CN207963066U - 一种盾构机环境温度智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及隧道施工系统设备中的盾构机冷却系统，尤其是一种盾构机环境温度智能控制系统，包括连接冷却塔的外循环水系统和对盾构机上的发热器件进行水冷的内循环水系统以及对盾构机掘进环境进行散热的风冷系统；外循环水系统通过换热器实现与内循环水系统的热交换；内循环水系统具有循环水箱，循环水箱上装有连接控制器的温度传感器，在内循环水系统的主管路上装有水泵、过滤器和单向阀；在外循环水系统与内循环水系统之间装有冷冻系统，冷冻系统用于对内循环水系统中冷却水的温度进行实时调节；本实用新型结构简单、设计巧妙，实现了对盾构机开挖施工段的环境温度的有效控制，方便了工人施工，降低了设备故障率，提高了盾构掘进的效率。

Description

一种盾构机环境温度智能控制系统

技术领域

本实用新型涉及隧道施工系统设备中的盾构机冷却系统，尤其是一种盾构机环境温度智能控制系统。

背景技术

盾构机在掘进施工中，设备运行会产生大量的热，由于受到隧道空间限制，产生的热量会大量积累并导致盾构机开挖施工段的温度超过40℃，因此环境温度智能调节系统成为隧道施工机械盾构机掘进施工的重要环节之一，其主要作用是实现将隧道掘进过程设备不断产生的热量快速传递到隧道外，保证隧道内掘进环境温度的正常稳定，避免因隧道内施工环境温度过高出现设备故障、人员不适的问题而无法掘进；尤其是在地处高温区域的隧道施工，盾构机环境温度的控制尤为重要。

当前，大多数盾构机上配置的温控系统只是简单地解决了其操作室周边局部的温度控制问题，而没能有效解决开挖施工段环境的温度控制，工人常常在40℃以上的环境温度下施工，往往会出现身体不适的问题，并且在高温施工环境下，也存在设备故障频繁，盾构掘进效率不高的问题；因而，本实用新型的目的就在于有效控制盾构机内部环境温度，并营造一个良好的盾构施工环境，使盾构掘进更加安全和高效。

本实用新型有效控制了盾构机内环境温度，保证了掘进时盾构机的最佳机况和工人的良好施工环境，使盾构掘进更加安全和高效。

发明内容

本实用新型的目的就是要解决当前盾构机不能有效解决对开挖施工段环境的温度控制，从而导致在高温施工环境下出现施工人员身体不适、设备故障频繁、盾构掘进效率不高的问题，为此提供一种盾构机环境温度智能控制系统。

本实用新型的具体方案是：一种盾构机环境温度智能控制系统，其特征是：包括连接冷却塔的外循环水系统和用于对盾构机上的发热器件进行水冷的内循环水系统以及对盾构机掘进环境进行散热的风冷系统；外循环水系统通过换热器实现与内循环水系统的热交换；所述内循环水系统具有循环水箱，在循环水箱上装有连接控制器的温度传感器，在内循环水系统的主管路上装有水泵、过滤器和单向阀；在外循环水系统与内循环水系统之间装有冷冻系统；冷冻系统具有冷冻机，冷冻机的冷媒介质进出侧的两根管路与外循环水系统的主管路相连接，并在两根所述管路上对应装有控制阀A、B；冷冻机的冷冻水进出侧的两根管路与内循环水系统的主管路相连接，在两根所述管路上装有控制阀C、D ，并在两根所述管路之间的内循环水系统的主管路上装有控制阀E；所述控制器实时根据温度传感器检测到的数据，实现对冷冻机的工作动态及控制阀A、B、C、D、E的开关状态的实时控制。

本实用新型中所述盾构机上的发热器件包括冷风机、驱动箱、驱动电机和油冷器，各个发热器件均通过两根支管并联在内循环水系统的主管路上，并在每个发热器件相应的支管上装有温度传感器、流量计、流量调节阀和单向阀；所述温度传感器用于实时检测从发热器件排出的冷却水的温度，并将检测数据传输至控制器，控制器实时控制发热器件上相应的流量调节阀的开度，从而通过控制发热器件输入的冷却水的流量来实现对其冷却温度的调节。

本实用新型中所述循环水箱的上侧装有超声波液位仪，并在其沿口处设有便于内部冷却水溢流的冒口，循环水箱的底部设有排污口；在外循环水系统的主管路上装有连接循环水箱的补水管，并在补水管上装有控制阀F；所述控制器实时根据超声波液位仪检测到的液位高度，对控制阀F的开关状态进行实时控制。

本实用新型中所述外循环水系统的主管路通过软管与冷却塔相对接，软管卷绕在水管卷盘上。

本实用新型具有如下有益效果：

(1)本实用新型结构简单、设计巧妙，实现了通过冷冻系统来对内循环水系统中冷却水的温度进行实时调控，并将冷冻系统热交换的热量通过冷却塔排放至外部环境中，从而有效地将盾构机开挖施工段的环境温度控制在30℃以下，进而方便了工人施工，降低了设备故障率，提高了盾构机盾构掘进效率；

(2)本实用新型中冷风机采用了变频控制，从而使得风冷系统对环境温度的控制更加高效和方便，并且冷风机采用气水换热方式，与盾构其他冷却设备一致，统一了换热介质（内循环冷却水)，方便监控和维护；

(3)本实用新型中各个发热器件均并接在内循环水系统的主管路上，通过冷冻机实现内循环水冷却，制冷更加高效和集中，使整个系统更加简洁；

(4)本实用新型中设置在隧道外地面上的冷却塔同时作为内循环水系统和冷冻系统的冷源，可随时增加冷却塔的当量和数量满足制冷量，由于冷却塔结构简单便宜方便维护，确保了制冷系统经济环保。

附图说明

图1是本实用新型的控制结构框图；

图2是本实用新型的管路示意图。

图中：1—冷却塔，2—外循环水系统，3—内循环水系统，4—风冷系统，5—冷冻系统，6—盾构机，7—换热器，8—循环水箱，9—温度传感器A，10—水泵，11—过滤器，12—单向阀A，13—冷冻机，14—控制阀A，15—控制阀B，16—控制阀C，17—控制阀D，18—控制阀E，19—控制阀F，20—冷风机，21—驱动箱，22—驱动电机，23—油冷器，24—温度传感器B，25—流量计，26—流量调节阀，27—单向阀B，28—超声波液位仪，29—冒口，30—排污口，31—补水管，32—软管，33—水管卷盘，34—控制器。

具体实施方式

参见图1-2，一种盾构机环境温度智能控制系统，包括连接冷却塔1的外循环水系统2和用于对盾构机6上的发热器件进行水冷的内循环水系统3以及对盾构机6掘进环境进行散热的风冷系统4；外循环水系统2通过换热器7实现与内循环水系统3的热交换；所述内循环水系统3具有循环水箱8，在循环水箱8上装有连接控制器34的温度传感器A9，在内循环水系统3的主管路上装有水泵10、过滤器11和单向阀A12；在外循环水系统2与内循环水系统3之间装有冷冻系统5；冷冻系统5具有冷冻机13，冷冻机13的冷媒介质进出侧的两根管路与外循环水系统2的主管路相连接，并在两根所述管路上对应装有控制阀A14、控制阀B15；冷冻机13的冷冻水进出侧的两根管路与内循环水系统3的主管路相连接，在两根所述管路上装有控制阀C16、控制阀D17 ，并在两根所述管路之间的内循环水系统3的主管路上装有控制阀E18；所述控制器34实时根据温度传感器A9检测到的数据，实现对冷冻机13的工作动态及控制阀A14、控制阀B15、控制阀C16、控制阀D17、控制阀E18的开关状态的实时控制。

在实际工作中，内循环水系统3、冷冻系统5的冷冻机13安装在盾构机后备套台车上，外循环水系统2安装在隧道外地面上；风冷系统4由盾构机上发热器件中的冷风机20进行风冷，并由负压风道将风冷热交换的热空气排出隧道外部，其中冷风机20安装在盾构机平装平台和台车部；冷风机20及其它发热器件产生的热靠盾构机内循环水系统3进行冷却，盾构机内循环水系统3靠冷冻机13进行冷却，冷冻机13工作时通过外循环水系统2和冷却塔1带走热量。

本实施例中所述盾构机6上的发热器件包括冷风机20、驱动箱21、驱动电机22和油冷器23，各个发热器件均通过两根支管并联在内循环水系统3的主管路上，并在每个发热器件相应的支管上装有温度传感器B24、流量计25、流量调节阀26和单向阀B27；所述温度传感器B24用于实时检测从发热器件排出的冷却水的温度，并将检测数据传输至控制器34，控制器34实时控制发热器件上相应的流量调节阀26的开度，从而通过控制发热器件输入的冷却水的流量来实现对其冷却温度的调节。

本实施例中所述循环水箱8的上侧装有超声波液位仪28，并在其沿口处设有便于内部冷却水溢流的冒口29，循环水箱8的底部设有排污口30；在外循环水系统2的主管路上装有连接循环水箱8的补水管31，并在补水管31上装有控制阀F32；所述控制器34实时根据超声波液位仪28检测到的液位高度，对控制阀F32的开关状态进行实时控制。

本实施例中控制阀A14、控制阀B15、控制阀C16、控制阀D17、控制阀E18和控制阀F32均选用由控制器34实时控制其开闭状态的电磁阀。

本实施例中所述外循环水系统2的主管路通过软管32与冷却塔1相对接，软管32卷绕在水管卷盘33上。

本实用新型的具体工作时，先设定好冷冻机13制冷的最低温度和最高温度，当内循环水系统3中冷却水的温度低于冷冻机13设定的最低温度时，冷冻机13会由控制器34控制自动卸载，并且控制阀A14、控制阀B15、控制阀C16、控制阀D17断开，控制阀E18导通，由内循环水系统3对对盾构机6上的各个发热器件进行水冷。

当内循环水系统3中冷却水的温度超过冷冻机13最高设定温度时，冷冻机13会由控制器34控制自动加载，并开始制冷，此时控制阀A14、控制阀B15、控制阀C16、控制阀D17导通，控制阀E18断开，由此冷冻机13串联至内循环水系统3中，并对内循环水系统3中的冷却水进行降温；

当超声波液位仪28检测到循环水箱8中的冷却水低于设定水位时，由控制器34控制控制阀F32开启，由外循环水系统2通过补水管31对循环水箱8补水；相反，循环水箱8中的冷却水超出设定水位时，停止补水。

Claims (4)

1.一种盾构机环境温度智能控制系统，其特征是：包括连接冷却塔的外循环水系统和用于对盾构机上的发热器件进行水冷的内循环水系统以及对盾构机掘进环境进行散热的风冷系统；外循环水系统通过换热器实现与内循环水系统的热交换；所述内循环水系统具有循环水箱，在循环水箱上装有连接控制器的温度传感器，在内循环水系统的主管路上装有水泵、过滤器和单向阀；在外循环水系统与内循环水系统之间装有冷冻系统；冷冻系统具有冷冻机，冷冻机的冷媒介质进出侧的两根管路与外循环水系统的主管路相连接，并在两根所述管路上对应装有控制阀A、B；冷冻机的冷冻水进出侧的两根管路与内循环水系统的主管路相连接，在两根所述管路上装有控制阀C、D ，并在两根所述管路之间的内循环水系统的主管路上装有控制阀E；所述控制器实时根据温度传感器检测到的数据，实现对冷冻机的工作动态及控制阀A、B、C、D、E的开关状态的实时控制。

2.根据权利要求1所述的一种盾构机环境温度智能控制系统，其特征是：所述盾构机上的发热器件包括冷风机、驱动箱、驱动电机和油冷器，各个发热器件均通过两根支管并联在内循环水系统的主管路上，并在每个发热器件相应的支管上装有温度传感器、流量计、流量调节阀和单向阀；所述温度传感器用于实时检测从发热器件排出的冷却水的温度，并将检测数据传输至控制器，控制器实时控制发热器件上相应的流量调节阀的开度，从而通过控制发热器件输入的冷却水的流量来实现对其冷却温度的调节。

3.根据权利要求1所述的一种盾构机环境温度智能控制系统，其特征是：所述循环水箱的上侧装有超声波液位仪，并在其沿口处设有便于内部冷却水溢流的冒口，循环水箱的底部设有排污口；在外循环水系统的主管路上装有连接循环水箱的补水管，并在补水管上装有控制阀F；所述控制器实时根据超声波液位仪检测到的液位高度，对控制阀F的开关状态进行实时控制。

4.根据权利要求1所述的一种盾构机环境温度智能控制系统，其特征是：所述外循环水系统的主管路通过软管与冷却塔相对接，软管卷绕在水管卷盘上。