CN109989762B - 防供水管爆裂节能型盾构外循环水冷却系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防供水管爆裂节能型盾构外循环水冷却系统及其工作方法，解决了现有的盾构机外循环水系统在接续供水管时容易发生爆裂和循环水泵耗电过大的问题。在内进水管路（7）上设置水压力传感器（6），将水压力传感器（6）的水压力信号输出端与变频控制器（4）电连在一起；在外循环水泵（3）的出水口与外循环水冷却水池（1）之间设置有泄压回水管路（11），在泄压回水管路（11）上设置减压阀（5）；减压阀（5）是水压超过盾构机工作水压上限值1.5倍时开启的减压阀。将外循环水泵从传统的连续工作模式转变为间歇工作模式，节省了大量的电能。

Description

防供水管爆裂节能型盾构外循环水冷却系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种在地铁隧道盾构施工中盾构机的外循环冷却水系统，特别涉及一种在连接供水管接续管时能有效防止外循环冷却水系统中的内供水管路发生爆裂现象的,并具有显著节省电能的盾构循环冷却水系统及其工作方法。

背景技术

地铁隧道盾构法施工中，盾构机的刀盘切削土体时，会在盾构机的推进系统电机及齿轮箱，以及盾构机拼装系统电机及齿轮箱中产生大量的热量，需要对这些系统进行冷却处理，才能保障盾构机的正常作业。现有盾构机的冷却系统为外循环水冷却系统，具体结构为：在靠近盾构始发井的中板或者底板上，设置一个冷却水池，在冷却水池上连接外进水管，外进水管连接到盾构洞内的内进水管上，洞内的内进水管再与盾构机内部循环水系统连接在一起，盾构机内部循环水系统的回水口,通过回水管,将冷却循环后的水输送回冷却水池中，实现冷却水的外循环，在外进水管上设置有循环水泵, 循环水泵为外循环水提供水压和动力；该外循环水冷却系统中的循环水，同时还承担着为盾构机泡沫系统和膨润土系统提供用水的任务。当盾构机正常工作时，循环水泵提供一定的泵水压力，使整个冷却系统中的冷却循环水不断地循环。在盾构机向前掘进中，内进水管需要跟随盾构机的前行,不断地进行人工接续；当接续内进水管时，盾构机工作人员，一般是通过电话通知地面人员先关闭循环水泵，再将内进水管上的球阀关闭，然后，进行内进水管的接续操作；现场的这种操作方法经常会发生衔接问题，即，地面循环水泵未关闭，就关闭了内进水管上的球阀的现象，球阀关闭而地面循环水泵没有停止工作，就会使连接在循环水泵上的被关断的内进水管中的水压急剧抬升，导致内进水管接头爆裂，发生安全生产事故。另外，盾构机正常工作时，盾构机的冷却水系统和盾构机的用水系统所需的水压约为0.5-1.0兆帕，供水水压在此范围内，盾构机才可正常工作，为了保持该水压，现有盾构机外循环水冷却系统中的循环水泵，在盾构掘进中，是一直处于开启工作状态的，始终开启的循环水泵耗费了大量的电能，造成施工中电费开支成本很大，即浪费了能源，又增加了施工成本。

发明内容

本发明提供了一种防供水管爆裂节能型盾构外循环水冷却系统及其工作方法，解决了现有的盾构机外循环水系统在接续供水管时容易发生爆裂和循环水泵耗电过大的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本发明的总体构思是：通过在循环水泵连接的内进水管路上设置减压阀，并将减压阀通过回送管路与外循环冷却水池连通，通过减压阀的超压时的开通避免了内进水管接头爆裂现象的发生，保证了洞内工作人员的安全。本发明将循环水泵传统的连续工作模式改变为间歇工作模式，在保证盾构机正常工作条件下实现大幅度的节省电能。

一种防供水管爆裂节能型盾构外循环水冷却系统，包括在始发井中设置的外循环水冷却水池，在外循环水冷却水池上分别连接有外进水管路和回水管路，外进水管路的另一端与内进水管路的入水端连接在一起，入水管路的出水端是与盾构机上的内循环水冷却系统的入水口连接在一起的，盾构机上的内循环水冷却系统的出水口与回水管路的另一端连接在一起，组成外循环冷却水回路，在内进水管路上分别设置有外循环水泵和手动球阀，外循环水泵上连接有变频控制器，在内进水管路上设置水压力传感器，将水压力传感器的水压力信号输出端与变频控制器电连在一起。

在外循环水泵的出水口与外循环水冷却水池之间设置有泄压回水管路，在泄压回水管路上设置减压阀；减压阀是水压超过盾构机工作水压上限值1.5倍时开启的减压阀。

一种防供水管爆裂节能型盾构外循环水冷却系统的工作方法，包括以下步骤：

第一步、在始发井中设置外循环水冷却水池，在外循环水冷却水池上分别连接外进水管路和回水管路，将外进水管路的另一端与内进水管路的入水端连接在一起，将入水管路的出水端与盾构机上的内循环水冷却系统的入水口连接在一起，将盾构机上的内循环水冷却系统的出水口与回水管路的另一端连接在一起，组成外循环冷却水回路，在内进水管路上分别设置外循环水泵和手动球阀，外循环水泵上连接有变频控制器；

第二步、在内进水管路上设置水压力传感器，将水压力传感器的水压力信号输出端与变频控制器电连在一起；

第三步、在外循环水泵的出水口与外循环水冷却水池之间设置泄压回水管路，在泄压回水管路上设置减压阀；

第四步、启动外循环水泵，使内进水管路中的水压达到盾构机工作水压，盾构机开始盾构掘进作业；

第五步、在盾构机盾构作业中，由于作业用水使内进水管路中的水压低于盾构机工作水压的下限值时，变频控制器根据水压力传感器传来的信号，持续启动外循环水泵工作；当内进水管路内的水压超过了盾构机工作水压的上限值时，变频控制器根据水压力传感器传来的信号，关闭外循环水泵，随着盾构机工作用水的进行，内进水管路中的水压开始持续下降，当内进水管路内的水压低于了盾构机工作水压的下限值时，变频控制器根据水压力传感器传来的信号，再次启动外循环水泵工作，外循环水泵处于启动、停止、再启动、再停止不断循环的间歇工作状态，达到了节省电能的效果；

第六步、当盾构机掘进一段距离后，需要在内进水管路上连接接续管时，先关闭手动球阀，然后，在内进水管路上连接接续管，再将接续管的另一端与盾构机上的内循环水冷却系统的入水口连接在一起，在此过程中，若外循环水泵处于间歇停机状态时，内进水管路中的水压不会出现持续上升的现象；若外循环水泵处于间歇开启状态时，内进水管路内的水压会持续升高，当内进水管路中的水压超过盾构机工作水压上限值1.5倍时，减压阀打开，使内进水管路中的高压水通过泄压回水管路泄压到外循环水池中，避免内进水管路爆裂，当内进水管路中的水压下降到低于盾构机工作水压上限值1.5倍时，减压阀关闭，切断泄压回水管路。

本发明巧妙地利用了盾构机额定工作水压的范围，将外循环水泵从传统的连续工作模式转变为间歇工作模式，节省了大量的电能；同时设立超水压泄压回路，利用泄压阀解决了现场由于操作配合失误所造成的内输水管路爆裂的问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种防供水管爆裂节能型盾构外循环水冷却系统，包括在始发井中设置的外循环水冷却水池1，在外循环水冷却水池1上分别连接有外进水管路9和回水管路10，外进水管路9的另一端与内进水管路7的入水端连接在一起，入水管路7的出水端是与盾构机9上的内循环水冷却系统的入水口连接在一起的，盾构机2上的内循环水冷却系统的出水口与回水管路10的另一端连接在一起，组成外循环冷却水回路，该回路有双重任务，即为盾构机提供冷却水带走其内部的热量，又为盾构机提供工作用水，同时在盾构机停机过程时，有时还可提供冲洗管片的冲洗用水，在内进水管路7上分别设置有外循环水泵3和手动球阀8，外循环水泵3上连接有变频控制器4，手动球阀8一般设置在靠近接续管12的一侧，以方便连接接续管时，操作关闭入水管路7的来水，使接续管的连接能方便进行；在内进水管路7上设置水压力传感器6，将水压力传感器6的水压力信号输出端与变频控制器4电连在一起；水压力传感器6的水压力信号输出端是通过一个开关信号实现对变频控制器4对外循环水泵3的通断电源来完成其通电工作和断电停止工作模式转换的。

在外循环水泵3的出水口与外循环水冷却水池1之间设置有泄压回水管路11，在泄压回水管路11上设置减压阀5；减压阀5是水压超过盾构机工作水压上限值1.5倍时开启的减压阀；当内进水管路7内的水压超过了盾构机工作水压的上限值时，变频控制器4根据水压力传感器6传来的信号，关闭外循环水泵3与带有减压阀5的泄压回水管路11互为备用，构成双重防止内进水管路7内的水压超压保护，从根本上杜绝了内进水管路7爆裂的发生。

一种防供水管爆裂节能型盾构外循环水冷却系统的工作方法，包括以下步骤：

第一步、在始发井中设置外循环水冷却水池1，在外循环水冷却水池1上分别连接外进水管路9和回水管路10，将外进水管路9的另一端与内进水管路7的入水端连接在一起，将入水管路7的出水端与盾构机9上的内循环水冷却系统的入水口连接在一起，将盾构机2上的内循环水冷却系统的出水口与回水管路10的另一端连接在一起，组成外循环冷却水回路，在内进水管路7上分别设置外循环水泵3和手动球阀8，外循环水泵3上连接有变频控制器4；

第二步、在内进水管路7上设置水压力传感器6，将水压力传感器6的水压力信号输出端与变频控制器4电连在一起；

第三步、在外循环水泵3的出水口与外循环水冷却水池1之间设置泄压回水管路11，在泄压回水管路11上设置减压阀5；

第四步、启动外循环水泵3，使内进水管路7中的水压达到盾构机工作水压，盾构机开始盾构掘进作业；

第五步、在盾构机盾构作业中，由于作业用水使内进水管路7中的水压低于盾构机工作水压的下限值时，变频控制器4根据水压力传感器6传来的信号，持续启动外循环水泵3工作；当内进水管路7内的水压超过了盾构机工作水压的上限值时，变频控制器4根据水压力传感器6传来的信号，关闭外循环水泵3，随着盾构机工作用水的进行，内进水管路7中的水压开始持续下降，当内进水管路7内的水压低于了盾构机工作水压的下限值时，变频控制器4根据水压力传感器6传来的信号，再次启动外循环水泵3工作，外循环水泵3处于启动、停止、再启动、再停止不断循环的间歇工作状态，达到了节省电能的效果；

第六步、当盾构机掘进一段距离后，需要在内进水管路7上连接接续管12时，先关闭手动球阀8，然后，在内进水管路7上连接接续管12，再将接续管12的另一端与盾构机2上的内循环水冷却系统的入水口连接在一起，在此过程中，若外循环水泵3处于间歇停机状态时，内进水管路7中的水压不会出现持续上升的现象；若外循环水泵3处于间歇开启状态时，若水压力传感器6或传递线路出现故障，使内进水管路7内的水压超过了盾构机工作水压的上限值时，外循环水泵3仍处于持续工作状态，内进水管路7内的水压会持续升高，当内进水管路7中的水压超过盾构机工作水压上限值1.5倍时，减压阀5打开，使内进水管路7中的高压水通过泄压回水管路11泄压到外循环水池1中，避免内进水管路7爆裂，当内进水管路7中的水压下降到低于盾构机工作水压上限值1.5倍时，减压阀5关闭，切断泄压回水管路11。

Claims (2)

1.一种防供水管爆裂节能型盾构外循环水冷却系统的工作方法，盾构外循环水冷却系统包括在始发井中设置的外循环水冷却水池（1），在外循环水冷却水池（1）上分别连接有外进水管路（9）和回水管路（10），外进水管路（9）的另一端与内进水管路（7）的入水端连接在一起，内进水管路（7）的出水端是与盾构机（2）上的内循环水冷却系统的入水口连接在一起的，盾构机（2）上的内循环水冷却系统的出水口与回水管路（10）的另一端连接在一起，组成外循环冷却水回路，在内进水管路（7）上分别设置有外循环水泵（3）和手动球阀（8），外循环水泵（3）上连接有变频控制器（4）；在内进水管路（7）上设置水压力传感器（6），将水压力传感器（6）的水压力信号输出端与变频控制器（4）电连在一起；其特征在于以下步骤：

第一步、在始发井中设置外循环水冷却水池（1），在外循环水冷却水池（1）上分别连接外进水管路（9）和回水管路（10），将外进水管路（9）的另一端与内进水管路（7）的入水端连接在一起，将内进水管路（7）的出水端与盾构机（2）上的内循环水冷却系统的入水口连接在一起，将盾构机（2）上的内循环水冷却系统的出水口与回水管路（10）的另一端连接在一起，组成外循环冷却水回路，在内进水管路（7）上分别设置外循环水泵（3）和手动球阀（8），外循环水泵（3）上连接有变频控制器（4）；

第二步、在内进水管路（7）上设置水压力传感器（6），将水压力传感器（6）的水压力信号输出端与变频控制器（4）电连在一起；

第三步、在外循环水泵（3）的出水口与外循环水冷却水池（1）之间设置泄压回水管路（11），在泄压回水管路（11）上设置减压阀（5）；

第四步、启动外循环水泵（3），使内进水管路（7）中的水压达到盾构机工作水压，盾构机开始盾构掘进作业；

第五步、在盾构机盾构作业中，由于作业用水使内进水管路（7）中的水压低于盾构机工作水压的下限值时，变频控制器（4）根据水压力传感器（6）传来的信号，持续启动外循环水泵（3）工作；当内进水管路（7）内的水压超过了盾构机工作水压的上限值时，变频控制器（4）根据水压力传感器（6）传来的信号，关闭外循环水泵（3），随着盾构机工作用水的进行，内进水管路（7）中的水压开始持续下降，当内进水管路（7）内的水压低于了盾构机工作水压的下限值时，变频控制器（4）根据水压力传感器（6）传来的信号，再次启动外循环水泵（3）工作，外循环水泵（3）处于启动、停止、再启动、再停止不断循环的间歇工作状态，达到了节省电能的效果；

第六步、当盾构机掘进一段距离后，需要在内进水管路（7）上连接接续管（12）时，先关闭手动球阀（8），然后，在内进水管路（7）上连接接续管（12），再将接续管（12）的另一端与盾构机（2）上的内循环水冷却系统的入水口连接在一起，在此过程中，若外循环水泵（3）处于间歇停机状态时，内进水管路（7）中的水压不会出现持续上升的现象；若外循环水泵（3）处于间歇开启状态时，内进水管路（7）内的水压会持续升高，当内进水管路（7）中的水压超过盾构机工作水压上限值1.5倍时，减压阀（5）打开，使内进水管路（7）中的高压水通过泄压回水管路（11）泄压到外循环水冷却水池（1）中，避免内进水管路（7）爆裂，当内进水管路（7）中的水压下降到低于盾构机工作水压上限值1.5倍时，减压阀（5）关闭，切断泄压回水管路（11）。

2.根据权利要求1所述的一种防供水管爆裂节能型盾构外循环水冷却系统的工作方法，其特征在于，在外循环水泵（3）的出水口与外循环水冷却水池（1）之间设置有泄压回水管路（11），在泄压回水管路（11）上设置减压阀（5）；减压阀（5）是水压超过盾构机工作水压上限值1.5倍时开启的减压阀。