CN111456746A - 一种超大直径盾构多模式推进系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种超大直径盾构多模式推进系统及控制方法，用以解决现有盾构推进系统姿态控制精度不高，响应慢，能耗高，姿态调整功能及纠偏能力较弱的问题。本发明的油箱通过加油阀块与总换向阀组相连接，总换向阀组分别与至少两个有杆腔管路和无杆腔管路相连接，有杆腔管路分别与至少两个油缸的有杆腔相连接，无杆腔管路与进油阀块相连接，进油阀块分别与至少两个推进叠加块相连接，推进叠加块通过插装阀或自由分区阀分别与至少两个油缸的无杆腔相连接。本发明可实现默认分区模式、自由分区模式、慢速推进模式三种模式，可针对不同的掘进工况选择不同的控制模式，便于盾构机在复杂地层的调向和纠偏，减低能耗，减低施工风险，提高施工效率。

Description

一种超大直径盾构多模式推进系统及控制方法

技术领域

本发明涉及地下工程施工装置的技术领域，尤其涉及一种超大直径盾构多模式推进系统及控制方法。

背景技术

推进系统是盾构机的重要组成部分，推进系统不仅要按照预定轨迹完成隧道掘进任务，而且还要能够根据施地层不同的土质及水土压力的变化，时时对推进速度和压力进行调节，使盾构机在掘进过程中引起的地表沉降控制在要求范围。现有的盾构推进系统也能够满足正常的掘进需求，但是在分区控制模式下，姿态控制精度不高，响应慢，能耗高；在曲线掘进的过程中姿态调整功能及纠偏能力较弱。

申请号为201910757360.9的一种盾构机推进系统增压装置及其工作方法，通过泵产生的液压油分为两路，一路通过电磁换向阀进入推进油缸，在推进系统正常工作时使用，另外一路通过增压进口调节阀、增压装置后进入推进缸，在主机脱困时使用，增强盾构机推进过程中对地层的适应性，提高推进系统的最大推力，有效降低盾构主机推进过程中的卡机情况；此装置仅仅是提高了系统推力，工作模式单一，功耗大，而且不能实现多模式推进，对不同工况和地层的适用性能差。

发明内容

针对现有盾构推进系统在分区控制模式下，姿态控制精度不高，响应慢，能耗高；在曲线掘进的过程中姿态调整功能及纠偏能力较弱的技术问题，本发明提出一种超大直径盾构多模式推进系统及控制方法，采用多个比例阀实现多模式推进控制，推进油缸可实现自由分组单独控制。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种超大直径盾构多模式推进系统，包括油箱，所述油箱通过加油阀块与总换向阀组相连接，总换向阀组分别与至少两个有杆腔管路和无杆腔管路相连接，有杆腔管路分别与至少两个油缸的有杆腔相连接，无杆腔管路与进油阀块相连接，进油阀块分别与至少两个推进叠加块相连接，推进叠加块通过插装阀或自由分区阀分别与至少两个油缸的无杆腔相连接。通过插装阀或自由分区阀可以分别实现默认分区模式和自由分区模式的切换，同时通过总换向阀组可以带动多个油缸组同时伸出或缩回，且可以分别控制每组中的单个油缸运动。

所述总换向阀组包括主电磁换向阀，主电磁换向阀分别与大腔进油阀、大腔回油阀、小腔回油阀、小腔进油阀和PLC控制器相连接，加油阀块分别与主电磁换向阀、大腔进油阀和小腔进油阀相连接，大腔进油阀和大腔回油阀均与无杆腔管路相连接，小腔回油阀、小腔进油阀均与有杆腔管路相连接；所述大腔回油阀和小腔回油阀均与回油管路相连接，回油管路与油箱相连接。主电磁换向阀通过PLC控制器可以控制不同的油阀开启，从而实现控制将油液输送至无杆腔管路或有杆腔管路，控制油缸的伸出或缩回。

所述总换向阀组内还设有备用阀组，备用阀组包括第一电磁换向阀和第二电磁换向阀，第一电磁换向阀与第一回油阀相连接，第二电磁换向阀与第二回油阀相连接，第一回油阀与有杆腔管路相连接，第二回油阀与无杆腔回路相连接，第一回油阀和第二回油阀均与回油管路相连接。备用阀组连通无杆腔管路或有杆腔管路与油箱，从而可以将油缸内的油液回流至油箱，以防主电磁换向阀失效油缸不能实现收回。

所述进油阀块包括比例调速阀和比例减压阀，比例调速阀通过第二过滤器与无杆腔管路相连接，第二过滤器通过比例调速阀与比例减压阀相连接，比例减压阀与推进叠加块相连接相连接；所述推进叠加块与快速推进阀相连接，快速推进阀与无杆腔管路相连接相连接；所述快速推进阀与电磁球阀相连接，电磁球阀与PLC控制器相连接。无杆腔管路的液压油通过第二过滤器、比例调速阀和比例减压阀分别与推进叠加块相连接，从而将控制的液压油输送至同一组油缸中不同的油缸。油缸无杆腔内的液压油经过推进叠加块、快速推进阀输送至无杆腔管路，并回流至油箱，实现油缸的活塞杆缩回。

所述比例调速阀包括第一比例调速阀和第二比例调速阀，第一比例调速阀和第二比例调速阀并联连接。两个比例调速阀相配合可以实现对一组油缸的调速，控制液压油向每个推进叠加块的流动，实现精确控制油缸的伸出量。

所述推进叠加块包括插装阀和自由分区阀，插装阀和自由分区阀的一端均与进油阀块相连接，插装阀和自由分区阀的另一端均与油缸的无杆腔相连接；所述自由分区阀通过泄压阀与油缸的无杆腔相连接；所述插装阀与默认分区电磁阀相连接，默认分区电磁阀与第一安全阀相连接，第一安全阀与插装阀相连接，默认分区电磁阀与PLC控制器相连接。每个推进叠加块控制一个油缸的运动，通过控制液压油从插装阀或自由分区阀流动，实现默认分组模式或自由分组模式。

所述推进叠加块的出口与油缸的无杆腔之间的管路上设有压力传感器，自由分区阀与安全回油管路相连接。压力传感器实时检测进入或流出油缸无杆腔内液压油的压力，压力超过安全回油管路的安全阀设定压力时，安全回油管路的安全阀打开，液压油回流至油箱。

所述电磁球阀、主电磁换向阀、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀均与阀组泄漏油通道相连接，阀组泄漏油通道与油箱相连接。电磁球阀、主电磁换向阀、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀内的液压油通过阀组泄漏油通道回流至油箱。

所述加油阀块包含至少两路并联的进油管路I和进油管路II，进油管路I通过轴向变量泵与油箱相连接，轴向变量泵通过第一过滤器与加油阀块相连接；所述进油管路II包括叶片泵，叶片泵分别与油箱和加油阀块相连接。通过两个进油管路实现加油阀块的进油，增加液压油的流通速度。

所述轴向变量泵上设有远程调压阀，远程调压阀与PLC控制器相连接；所述轴向变量泵与第一过滤器之间的进油管路I上设有第三安全阀；所述叶片泵与加油阀块之间的进油管路II上设有第二安全阀。通过安全阀保证两个进油管路安全运送液压油，通过远程调压阀控制轴向变量泵的压力，从而调节其流速。

一种超大直径盾构多模式推进系统的控制方法，实现默认分组模式的流程：油箱内的油液通过加油阀块进入总换向阀组，总换向阀组内的主电磁换向阀控制大腔进油阀开启，油液进入无杆腔管路，经过进油阀块的比例调速阀和比例减压阀分别进入不同的推进叠加块，然后通过推进叠加块的插装阀进入油缸的无杆腔，油缸的活塞杆伸出；同时油缸有杆腔内的油液通过有杆腔管路进入总换向阀组，通过总换向阀组的小腔回油阀返回油箱；

油箱内的油液通过加油阀块进入总换向阀组，总换向阀组内的主电磁换向阀控制小腔进油开启，油液进入有杆腔管路后进入油缸的有杆腔，从而推动油缸的活塞杆缩回；同时，油缸的无杆腔的油液经过推进叠加块的插装阀，然后依次进入进油阀块的快速推进阀后进入无杆腔管路，无杆腔管路的油液通过总换向阀组的大腔回油阀返回油箱。通过控制推进叠加块的插装阀开启，实现默认分组模式中油缸活塞杆的伸出或缩回。

实现自由分组模式的流程：油箱内的油液通过加油阀块进入总换向阀组，总换向阀组内的主电磁换向阀控制大腔进油阀开启，油液进入无杆腔管路，经过进油阀块的比例调速阀和比例减压阀分别进入不同的推进叠加块，然后通过推进叠加块的自由分区阀和泄压阀进入油缸的无杆腔，油缸的活塞杆伸出；同时油缸有杆腔内的油液通过有杆腔管路进入总换向阀组，通过总换向阀组的小腔回油阀返回油箱。通过推进叠加块的自由分区阀实现自由分组模式下油缸的伸出或缩回。

实现慢速推进模式的流程：在默认分组模式和自由分组模式下均可，通过PLC控制器调节比例调速阀的输出流量，实现对盾构机推进速度的精准控制。PLC控制器通过比例放大板控制比例调速阀的输出流量，从而实现推进速度的精确控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果：采用多个比例阀即两个比例调速阀和一个比例减压阀实现多模式推进控制，推进油缸可实现自由分组单独控制，具体为默认分组模式、自由分区模式、慢速推进模式三种模式，默认分区模式提高了推进系统的控制精度、快速性以及稳定性，自由分区模式提高了盾构机在转弯及纠偏过程中多缸协同控制的稳定性，慢速推进模式有助于提高复杂地层载荷突变时系统的响应特性以及掘进界面的稳定性。本发明可针对不同的掘进工况选择不同的控制模式，便于盾构机在复杂地层的调向和纠偏，减低能耗，减低施工风险，提高施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明的结构示意图。

图2为图1所示加油阀块和进油管路的放大示意图。

图3为图1所示总换向阀组的放大示意图。

图4为图1所示进油阀块和推进叠加块的放大示意图。

图中，1为轴向变量泵，2为叶片泵，3为远程调压阀，4为主电磁换向阀，5为大腔进油阀，6为大腔回油阀，7为小腔回油阀，8为小腔进油阀，9为进油阀块，10为第一比例调速阀，11为第二比例调速阀，12为比例减压阀，13为推进叠加块，14为插装阀，15为自由分区阀，16为电磁球阀，17为快速推进阀，18为默认分区电磁阀，19为第一安全阀，20为压力传感器，21为泄压阀，22为油缸，23为第二安全阀，24为加油阀块，25为第三安全阀，26为第一过滤器，27为备用阀组，28为第二过滤器。

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，如图1所示，一种超大直径盾构多模式推进系统，包括油箱，所述油箱通过加油阀块24与总换向阀组相连接，油箱内的液压油通过加油阀块24输送至总换向阀组，总换向阀组实现油阀开启的控制，从而调节向有杆腔管路或无杆腔管路输送液压油，实现油缸的伸出或缩回。总换向阀组分别与至少两个有杆腔管路和无杆腔管路相连接，有杆腔管路分别与至少两个油缸22的有杆腔相连接，无杆腔管路与进油阀块9相连接，进油阀块9分别与至少两个推进叠加块13相连接，推进叠加块13通过插装阀14或自由分区阀15分别与至少两个油缸22的无杆腔相连接。通过进油阀块9向该油缸组中的每个推进叠加块3输送液压油，从而与油缸3的无杆腔相连接，实现油缸3的控制。通过插装阀14实现默认分区模式，通过自由分区阀15实现自由分区模式。一个有杆腔管路和无杆腔管路组成一个油缸组，一个总换向阀组可以并联有若干组油缸组，每个油缸组中有至少两个油缸22并联连接，如图1所示，总换向阀组连接有6个油缸组，每个油缸组有3-5个油缸并联。每个油缸组的无杆腔管路均连接有一个进油阀块9，用来调节输送至每个推进叠加块13的液压油的流量，从而精确控制该组油缸组中油缸的伸缩量。

如图2所示，所述加油阀块24包含至少两路并联的进油管路I和进油管路II，进油管路I通过轴向变量泵1与油箱相连接，轴向变量泵1通过第一过滤器26与加油阀块24相连接；油箱内的液压油经过轴向变量泵1的动力作用输送至第一过滤器26，实现对液压油的过滤，然后通过单向阀输送至加油阀块24，加油阀块24实现进油管路I和进油管路II的并联，从而将油箱内的油液输送至总换向阀组。进油管路I上设有手动阀，用于手动调节进油管路I的启闭。所述进油管路II包括叶片泵2，叶片泵2通过电机驱动，叶片泵2分别与油箱和加油阀块24相连接，叶片泵2将油箱内的液压油输送至加油阀块24。图2中进油管路I设有两个，两个进油管路I并联连接，两个进油管路I上的轴向变量泵1由一个电机驱动，节省安装空间，提高效率。在使用中，优先使用两个轴向变量泵1，需要让油缸快速的回收时，启动进油管路II上的叶片泵2。

优选地，所述轴向变量泵1上设有远程调压阀3，远程调压阀3与PLC控制器相连接；PLC控制器通过远程调压阀3可以调节轴向变量泵1输送至加油阀块的压力，从而调节液压油的流速。所述轴向变量泵1与第一过滤器26之间的进油管路I上设有第三安全阀25；当进油管路I上的压力达到设定的阈值时，第三安全阀25开启，将进油管路I上的液压油通过安全回油管路或阀组泄漏油通道回流至油箱。所述叶片泵2与加油阀块24之间的进油管路II上设有第二安全阀23，第二安全阀23通过单向阀与加油阀块24相连接，第二安全阀23用于保护进油管路II，将进油管路II上的液压油通过安全回油管路回流至油箱。考虑到系统属于大功率应用，为了避免压力、能量损失，实现泵与负载间的功率匹配以实现节能的目的。

如图3所示，所述总换向阀组包括主电磁换向阀4，主电磁换向阀4分别与大腔进油阀5、大腔回油阀6、小腔回油阀7、小腔进油阀8和PLC控制器相连接，PLC控制器控制主电磁换向阀4的启闭，电磁换向阀4控制大腔进油阀5、大腔回油阀6、小腔回油阀7、小腔进油阀8的启闭，从而实现有杆腔管路和无杆腔管路进油或回油。加油阀块24分别与主电磁换向阀4、大腔进油阀5和小腔进油阀8相连接，主电磁换向阀4与加油阀块24之间设有单向节流阀，单向节流阀的作用是调节进入大腔进油阀5的流速。大腔进油阀5和大腔回油阀6均通过P口与无杆腔管路相连接，大腔进油阀5实现无杆腔管路的进油，大腔回油阀6实现杆腔管路的回油。大腔进油阀5和大腔回油阀6均有有三个油口，一个控制油口，一个进油口，一个出油口，控制油口控制阀的启闭。小腔回油阀7、小腔进油阀8均与有杆腔管路相连接，小腔进油阀8实现有杆腔管路的进油，小腔回油阀7实现有杆腔管路的回油。所述大腔回油阀6和小腔回油阀7均与回油管路相连接，回油管路与油箱相连接，回油管路通过回流口T1和回流口T2回流至油箱，设置两个回油口的主要目的是为了降低回油背压。总换向阀组中的大腔进油阀5和大腔回油阀6均分别与输出口A1、输出口A2、输出口A3相连接，小腔回油阀7和小腔进油阀8均与输出口B1相连接，输出口A1、输出口A2、输出口A3设置三个分别与不同组的油缸组的无杆腔相连接，每组又可以与两个油缸组并联，从而可以实现多组油缸组的控制。主电磁换向阀4与阀组泄漏油通道相连接，阀组泄漏油通道与油箱相连接，如果泄漏的油排不出去，会造成阀内部压力过高，阀会损坏，通过阀组泄漏油通道可以保证主电磁换向阀4的稳定工作。

优选地，所述总换向阀组内还设有备用阀组27，备用阀组27包括第一电磁换向阀和第二电磁换向阀，第一电磁换向阀与第一回油阀相连接，第一电磁换向阀控制第一回油阀的启闭，第二电磁换向阀与第二回油阀相连接，第一电磁换向阀和第一回油阀均通过输出口A1-A3与有杆腔管路相连接，第二电磁换向阀和第二回油阀均通过输出口B1与无杆腔回路相连接，第一回油阀和第二回油阀均与回油管路相连接。当回油量过大，大腔回油阀或小腔回油阀不能满足需求时，开启备用阀组27，第一电磁换向阀或第二电磁换向阀得电，备用阀组就开始工作。第一电磁换向阀和第二电磁换向阀均与阀组泄漏油通道相连接，从而保证第一电磁换向阀和第二电磁换向阀的稳定可靠工作。

如图4所示，所述进油阀块9包括比例调速阀和比例减压阀12，比例调速阀通过第二过滤器28与无杆腔管路相连接，第二过滤器28实现对无杆腔管路的过滤，第二过滤器28通过比例调速阀与比例减压阀12相连接，比例减压阀12与推进叠加块13相连接相连接；比例调速阀实现管路上液压油的流速的调节，比例减压阀12实现管路上压力的调节。所述推进叠加块13与快速推进阀17相连接，快速推进阀17与无杆腔管路相连接相连接；快速推进阀17和第二过滤器28与比例减压阀12之间的管路并联，实现油缸11的无杆腔回流时液压油的流动。所述快速推进阀17与电磁球阀16相连接，电磁球阀16分别通过两个单向阀与快速推进阀17的进油口和出油口连接。电磁球阀16与PLC控制器相连接。当PLC控制器控制电磁球阀16不得电的时候，快速推进阀17的控制腔始终处于高压状态，快速推进阀17的阀口处于关闭状态，进出油口不通；当电磁球阀16得电时，快速推进阀17的控制腔通油箱，压力为零，无论进油口来油还是出油口来油均可将快速推进阀17开启。所述电磁球阀16与阀组泄漏油通道相连接，阀组泄漏油通道与油箱相连接，从而保证电磁球阀16的稳定工作。所述比例调速阀包括第一比例调速阀10和第二比例调速阀11，第一比例调速阀10和第二比例调速阀11并联连接。通过PLC控制调节一个比例调速阀或者两个比例调速阀工作，从而控制流量的大小。

所述推进叠加块13包括插装阀14和自由分区阀15，插装阀14和自由分区阀15的一端均与进油阀块9相连接，插装阀14和自由分区阀15的另一端均与油缸22的无杆腔相连接；所述自由分区阀15通过泄压阀21与油缸22的无杆腔相连接；插装阀14和自由分区阀15与泄压阀21之间的管路并联连接，从而实现两个模式的切换。泄压阀21上并联有单向阀，泄压阀21的作用是在油缸回收的时候卸荷阀先得电，降低油缸无杆腔的压力，否则无杆腔压力过高容易引起系统震动。所述插装阀14与默认分区电磁阀18相连接，默认分区电磁阀18与第一安全阀19相连接，第一安全阀19与插装阀14相连接，第一安全阀19分别通过单向阀与P口和插装阀14口连接，第一安全阀19其主要功能是防止油缸无杆腔压力过高。默认分区电磁阀18与PLC控制器相连接。当PLC控制器控制默认分区电磁阀18不得电的时候，插装阀14的控制腔始终处于高压状态，插装阀14的阀口处于关闭状态，插装阀14的两个油口A,B油口均不通；当默认分区电磁阀18得电时，插装阀14的控制腔通油箱，压力为零，无论A来油还是B口来油均可将插装阀14开启。默认分区电磁阀18和第一安全阀19均与阀组泄漏油通道相连接，保证默认分区电磁阀18和第一安全阀19的稳定工作。

所述推进叠加块13的出口与油缸22的无杆腔之间的管路上设有压力传感器20，压力传感器20用于实时检测进入或流出油缸22的无杆腔的液压油的压力，压力传感器20的主要作用是检测油缸无杆腔的压力，并且把这个压力反馈给上位机。自由分区阀15与安全回油管路相连接，压力超过第一安全阀19设定压力时，第一安全阀打开，自由分区阀15中的油回流油箱。

本发明为了使超大直径盾构推进系统过程中响应迅速，姿态控制精度高，能耗低；同时实现土仓压力的控制精度，减少系统的超调（远程调压阀3和比例减压阀12）。本发明综合应用了基于压力和流量的轴向变量泵、推进油缸复合控制方式，在压力流量复合控制器（PLC控制器）中采用了在线自调整模糊PID控制策略，内环（即油缸22内置的位移传感器）位置检测油缸行程反馈到上位机，外环压力、流量检测反馈的双闭环电液比例控制方法。

实施例2，一种超大直径盾构多模式推进系统的控制方法，实现默认分组模式的流程：油箱内的油液通过加油阀块24进入总换向阀组，总换向阀组内的主电磁换向阀4控制大腔进油阀5开启，油液进入无杆腔管路，经过进油阀块9的比例调速阀和比例减压阀12分别进入不同的推进叠加块13，然后通过推进叠加块13的插装阀14进入油缸22的无杆腔，油缸22的活塞杆伸出；同时油缸22有杆腔内的油液通过有杆腔管路进入总换向阀组，通过总换向阀组的小腔回油阀7返回油箱；

油箱内的油液通过加油阀块24进入总换向阀组，总换向阀组内的主电磁换向阀4控制小腔进油阀8开启，油液进入有杆腔管路后进入油缸22的有杆腔，从而推动油缸22的活塞杆缩回；同时，油缸22的无杆腔的油液经过推进叠加块13的插装阀14，然后依次进入进油阀块9的快速推进阀17后进入无杆腔管路，无杆腔管路的油液通过总换向阀组的大腔回油阀6返回油箱。默认分区模式提高了推进系统的控制精度、快速性以及稳定性。比例减压阀12的压力通过PLC控制器反馈到上位机，上位机根据比例减压阀12的压力实时通过远程调压阀3调节轴向变量泵1的压力，从而实现推进系统精准、快速、稳定的控制。

实现自由分组模式的流程：油箱内的油液通过加油阀块24进入总换向阀组，总换向阀组内的主电磁换向阀4控制大腔进油阀5开启，油液进入无杆腔管路，经过进油阀块9的比例调速阀和比例减压阀12分别进入不同的推进叠加块13，然后通过推进叠加块13的自由分区阀15和泄压阀21进入油缸22的无杆腔，油缸22的活塞杆伸出；同时油缸22有杆腔内的油液通过有杆腔管路进入总换向阀组，通过总换向阀组的小腔回油阀7返回油箱。自由分区模式提高了盾构机在转弯及纠偏过程中多缸协同控制的稳定性。每一组油缸的压力都可以通过自由分区阀15调节，在转弯及纠偏过程更容易实现对油缸的控制。

同理，自由分组模式下需要油缸22的活塞杆缩回时，油箱内的油液通过加油阀块24进入总换向阀组，总换向阀组内的主电磁换向阀4控制小腔进油阀8开启，油液进入有杆腔管路后进入油缸22的有杆腔，从而推动油缸22的活塞杆缩回；同时，油缸22的无杆腔的油液经过推进叠加块13的自由分区阀15，然后依次进入进油阀块9的快速推进阀17后进入无杆腔管路，无杆腔管路的油液通过总换向阀组的大腔回油阀6返回油箱。

当盾构机穿越地面建筑比较密集的区域的时候，为了进一步控制地表沉降，减低噪音等，就要用到慢速突进模式。实现慢速推进模式的流程：在默认分组模式和自由分组模式下均可，通过PLC控制器可以实现两种模式的切换，通过PLC控制器调节通过比例放大板控制第一比例调速阀10和第二比例调速阀11的输出流量，实现对盾构机推进速度的精准控制。慢速推进模式有助于提高复杂地层载荷突变时系统的响应特性以及掘进界面的稳定性。慢速推进模式下，推进系统的流量通过第一比例调速阀10和第二比例调速阀11精准控制，推进速度稳定。

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 (13)

1.一种超大直径盾构多模式推进系统，包括油箱，其特征在于，所述油箱通过加油阀块（24）与总换向阀组相连接，总换向阀组分别与至少两个有杆腔管路和无杆腔管路相连接，有杆腔管路分别与至少两个油缸（22）的有杆腔相连接，无杆腔管路与进油阀块（9）相连接，进油阀块（9）分别与至少两个推进叠加块（13）相连接，推进叠加块（13）通过插装阀（14）或自由分区阀（15）分别与至少两个油缸（22）的无杆腔相连接。

2.根据权利要求1所述的超大直径盾构多模式推进系统，其特征在于，所述总换向阀组包括主电磁换向阀（4），主电磁换向阀（4）分别与大腔进油阀（5）、大腔回油阀（6）、小腔回油阀（7）、小腔进油阀（8）和PLC控制器相连接，加油阀块（24）分别与主电磁换向阀（4）、大腔进油阀（5）和小腔进油阀（8）相连接，大腔进油阀（5）和大腔回油阀（6）均与无杆腔管路相连接，小腔回油阀（7）、小腔进油阀（8）均与有杆腔管路相连接；所述大腔回油阀（6）和小腔回油阀（7）均与回油管路相连接，回油管路与油箱相连接。

3.根据权利要求2所述的超大直径盾构多模式推进系统，其特征在于，所述总换向阀组内还设有备用阀组（27），备用阀组（27）包括第一电磁换向阀和第二电磁换向阀，第一电磁换向阀与第一回油阀相连接，第二电磁换向阀与第二回油阀相连接，第一回油阀与有杆腔管路相连接，第二回油阀与无杆腔回路相连接，第一回油阀和第二回油阀均与回油管路相连接。

4.根据权利要求1或3所述的超大直径盾构多模式推进系统，其特征在于，所述进油阀块（9）包括比例调速阀和比例减压阀（12），比例调速阀通过第二过滤器（28）与无杆腔管路相连接，第二过滤器（28）通过比例调速阀与比例减压阀（12）相连接，比例减压阀（12）与推进叠加块（13）相连接相连接；所述推进叠加块（13）与快速推进阀（17）相连接，快速推进阀（17）与无杆腔管路相连接相连接；所述快速推进阀（17）与电磁球阀（16）相连接，电磁球阀（16）与PLC控制器相连接。

5.根据权利要求4所述的超大直径盾构多模式推进系统，其特征在于，所述比例调速阀包括第一比例调速阀（10）和第二比例调速阀（11），第一比例调速阀（10）和第二比例调速阀（11）并联连接。

6.根据权利要求1或5所述的超大直径盾构多模式推进系统，其特征在于，所述推进叠加块（13）包括插装阀（14）和自由分区阀（15），插装阀（14）和自由分区阀（15）的一端均与进油阀块（9）相连接，插装阀（14）和自由分区阀（15）的另一端均与油缸（22）的无杆腔相连接；所述自由分区阀（15）通过泄压阀（21）与油缸（22）的无杆腔相连接；所述插装阀（14）与默认分区电磁阀（18）相连接，默认分区电磁阀（18）与第一安全阀（19）相连接，第一安全阀（19）与插装阀（14）相连接，默认分区电磁阀（18）与PLC控制器相连接。

7.根据权利要求6所述的超大直径盾构多模式推进系统，其特征在于，所述推进叠加块（13）的出口与油缸（22）的无杆腔之间的管路上设有压力传感器（20），自由分区阀（15）与安全回油管路相连接。

8.根据权利要求5所述的超大直径盾构多模式推进系统，其特征在于，所述电磁球阀（16）、主电磁换向阀（4）、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀均与阀组泄漏油通道相连接，阀组泄漏油通道与油箱相连接。

9.根据权利要求1所述的超大直径盾构多模式推进系统，其特征在于，所述加油阀块（24）包含至少两路并联的进油管路I和进油管路II，进油管路I通过轴向变量泵（1）与油箱相连接，轴向变量泵（1）通过第一过滤器（26）与加油阀块（24）相连接；所述进油管路II包括叶片泵（2），叶片泵（2）分别与油箱和加油阀块（24）相连接。

10.根据权利要求9所述的超大直径盾构多模式推进系统，其特征在于，所述轴向变量泵（1）上设有远程调压阀（3），远程调压阀（3）与PLC控制器相连接；所述轴向变量泵（1）与第一过滤器（26）之间的进油管路I上设有第三安全阀（25）；所述叶片泵（2）与加油阀块（24）之间的进油管路II上设有第二安全阀（23）。

11.根据权利要求1-3、5、7-10中任意一项所述的超大直径盾构多模式推进系统的控制方法，其特征在于，实现默认分组模式的流程：油箱内的油液通过加油阀块（24）进入总换向阀组，总换向阀组内的主电磁换向阀（4）控制大腔进油阀（5）开启，油液进入无杆腔管路，经过进油阀块（9）的比例调速阀和比例减压阀（12）分别进入不同的推进叠加块（13），然后通过推进叠加块（13）的插装阀（14）进入油缸（22）的无杆腔，油缸（22）的活塞杆伸出；同时油缸（22）有杆腔内的油液通过有杆腔管路进入总换向阀组，通过总换向阀组的小腔回油阀（7）返回油箱；

油箱内的油液通过加油阀块（24）进入总换向阀组，总换向阀组内的主电磁换向阀（4）控制小腔进油阀（8）开启，油液进入有杆腔管路后进入油缸（22）的有杆腔，从而推动油缸（22）的活塞杆缩回；同时，油缸（22）的无杆腔的油液经过推进叠加块（13）的插装阀（14），然后依次进入进油阀块（9）的快速推进阀（17）后进入无杆腔管路，无杆腔管路的油液通过总换向阀组的大腔回油阀（6）返回油箱。

12.根据权利要求11所述的超大直径盾构多模式推进系统的控制方法，其特征在于，实现自由分组模式的流程：油箱内的油液通过加油阀块（24）进入总换向阀组，总换向阀组内的主电磁换向阀（4）控制大腔进油阀（5）开启，油液进入无杆腔管路，经过进油阀块（9）的比例调速阀和比例减压阀（12）分别进入不同的推进叠加块（13），然后通过推进叠加块（13）的自由分区阀（15）和泄压阀（21）进入油缸（22）的无杆腔，油缸（22）的活塞杆伸出；同时油缸（22）有杆腔内的油液通过有杆腔管路进入总换向阀组，通过总换向阀组的小腔回油阀（7）返回油箱。

13.根据权利要求12所述的超大直径盾构多模式推进系统的控制方法，其特征在于，实现慢速推进模式的流程：在默认分组模式和自由分组模式下均可，通过PLC控制器调节比例调速阀的输出流量，实现对盾构机推进速度的精准控制。

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