克服空气稀薄、气压低对变压器外绝缘的稳定性所造成的影响；在海拔1000m以上时，以每上升100m为一个基础级，每一个基础级加大其本体空气绝缘间隙的1％。
在液压系统的优化设计中，其液压系统主要采用预压式油箱，在预压式油箱上安装预压式空气滤清器，同时在气路上配重冷干机，在高海拔、低气压工况下外界的空气经过干燥后通入预压式油箱顶部，给预压式油箱一定的预压冲击力，更加便于盾构机或TBM液压系统中液压泵的吸油工况；为了更加有效的满足上述工况，使用的液压油可以为46#低粘度液压油，同时配制低温密封材料密封，如使用氟橡胶密封；为了更加有效的提高在高海拔、低气压工况下盾构机或TBM的液压元件初始工作温度，在预压式油箱上设置有油箱加热装置，该油箱加热装置沿预压式油箱箱体均布设置为多个，其包括导热外壳体，在导热外壳体的内部设置有加热芯棒，在加热芯棒和导热外壳体之间还设置有惰性气体层；更加有效的提高了油箱加热的整个加热过程，更加有效的保证了液压元件的初始工作温度。
对于高海拔、低气压的盾构机或TBM的润滑优化系统可以采用耐低温冷却剂，在其整机的润滑流体系统中加入水乙二醇，有效的防止了盾构机或TBM的润滑系统的低温冷冻过程，同时在润滑液箱体上设置有预加热装置，该预加热装置包括导热外壳体，在导热外壳体的内部设置有加热芯棒，在加热芯棒和导热外壳体之间设置有惰性气体层；该预加热装置对于润滑系统的润滑流体进行有效的预加热处理，有效的保证了盾构机或TBM润滑系统在高海拔低温工况下有效加热过程，有效的保证了启动流体的良好润滑效果。
本发明提供的关于盾构机或TBM隧道掘进机上设置的电气系统的优化还包括各个电气系统中关于断路器的优化方案，在盾构机和TBM隧道掘进机上设置的电气优化系统还包括其电气系统中的断路器，断路器均降容使用，选用断路器型号的额定电流高于正常工况下额定电流的50％～60％；由于断路器的额定电流、额定电压、开断电流等种种技术参数，都是在规定的环境中保证的，如果超出了这个环境要求，断路器就必须降容使用，以确实保证其可靠性能，选用断路器型号的额定电流高于正常工况下额定电流的50％～60％则有效的保证了电气系统中断路器的正常安全使用。
同时由于在高海拔、低气压区域使用的盾构机或TBM设备的相关重要零部件，尤其对于主轴承、减速机等主要承力部件，可选用良好的耐低温冲击韧性的金属材料加工，可有效的选择磷含量较低的低磷钢，有效的防止盾构机或TBM重要承力部件的冷脆破坏。
本发明提供的适用于高海拔低气压的盾构机或TBM优化系统，不但有效的保证了盾构机或TBM在高海拔、低气压工况下的正常施工工艺，有效的保证了盾构机或TBM在高海拔、低气压工况下正常施工效率，而且有效的提高了盾构机或TBM的整机安全施工使用性能，有效的降低了工人的劳动强度，有效的降低了企业的施工成本，有效的提高了企业的经济效益。

Claims (8)

1.一种适用于高海拔低气压的盾构机或TBM优化系统，包括在盾构机或TBM隧道掘进机上设置的电气优化系统、液压优化系统和润滑优化系统，其特征在于：所述的电气优化系统包括油浸式变压器，油浸式变压器采用外绝缘距离修正，油浸式变压器在海拔1000m以上时，以每上升100m为一个基础级，每一个基础级加大其本体空气绝缘间隙的1％； 所述的液压优化系统采用预压式油箱，在预压式油箱上设置有油箱加热装置；所述的润滑优化系统采用耐低温冷却剂，且在润滑优化系统上设置有预加热装置。
2.根据权利要求1所述的一种适用于高海拔低气压的盾构机和TBM优化系统，其特征在于：在预压式油箱的顶部设置有空气滤清器，同时在空气滤清器气路上配置有冷干机，在预压式油箱的顶部还设置有干燥空气进口。
3.根据权利要求2所述的一种适用于高海拔低气压的盾构机和TBM优化系统，其特征在于：在预压式油箱上设置的油箱加热装置沿预压式油箱箱体均布设置为多个，该油箱加热装置包括导热外壳体，在导热外壳体的内部设置有加热芯棒，在加热芯棒和导热外壳体之间还设置有惰性气体层。
4.根据权利要求1所述的一种适用于高海拔低气压的盾构机和TBM优化系统，其特征在于：在润滑优化系统上设置的预加热装置包括导热外壳体，在导热外壳体的内部设置有加热芯棒，在加热芯棒和导热外壳体之间设置有惰性气体层。
5.根据权利要求3或4所述的一种适用于高海拔低气压的盾构机和TBM优化系统，其特征在于：在加热芯棒和导热外壳体之间设置有惰性气体层为氮气层。
6.根据权利要求1所述的一种适用于高海拔低气压的盾构机和TBM优化系统，其特征在于：所述的油浸式变压器外绝缘距离修正包括引出端子表面套管的对地放电距离以及引出端子表面套管之间的相对距离。
7.根据权利要求1所述的一种适用于高海拔低气压的盾构机和TBM优化系统，其特征在于：所述的润滑优化系统采用的耐低温冷却剂为水乙二醇。
8.根据权利要求1所述的一种适用于高海拔低气压的盾构机和TBM优化系统，其特征在于：在盾构机和TBM隧道掘进机上设置的电气优化系统还包括其电气系统中的断路器，断路器均降容使用，选用断路器型号的额定电流高于正常工况下额定电流的50％～60％。
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