CN111102256B - 一种盾构机多模式同步推进、拼装系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种盾构机多模式同步推进、拼装系统及其控制方法，包括与PLC控制单元相连的推进泵源和拼装泵源，推进泵源和拼装泵源均通过液压阀组连接有油缸组，油缸组连接有回油油路，液压阀组包括至少一个大组阀块，每个大组阀块包括油缸组的固定分组模式无杆腔进油油路、固定分组模式有杆腔回油油路、模拟固定分组模式无杆腔进油油路、拼装模式有杆腔进油油路、拼装模式无杆腔回油油路、拼装模式无杆腔进油油路，本发明具有固定分组模式、模拟固定分组模式、任意分组模式。本发明具有多种推进模式，包括固定分组模式、模拟固定分组模式和任意分组模式、周末保压模式，能够实现盾构的同步推进、拼装功能。

Description

一种盾构机多模式同步推进、拼装系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及盾构机液压控制技术领域，特别是指一种盾构机多模式同步推进、拼装系统及其控制方法。
背景技术
自21世纪以来，城市进程速度越来越快，地铁建设、隧道施工等项目越来越多。作为隧道建设开路先锋的盾构机越来越受到施工方的重视，且使用频率越来越高。
作为盾构机的掘进动力系统，推进系统的效率决定了盾构机的施工效率，提高效率就是创造经济效益。在盾构机传统施工过程中，都是由推进系统先掘进一环距离，然后拼装管片，拼装完成后继续掘进，如此循环。由此可以看出，推进和拼装都需要使用推进油缸，且是两个串行的工序，耗时累加，在推进时需要等待拼装，在拼装时需要等待推进，因此这两个串行工序严重制约着盾构机的施工进度。
发明内容
针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种盾构机多模式同步推进、拼装系统及其控制方法，解决了传统盾构机施工过程中推进工序和拼装工序相互制约的技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种盾构机多模式同步推进、拼装系统及，包括与PLC控制单元相连的推进泵源和拼装泵源，拼装泵源采用变量泵和定量泵都可行，但都需要采用恒定压力控制，因为在拼装过程中，推进油缸需要固定压力油源。推进泵源和拼装泵源均通过液压阀组连接有油缸组，油缸组连接有回油油路，所述液压阀组包括至少一个大组阀块，每个大组阀块包括油缸组的固定分组模式无杆腔进油油路、固定分组模式有杆腔回油油路、模拟固定分组模式无杆腔进油油路、拼装模式有杆腔进油油路、拼装模式无杆腔回油油路、拼装模式无杆腔进油油路；
所述固定分组模式无杆腔进油油路包括依次连接在推进泵源与油缸组无杆腔之间的加载电磁阀、第一比例减压阀；
所述固定分组模式有杆腔回油油路包括连接在回油油路与油缸组有杆腔之间的有杆腔回油阀；
所述模拟固定分组模式无杆腔进油油路包括连接在推进泵源与油缸组无杆腔之间的第二比例减压阀；
所述拼装模式有杆腔进油油路包括连接在拼装泵源与油缸组有杆腔之间的拼装模式第一进油阀；
所述拼装模式无杆腔回油油路包括连接在回油油路与油缸组无杆腔之间的无杆腔回油阀；
所述拼装模式无杆腔进油油路也包括连接在拼装泵源与油缸组无杆腔之间的拼装模式第一进油阀；
所述加载电磁阀、第一比例减压阀、有杆腔回油阀、第二比例减压阀、拼装模式第一进油阀、无杆腔回油阀均与PLC控制单元相连。
进一步地，所述大组阀块包括推进进油阀块和推进叠加阀块，所述加载电磁阀、第一比例减压阀、拼装模式第一进油阀均设置在推进进油阀块上，所述第二比例减压阀、无杆腔回油阀、有杆腔回油阀均设置在推进叠加阀块上，所述油缸组通过推进叠加阀块与推进进油阀块相连。
进一步地，每个推进进油阀块连接有若干个推进叠加阀块，所述油缸组包括连接在每个推进叠加阀块上的油缸。
进一步地，每个推进叠加阀块连接的油缸为单缸或/和双缸或/和三缸。
进一步地，所述第一比例减压阀与油缸组无杆腔之间设置有第一单向阀。
进一步地，所述第一单向阀与油缸组无杆腔之间设置有压力传感器，压力传感器与PLC控制单元相连。通过PLC控制单元控制监测处理压力传感器的压力信号，实现泵出口压力始终比执行元件最大压力大一个固定压力值，形成PID闭环控制。
进一步地，所述第一比例减压阀与第一单向阀之间设置有第二单向阀。
进一步地，所述第二比例减压阀与油缸组无杆腔之间设置有第三单向阀。
进一步地，所述拼装模式第一进油阀与油缸组无杆腔之间设置有拼装模式第二进油阀，拼装模式第二进油阀与PLC控制单元相连。
进一步地，所述大组阀块通过外控油路连接有外控油源，外控油路包括第一梭阀，第一梭阀的一个进油端与外控油源相连、另一个进油端连接在油缸组无杆腔与无杆腔回油阀之间的拼装模式无杆腔回油油路上，第一梭阀的出油端通过第二电磁换向阀与无杆腔回油阀相连，第二电磁换向阀与PLC控制单元相连。
进一步地，所述外控油路包括第二梭阀，第二梭阀的一个进油端与外控油源相连、另一个进油端连接在油缸组无杆腔与拼装模式第二进油阀之间的拼装模式无杆腔进油油路上，第二梭阀的出油端通过第三电磁换向阀与拼装模式第二进油阀相连，第三电磁换向阀与PLC控制单元相连。
进一步地，所述拼装模式第一进油阀与油缸组有杆腔之间设置有拼装模式第三进油阀，拼装模式第三进油阀与PLC控制单元相连。
进一步地，所述外控油路包括与PLC控制单元相连的第四电磁换向阀，第四电磁换向阀的进油口与外控油路相连，第四电磁换向阀的两个出油口分别与拼装模式第三进油阀和有杆腔回油阀相连。
进一步地，所述拼装模式第一进油阀、无杆腔回油阀、拼装模式第二进油阀、有杆腔回油阀、拼装模式第三进油阀为逻辑换向阀或二通插装阀。
进一步地，所述回油油路与油缸组无杆腔之间设置有无杆腔卸荷电磁阀，无杆腔卸荷电磁阀与PLC控制单元相连。
进一步地，所述PLC控制单元连接有第一电磁换向阀，第一电磁换向阀与拼装模式第一进油阀相连。
进一步地，所述液压阀组包括四个或六个大组阀块。
进一步地，所述推进泵源和拼装泵源之间设置有拼装加载阀块，拼装加载阀块包括与PLC控制单元相连的油源切换电磁阀，油源切换电磁阀连接在推进泵源和拼装泵源的泵油端之间，油源切换电磁阀并联有逻辑阀，逻辑阀与油源切换电磁阀相连。
进一步地，所述推进泵源与拼装加载阀块之间设置有比例溢流阀，比例溢流阀与PLC控制单元相连，PLC控制单元会监测压力传感器的数值，在推进模式下自动加上一个固定的压力信号反馈给比例溢流阀，实现泵出口压力始终比执行元件最大压力大一个固定压力值，形成PID闭环控制。在拼装模式下，PLC通过比例放大器给比例溢流阀一个固定信号，泵出口压力恒定。
一种盾构机多模式同步推进、拼装系统的控制方法，包括固定分组模式、模拟固定分组模式、任意分组模式；
所述固定分组模式下，PLC控制单元控制推进泵源将油液输送至各个大组阀块的固定分组模式无杆腔进油油路，PLC控制单元控制加载电磁阀、第一比例减压阀打开，推进泵源的油液依次通过加载电磁阀、第一比例减压阀和第一单向阀进入油缸组无杆腔，同时PLC控制单元控制有杆腔回油阀打开，油缸组有杆腔内的油液经过有杆腔回油阀进入回油油路，PLC控制单元向各个大组阀块的第一比例减压阀输出相应的PWM信号控制固定分组压力；
所述模拟固定分组模式下，PLC控制单元控制推进泵源将油液输送至各个大组阀块的模拟固定分组模式无杆腔进油油路，PLC控制单元控制大组阀块内各个第二比例减压阀打开，推进泵源的油液依次经过第二比例减压阀、第三单向阀进入油缸组无杆腔，同时PLC控制单元控制有杆腔回油阀打开，油缸组有杆腔内的油液经过有杆腔回油阀进入回油油路，PLC控制单元向大组阀块的各个第二比例减压阀输出同样的PWM信号控制模拟固定分组压力；
所述任意分组模式下，PLC控制单元控制推进泵源将油液输送至各个大组阀块的模拟固定分组模式无杆腔进油油路，PLC控制单元控制大组阀块内各个第二比例减压阀打开，推进泵源的油液依次经过第二比例减压阀、第三单向阀进入油缸组无杆腔，同时PLC控制单元控制有杆腔回油阀打开，油缸组有杆腔内的油液经过有杆腔回油阀进入回油油路，PLC控制单元向大组阀块的各个第二比例减压阀输出不同的PWM信号控制任意分组压力。
进一步地，所述模拟固定分组模式和任意分组模式均可以实现同步推进、拼装模式功能，同步推进、拼装模式下，拼装管片时部分油缸组首先收回，则PLC控制单元切断输送给相应第二比例减压阀的PWM信号，然后PLC控制单元控制拼装泵源将油液输送至各个大组阀块的拼装模式有杆腔进油油路，电磁卸荷阀先得电，无杆腔压力卸荷，PLC控制单元控制第一电磁换向阀和第四电磁换向阀得电，则拼装模式第一进油阀和拼装模式第三进油阀打开，拼装泵源的油液依次经过拼装模式第一进油阀、拼装模式第三进油阀进入油缸组有杆腔，同时PLC控制单元控制拼装模式无杆腔回油油路连通，即控制第二电磁换向阀得电，则无杆腔回油阀打开，油缸组无杆腔内的油液经过无杆腔回油阀进入回油油路，则相应部分油缸组收回后在该位置安装管片；其他未选择回收的油缸组，在推进模式下正常推进；
当管片安装到位后，收回的油缸组需要伸出，则PLC控制单元控制拼装泵源将油液输送至各个大组阀块的拼装模式有杆腔进油油路，即控制第一电磁换向阀和第三电磁换向阀得电，则拼装模式第一进油阀和拼装模式第二进油阀打开，拼装泵源的油液依次经过拼装模式第一进油阀、拼装模式第二进油阀进入油缸组无杆腔，同时PLC控制单元控制有杆腔回油阀打开，油缸组有杆腔内的油液经过有杆腔回油阀进入回油油路，则相应部分油缸组伸出顶接在安装的管片上。
进一步地，所述拼装管片时部分油缸组首先收回前，PLC控制单元控制无杆腔卸荷电磁阀得电，则油缸组无杆腔内的部分油液经过无杆腔卸荷电磁阀进入回油油路。
进一步地，所述同步推进、拼装模式的推进和拼装功能不同步使用时，即选用整环推进、整环拼装模式，当整环推进完成后，PLC控制单元输送PWM信号使加载阀块的油源切换电磁阀得电使逻辑阀导通，推进泵源的油液通过逻辑阀并入拼装泵源。
进一步地，所述PLC控制单元控制油源切换电磁阀得电前，PLC控制单元向比例溢流阀输出固定的PWM信号。
进一步地，包括周末保压模式，周末休息时PLC控制单元控制推进泵源的电比例排量，始终维持推进泵源小排量运行，推进泵源的油液通过固定分组模式无杆腔进油油路进入油缸组的无杆腔，使油缸组以固定压力推顶盾构机。
本发明具有多种推进模式，包括固定分组模式、模拟固定分组模式和任意分组模式、周末保压模式，能够实现盾构的同步推进、拼装功能。固定分组模式可用于逐环的依次拼装和推进，即传统的推进和拼装模式，在这种模式下能够控制将推进油源注入拼装泵源，依次来提升拼装效果、加快拼装施工效率；模拟固定分组模式和任意分组模式既可以单独用作拼装或推进，又能够使推进和拼装同步进行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一个大组阀块的原理结构示意图；
图2为本发明的推进泵源和拼装泵源的原理结构示意图；
图中，1、推进泵源，2、拼装泵源，3、大组阀块，4、压力传感器，5、推进进油阀块，6、推进叠加阀块，7、加载电磁阀，8、第一比例减压阀，9、拼装模式第一进油阀，10、第一电磁换向阀，11、第二比例减压阀，12、第一单向阀，13、无杆腔回油阀，14、第二电磁换向阀，15、第一梭阀，16、无杆腔卸荷电磁阀，17、拼装模式第二进油阀，18、第三电磁换向阀，19、有杆腔回油阀，20、拼装模式第三进油阀，21、第四电磁换向阀，22、第二单向阀，23、第三单向阀，24、油缸，25、第二梭阀，26、油源切换电磁阀，27、逻辑阀，28、比例溢流阀，31、回油油路，32、外控油路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1，一种盾构机多模式同步推进、拼装系统，如图2所示，包括与PLC控制单元相连的推进泵源1和拼装泵源2，推进泵源1用于盾构机推进时提供动力，拼装泵源2用于拼装时提供动力。
如图1所示，所述推进泵源1和拼装泵源2均通过液压阀组连接有油缸组，油缸组连接有回油油路31，推进泵源1和拼装泵源2通过液压阀块向油缸组供油，进而实现油缸组的伸出和缩回，油缸组的油缸伸出和缩回时对应油缸腔内的液压油通过回油管路31回流。
所述液压阀组包括至少一个大组阀块3，每个大组阀块3包括油缸组的固定分组模式无杆腔进油油路、固定分组模式有杆腔回油油路、模拟固定分组模式无杆腔进油油路、拼装模式有杆腔进油油路、拼装模式无杆腔回油油路、拼装模式无杆腔进油油路。推进泵源1和拼装泵源2通过上述油路与油缸组的有杆腔和无杆腔相连，各个油路中设置有相应的功能阀，PLC控制单元控制各个功能阀动作，进而控制油缸组的伸出和缩回。
所述固定分组模式无杆腔进油油路包括依次连接在推进泵源1与油缸组无杆腔之间的加载电磁阀7、第一比例减压阀8；所述固定分组模式有杆腔回油油路包括连接在回油油路31与油缸组有杆腔之间的有杆腔回油阀19；所述模拟固定分组模式无杆腔进油油路包括连接在推进泵源1与油缸组无杆腔之间的第二比例减压阀11；所述拼装模式有杆腔进油油路包括连接在拼装泵源2与油缸组有杆腔之间的拼装模式第一进油阀9；所述拼装模式无杆腔回油油路包括连接在回油油路31与油缸组无杆腔之间的无杆腔回油阀13；所述拼装模式无杆腔进油油路也包括连接在拼装泵源2与油缸组无杆腔之间的拼装模式第一进油阀9；所述加载电磁阀7、第一比例减压阀8、有杆腔回油阀19、第二比例减压阀11、拼装模式第一进油阀9、无杆腔回油阀13均与PLC控制单元相连。
所述大组阀块3的数量可以根据盾构机总推力和管片分度确定，一般直径7m及以下盾构机的大组阀块分为4组，7m以上盾构机的大组阀块分为6组。
进一步地，所述大组阀块3包括推进进油阀块5和推进叠加阀块6，推进泵源1和拼装泵源2与推进进油阀块5与推进叠加阀块6相连，所述油缸组通过推进叠加阀块6与推进进油阀块5相连，进而拼装泵源2、推进泵源1与油缸组相连。所述加载电磁阀7、第一比例减压阀8、拼装模式第一进油阀9均设置在推进进油阀块5上，所述第二比例减压阀11、无杆腔回油阀13、有杆腔回油阀19均设置在推进叠加阀块6上。
所述推进叠加阀块6的数量可以根据实际需求设置多个，即每个大组阀块3并联多个推进叠加阀块6，每个推进叠加阀块6连接一单组油缸24，单组油缸24可以为单缸或/和双缸或/和三缸。为满足同步推进、拼装要求，单组油缸24的行程最小值要考虑经济效益，因为油缸越长，价格越高，同时盾体的成本越高，还要考虑施工效率，行程需要满足在同步推进过程中，把管片拼装完成，不需要推进行程用完成后等着拼装。
进一步地，所述第一比例减压阀8与油缸组无杆腔之间设置有第一单向阀12，保证油缸组无杆腔内压力的稳定。
进一步地，所述第一单向阀12与油缸组无杆腔之间设置有压力传感器4，压力传感器4与PLC控制单元相连，PLC控制单元通过压力传感器4监测油缸组无杆腔内的压力，根据施工需求控制第一比例减压阀8、第二比例减压阀11，进而实现对拼装和推进的压力调控。
进一步地，所述第一比例减压阀8与第一单向阀12之间设置有第二单向阀22，进一步保证油缸组无杆腔内的高压油液冲击第一比例减压阀8。
进一步地，所述第二比例减压阀11与油缸组无杆腔之间设置有第三单向阀23，进一步保证油缸组无杆腔内的高压油液冲击第二比例减压电磁阀11。
进一步地，所述拼装模式第一进油阀9与油缸组无杆腔之间设置有拼装模式第二进油阀17，拼装模式第二进油阀17与PLC控制单元相连，PLC控制单元控制拼装模式第二进油阀17动作，进而在拼装时向油缸组无杆腔输送拼装泵源2的油液。
实施例2，一种盾构机多模式同步推进、拼装系统，所述大组阀块3通过外控油路32连接有外控油源，外控油路32包括第一梭阀15，第一梭阀15的一个进油端与外控油源相连、另一个进油端连接在油缸组无杆腔与无杆腔回油阀13之间的拼装模式无杆腔回油油路上，第一梭阀15的出油端通过第二电磁换向阀14与无杆腔回油阀13相连，第二电磁换向阀14与PLC控制单元相连。
在推进或者拼装时，油缸组无杆腔内的压力持续增大，需要保证压力不会流失，PLC控制单元控制第二电磁换向阀14失电，则无杆腔回油阀13关，第一梭阀15会比较外控油源和油缸组无杆腔内的压力，将压力较大的一路油液通过第二电磁换向阀14流向无杆腔回油阀13的控制端，进一步保证无杆腔回油阀13不会意外打开而使油缸组无杆腔的油液回流。
本实施例的其他结构与实施例1相同。
实施例3，一种盾构机多模式同步推进、拼装系统，所述外控油路32包括第二梭阀25，第二梭阀25的一个进油端与外控油源相连、另一个进油端连接在油缸组无杆腔与拼装模式第二进油阀17之间的拼装模式无杆腔进油油路上，第二梭阀25的出油端通过第三电磁换向阀18与拼装模式第二进油阀17相连，第三电磁换向阀18与PLC控制单元相连。
在拼装时，拼装泵源1的油液需要经过拼装模式第二进油阀17进入油缸组无杆腔，在保压状态时，PLC控制单元控制第三电磁换向阀18失电，则拼装模式第二进油阀17关闭，第二梭阀25会比较外控油源和油缸组无杆腔内的压力，将压力较大的一路油液通过第三电磁换向阀14流向拼装模式第二进油阀17的控制端，进一步保证无杆腔回油阀13不会意外打开而使油缸组无杆腔的油液回流。
本实施例的其他结构与实施例1或2相同。
实施例4，一种盾构机多模式同步推进、拼装系统，所述拼装模式第一进油阀9与油缸组有杆腔之间设置有拼装模式第三进油阀20，拼装模式第三进油阀20与PLC控制单元相连。拼装时，PLC控制单元控制拼装模式第三进油阀20的通断，向油缸组有杆腔输送油液，进而实现油缸组的快速回缩。
进一步地，所述外控油路32包括与PLC控制单元相连的第四电磁换向阀21，第四电磁换向阀21的进油口与外控油路32相连，第四电磁换向阀21的两个出油口分别与拼装模式第三进油阀20和有杆腔回油阀19相连。PLC控制单元控制与外控油路32相连的第四电磁换向阀21，稳定可靠地控制油缸组有杆腔油液的进出。
本实施例的其他结构与实施例2或3相同。
实施例5，一种盾构机多模式同步推进、拼装系统，所述拼装模式第一进油阀9、无杆腔回油阀13、拼装模式第二进油阀17、有杆腔回油阀19、拼装模式第三进油阀20为逻辑换向阀或二通插装阀，能够实现拼装模式下油缸组的速度伸出和缩回。
本实施例的其他结构与实施例4相同。
实施例6，一种盾构机多模式同步推进、拼装系统，所述回油油路31与油缸组无杆腔之间设置有无杆腔卸荷电磁阀16，无杆腔卸荷电磁阀16与PLC控制单元相连。在拼装时，需要收回其中部分组油缸，在油收回时，PLC自动切断输出给比例减压阀11的信号，则卸荷阀无杆腔卸荷电磁阀16先得电，把油缸组无杆腔中油液先泄掉一部分，使压力降低，防止高压回收的冲击。
本实施例的其他结构可以与实施例1-5中的任一项相同。
实施例7，一种盾构机多模式同步推进、拼装系统，所述PLC控制单元连接有第一电磁换向阀10，第一电磁换向阀10与拼装模式第一进油阀9相连。在拼装时，PLC控制单元控制第一电磁换向阀10动作，第一电磁换向阀10控制拼装模式第一进油阀9通断。
本实施例的其他结构可以与实施例1-6中的任一项相同。
实施例8，一种盾构机多模式同步推进、拼装系统，所述推进泵源1和拼装泵源2之间设置有拼装加载阀块，拼装加载阀块包括与PLC控制单元相连的油源切换电磁阀26，油源切换电磁阀26连接在推进泵源1和拼装泵源2的泵油端之间，油源切换电磁阀26并联有逻辑阀27，逻辑阀27与油源切换电磁阀26相连。
所述推进泵源1与拼装加载阀块之间设置有比例溢流阀28，比例溢流阀28与PLC控制单元相连。
在传统的推进、拼装依次进行模式下，推进完成后，选择拼装模式，推进泵源1切换到恒压模式，PLC控制单元向比例溢流阀28输出固定信号，推进泵变为恒压力输出，拼装加载阀块的油源切换电磁阀26得电，在节流口前后形成压差，即逻辑阀27右侧先导压力比左侧大，逻辑阀27打开，推进泵源1的油液合并进入拼装油液2。
本实施例的其他结构可以与实施例1-7中的任一项相同。
实施例9，一种盾构机多模式同步推进、拼装系统的控制方法，包括固定分组模式、模拟固定分组模式、任意分组模式；
所述固定分组模式下，PLC控制单元控制推进泵源1将油液输送至各个大组阀块3的固定分组模式无杆腔进油油路，PLC控制单元控制加载电磁阀7、第一比例减压阀8打开，推进泵源1的油液依次通过加载电磁阀7、第一比例减压阀8和第一单向阀12进入油缸组无杆腔，同时PLC控制单元控制有杆腔回油阀19打开，油缸组有杆腔内的油液经过有杆腔回油阀19进入回油油路31，PLC控制单元向各个大组阀块3的第一比例减压阀8输出相应的PWM信号控制固定分组压力；
所述模拟固定分组模式下，PLC控制单元控制推进泵源1将油液输送至各个大组阀块3的模拟固定分组模式无杆腔进油油路，PLC控制单元控制大组阀块3内各个第二比例减压阀11打开，推进泵源1的油液依次经过第二比例减压阀11、第三单向阀23进入油缸组无杆腔，同时PLC控制单元控制有杆腔回油阀19打开，油缸组有杆腔内的油液经过有杆腔回油阀19进入回油油路31，PLC控制单元向大组阀块3的各个第二比例减压阀11输出同样的PWM信号控制模拟固定分组压力；
所述任意分组模式下，PLC控制单元控制推进泵源1将油液输送至各个大组阀块3的模拟固定分组模式无杆腔进油油路，PLC控制单元控制大组阀块3内各个第二比例减压阀11打开，推进泵源1的油液依次经过第二比例减压阀11、第三单向阀23进入油缸组无杆腔，同时PLC控制单元控制有杆腔回油阀19打开，油缸组有杆腔内的油液经过有杆腔回油阀19进入回油油路31，PLC控制单元向大组阀块3的各个第二比例减压阀11输出不同的PWM信号控制任意分组压力。
本实施例的控制结构和油路结构与实施例8相同。
实施例10，一种盾构机多模式同步推进、拼装系统的控制方法，所述模拟固定分组模式和任意分组模式均可以实现同步推进、拼装模式功能，同步推进、拼装模式下，拼装管片时部分油缸组首先收回，则PLC控制单元切断输送给相应第二比例减压阀11的PWM信号，然后PLC控制单元控制拼装泵源2将油液输送至各个大组阀块3的拼装模式有杆腔进油油路，电磁卸荷阀16得电，无杆腔压力卸荷，PLC控制单元控制第一电磁换向阀10和第四电磁换向阀21得电，则拼装模式第一进油阀9和拼装模式第三进油阀20打开，拼装泵源2的油液依次经过拼装模式第一进油阀9、拼装模式第三进油阀20进入油缸组有杆腔，同时PLC控制单元控制拼装模式无杆腔回油油路连通，即控制第二电磁换向阀14得电，则无杆腔回油阀13打开，油缸组无杆腔内的油液经过无杆腔回油阀13进入回油油路31，则相应部分油缸组收回后在该位置安装管片；其他未选择回收的油缸组，在推进模式下正常推进；
当管片安装到位后，收回的油缸组需要伸出，则PLC控制单元控制拼装泵源2将油液输送至各个大组阀块3的拼装模式有杆腔进油油路，即控制第一电磁换向阀10和第三电磁换向阀18得电，则拼装模式第一进油阀9和拼装模式第二进油阀17打开，拼装泵源2的油液依次经过拼装模式第一进油阀9、拼装模式第二进油阀17进入油缸组无杆腔，同时PLC控制单元控制有杆腔回油阀19打开，油缸组有杆腔内的油液经过有杆腔回油阀19进入回油油路31，则相应部分油缸组伸出顶接在安装的管片上。
本实施例的控制结构和油路结构与实施例9相同。
本实施例的其他控制方法与实施例9相同。
实施例11，一种盾构机多模式同步推进、拼装系统的控制方法，所述拼装管片时部分油缸组首先收回前，PLC控制单元控制无杆腔卸荷电磁阀16得电，则油缸组无杆腔内的部分油液经过无杆腔卸荷电磁阀16进入回油油路31。
本实施例的控制结构和油路结构与实施例8或9或10相同。
本实施例的其他控制方法与实施例9或10相同。
实施例12，一种盾构机多模式同步推进、拼装系统的控制方法，所述同步推进、拼装模式的推进和拼装功能不同步使用时，即选用整环推进、整环拼装模式，当整环推进完成后，PLC控制单元输送PWM信号使加载阀块的油源切换电磁阀26得电使逻辑阀27导通，拼装泵源2的油液通过逻辑阀27并入推进泵源1。
本实施例的控制结构和油路结构与实施例8或9或10或11相同。
本实施例的其他控制方法与实施例9或10或11相同。
实施例13，一种盾构机多模式同步推进、拼装系统的控制方法，所述PLC控制单元控制油源切换电磁阀26得电前，PLC控制单元向比例溢流阀28输出固定的PWM信号。
本实施例的控制结构和油路结构与实施例8或9或10或11或12相同。
本实施例的其他控制方法与实施例9或10或11或12相同。
本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (24)

1.一种盾构机多模式同步推进、拼装系统，包括与PLC控制单元相连的推进泵源（1）和拼装泵源（2），推进泵源（1）和拼装泵源（2）均通过液压阀组连接有油缸组，油缸组连接有回油油路（31），其特征在于：所述液压阀组包括至少一个大组阀块（3），每个大组阀块（3）包括油缸组的固定分组模式无杆腔进油油路、固定分组模式有杆腔回油油路、模拟固定分组模式无杆腔进油油路、拼装模式有杆腔进油油路、拼装模式无杆腔回油油路、拼装模式无杆腔进油油路；
所述固定分组模式无杆腔进油油路包括依次连接在推进泵源（1）与油缸组无杆腔之间的加载电磁阀（7）、第一比例减压阀（8）；
所述固定分组模式有杆腔回油油路包括连接在回油油路（31）与油缸组有杆腔之间的有杆腔回油阀（19）；
所述模拟固定分组模式无杆腔进油油路包括连接在推进泵源（1）与油缸组无杆腔之间的第二比例减压阀（11）；
所述拼装模式有杆腔进油油路包括连接在拼装泵源（2）与油缸组有杆腔之间的拼装模式第一进油阀（9）；
所述拼装模式无杆腔回油油路包括连接在回油油路（31）与油缸组无杆腔之间的无杆腔回油阀（13）；
所述拼装模式无杆腔进油油路也包括连接在拼装泵源（2）与油缸组无杆腔之间的拼装模式第一进油阀（9）；
所述加载电磁阀（7）、第一比例减压阀（8）、有杆腔回油阀（19）、第二比例减压阀（11）、拼装模式第一进油阀（9）、无杆腔回油阀（13）均与PLC控制单元相连；
所述大组阀块（3）通过外控油路（32）连接有外控油源，外控油路（32）包括第一梭阀（15），第一梭阀（15）的一个进油端与外控油源相连、另一个进油端连接在油缸组无杆腔与无杆腔回油阀（13）之间的拼装模式无杆腔回油油路上，第一梭阀（15）的出油端通过第二电磁换向阀（14）与无杆腔回油阀（13）相连，第二电磁换向阀（14）与PLC控制单元相连。
2.根据权利要求1所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统，其特征在于：所述大组阀块（3）包括推进进油阀块（5）和推进叠加阀块（6），所述加载电磁阀（7）、第一比例减压阀（8）、拼装模式第一进油阀（9）均设置在推进进油阀块（5）上，所述第二比例减压阀（11）、无杆腔回油阀（13）、有杆腔回油阀（19）均设置在推进叠加阀块（6）上，所述油缸组通过推进叠加阀块（6）与推进进油阀块（5）相连。
3.根据权利要求2所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统，其特征在于：每个推进进油阀块（5）连接有若干个推进叠加阀块（6），所述油缸组包括连接在每个推进叠加阀块（6）上的油缸（24）。
4.根据权利要求3所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统，其特征在于：每个推进叠加阀块（6）连接的油缸（24）为单缸或/和双缸或/和三缸。
5.根据权利要求4所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统，其特征在于：所述第一比例减压阀（8）与油缸组无杆腔之间设置有第一单向阀（12）。
6.根据权利要求5所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统，其特征在于：所述第一单向阀（12）与油缸组无杆腔之间设置有压力传感器（4），压力传感器（4）与PLC控制单元相连。
7.根据权利要求6所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统，其特征在于：所述第一比例减压阀（8）与第一单向阀（12）之间设置有第二单向阀（22）。
8.根据权利要求1-7任一项所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统，其特征在于：所述第二比例减压阀（11）与油缸组无杆腔之间设置有第三单向阀（23）。
9.根据权利要求8所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统，其特征在于：所述拼装模式第一进油阀（9）与油缸组无杆腔之间设置有拼装模式第二进油阀（17），拼装模式第二进油阀（17）与PLC控制单元相连。
10.根据权利要求9所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统，其特征在于：所述外控油路（32）包括第二梭阀（25），第二梭阀（25）的一个进油端与外控油源相连、另一个进油端连接在油缸组无杆腔与拼装模式第二进油阀（17）之间的拼装模式无杆腔进油油路上，第二梭阀（25）的出油端通过第三电磁换向阀（18）与拼装模式第二进油阀（17）相连，第三电磁换向阀（18）与PLC控制单元相连。
11.根据权利要求10所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统，其特征在于：所述拼装模式第一进油阀（9）与油缸组有杆腔之间设置有拼装模式第三进油阀（20），拼装模式第三进油阀（20）与PLC控制单元相连。
12.根据权利要求11所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统，其特征在于：所述外控油路（32）包括与PLC控制单元相连的第四电磁换向阀（21），第四电磁换向阀（21）的进油口与外控油路（32）相连，第四电磁换向阀（21）的两个出油口分别与拼装模式第三进油阀（20）和有杆腔回油阀（19）相连。
13.根据权利要求12所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统，其特征在于：所述拼装模式第一进油阀（9）、无杆腔回油阀（13）、拼装模式第二进油阀（17）、有杆腔回油阀（19）、拼装模式第三进油阀（20）为逻辑换向阀或二通插装阀。
14.根据权利要求1-7或9-13任一项所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统，其特征在于：所述回油油路（31）与油缸组无杆腔之间设置有无杆腔卸荷电磁阀（16），无杆腔卸荷电磁阀（16）与PLC控制单元相连。
15.根据权利要求14所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统，其特征在于：所述PLC控制单元连接有第一电磁换向阀（10），第一电磁换向阀（10）与拼装模式第一进油阀（9）相连。
16.根据权利要求1-7或9-13或15任一项所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统，其特征在于：所述液压阀组包括四个或六个大组阀块（3）。
17.根据权利要求16所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统，其特征在于：所述推进泵源（1）和拼装泵源（2）之间设置有拼装加载阀块，拼装加载阀块包括与PLC控制单元相连的油源切换电磁阀（26），油源切换电磁阀（26）连接在推进泵源（1）和拼装泵源（2）的泵油端之间，油源切换电磁阀（26）并联有逻辑阀（27），逻辑阀（27）与油源切换电磁阀（26）相连。
18.根据权利要求17所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统，其特征在于：所述推进泵源（1）与拼装加载阀块之间设置有比例溢流阀（28），比例溢流阀（28）与PLC控制单元相连。
19.根据权利要求18所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统的控制方法，其特征在于：包括固定分组模式、模拟固定分组模式、任意分组模式；
所述固定分组模式下，PLC控制单元控制推进泵源（1）将油液输送至各个大组阀块（3）的固定分组模式无杆腔进油油路，PLC控制单元控制加载电磁阀（7）、第一比例减压阀（8）打开，推进泵源（1）的油液依次通过加载电磁阀（7）、第一比例减压阀（8）和第一单向阀（12）进入油缸组无杆腔，同时PLC控制单元控制有杆腔回油阀（19）打开，油缸组有杆腔内的油液经过有杆腔回油阀（19）进入回油油路（31），PLC控制单元向各个大组阀块（3）的第一比例减压阀（8）输出相应的PWM信号控制固定分组压力；
所述模拟固定分组模式下，PLC控制单元控制推进泵源（1）将油液输送至各个大组阀块（3）的模拟固定分组模式无杆腔进油油路，PLC控制单元控制大组阀块（3）内各个第二比例减压阀（11）打开，推进泵源（1）的油液依次经过第二比例减压阀（11）、第三单向阀（23）进入油缸组无杆腔，同时PLC控制单元控制有杆腔回油阀（19）打开，油缸组有杆腔内的油液经过有杆腔回油阀（19）进入回油油路（31），PLC控制单元向大组阀块（3）的各个第二比例减压阀（11）输出同样的PWM信号控制模拟固定分组压力；
所述任意分组模式下，PLC控制单元控制推进泵源（1）将油液输送至各个大组阀块（3）的模拟固定分组模式无杆腔进油油路，PLC控制单元控制大组阀块（3）内各个第二比例减压阀（11）打开，推进泵源（1）的油液依次经过第二比例减压阀（11）、第三单向阀（23）进入油缸组无杆腔，同时PLC控制单元控制有杆腔回油阀（19）打开，油缸组有杆腔内的油液经过有杆腔回油阀（19）进入回油油路（31），PLC控制单元向大组阀块（3）的各个第二比例减压阀（11）输出不同的PWM信号控制任意分组压力。
20.根据权利要求19所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统的控制方法，其特征在于：所述模拟固定分组模式和任意分组模式均为同步推进、拼装模式，同步推进、拼装模式下，拼装管片时部分油缸组首先收回，则PLC控制单元切断输送给相应第二比例减压阀（11）的PWM信号，然后PLC控制单元控制拼装泵源（2）将油液输送至各个大组阀块（3）的拼装模式有杆腔进油油路，PLC控制单元控制第一电磁换向阀（10）和第四电磁换向阀（21）得电，则拼装模式第一进油阀（9）和拼装模式第三进油阀（20）打开，拼装泵源（2）的油液依次经过拼装模式第一进油阀（9）、拼装模式第三进油阀（20）进入油缸组有杆腔，同时PLC控制单元控制拼装模式无杆腔回油油路连通，即控制第二电磁换向阀（14）得电，则无杆腔回油阀（13）打开，油缸组无杆腔内的油液经过无杆腔回油阀（13）进入回油油路（31），则相应部分油缸组收回后在该位置安装管片；
当管片安装到位后，收回的油缸组需要伸出，则PLC控制单元控制拼装泵源（2）将油液输送至各个大组阀块（3）的拼装模式有杆腔进油油路，即控制第一电磁换向阀（10）和第三电磁换向阀（18）得电，则拼装模式第一进油阀（9）和拼装模式第二进油阀（17）打开，拼装泵源（2）的油液依次经过拼装模式第一进油阀（9）、拼装模式第二进油阀（17）进入油缸组无杆腔，同时PLC控制单元控制有杆腔回油阀（19）打开，油缸组有杆腔内的油液经过有杆腔回油阀（19）进入回油油路（31），则相应部分油缸组伸出顶接在安装的管片上。
21.根据权利要求20所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统的控制方法，其特征在于：所述拼装管片时部分油缸组首先收回前，PLC控制单元控制无杆腔卸荷电磁阀（16）得电，则油缸组无杆腔内的部分油液经过无杆腔卸荷电磁阀（16）进入回油油路（31）。
22.根据权利要求19-21任一项所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统的控制方法，其特征在于：所述同步推进、拼装模式的推进和拼装功能不同步使用时，即选用整环推进、整环拼装模式，当整环推进完成后，PLC控制单元输送PWM信号使加载阀块的油源切换电磁阀（26）得电使逻辑阀（27）导通，拼装泵源（2）的油液通过逻辑阀（27）并入推进泵源（1）。
23.根据权利要求22所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统的控制方法，其特征在于：所述PLC控制单元控制油源切换电磁阀（26）得电前，PLC控制单元向比例溢流阀（28）输出固定的PWM信号。
24.根据权利要求23所述的盾构机多模式同步推进、拼装系统的控制方法，其特征在于：包括周末保压模式，周末休息时PLC控制单元控制推进泵源（1）的电比例排量，始终维持推进泵源（1）小排量运行，推进泵源（1）的油液通过固定分组模式无杆腔进油油路进入油缸组的无杆腔，使油缸组以固定压力推顶盾构机。
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