1、盾构液压培训盾构液压培训中铁隧道装备制造有限公司中铁隧道装备制造有限公司 盾构简介 液压系统控制原理 典型故障的分析及处理 维护与保养 主要内容盾构主机组成盾构液压系统组成 1.推进系统 2.管片安装机系统 3.螺旋输送机系统 4.注浆系统 5.辅助系统 6.冷却循环系统 7.铰接系统 二、推进系统 推进系统主要为盾构提供使盾构向前掘进的反力.通过调整部分区域油缸的行程来改变盾构掘进的方向.推进油缸 推进油缸分四组周向分布，每组中设一个内置式位移传感器 带传感器的推进缸推进油缸撑靴 推进油缸撑靴与推进油缸活塞头部是用可任意方向转动的球铰联接，能够充分对应管片与盾构机的倾斜，保证撑靴平面与管片密
2、贴。为了能使推进油缸的推力均匀地传递给管片，推进油缸撑靴面积要适当大些。撑靴表面有一聚安脂胶垫，推进缸撑靴在与管片接触时能保证推力缓和均匀地作用在管片上，确保管片衬砌环面的完整，且保证不顶在管片接缝上。推进泵 采用动态恒压控制柱塞泵，由比例溢流阀控制出口压力，泵出口装有安全阀及压力传感器推进控制阀组控制算法 系统采集四组推进压力传给PLC 通过比较得出四组最大压力值P 将P值输入PID模块得出泵出口压力 泵出口压力转换为比例溢流阀控制信号 PLC输出信号经过放大板放大后控制比例溢流阀动作，泵出口压力随之改变。以上均由PLC自动控制。控制原理：推进控制原理：保压控制原理：卸荷控制原理：回缩控制原
3、理：伸出推进速度控制 推进速度由每组进口联上的比例调速阀给定。通过调节控制面板上的推进速度电位计，PLC输出控制信号到放大板（两块四通道），经过放大后的电流分别控制每组的调速阀动作。四组控制信号是一样的，经过放大板后的控制电流是不一样的。每组控制的油缸数与流量成正比。推进方向控制 推进方向控制是在四组控制模块所建立的控制压力大小不同，产生的合成推力偏离盾体中心线时，产生转弯扭矩，迫使盾构改变推进方向的。四组控制压力由每组进口联上的比例溢流阀给定推进控制面板 两种模式 四组分布上位机显示电机异响 电机运行过程中，如发出断续的尖叫声，可判断是由于电机轴承处缺油，干磨檫导致的，可通过电机前后两个黄油
4、嘴往里打黄油，直到没有异响为止。三、管片拼装机系统 管片拼装机系统是盾构的一个重要组成部分，用来拼装衬砌管片，是将管片拼装成环的机械。它应具有锁紧、升降、平移、回转、仰俯、横摇和偏转七种动作，各种动作进行专门的调节以使管片能精确就位。管片拼装机的结构形式为环式结构，液压驱动。拼装机有以下几大机构组成：行走梁、平移机构、回转机构、举升机构、举重钳、管路支架、工作平台等组成。管片拼装机结构组成液压控制系统-油源 采用力士乐轴向柱塞泵作为油源，具有恒功率控制和恒压控制特性，并且装有加载阀，可实现空载启动。泵内部剖视图泵内部结构控制系统-旋转机构 卓轮减速机配力士乐弯轴式柱塞马达 减速机带有制动器马达
5、平衡阀组 采用平衡阀，体积小，工作可靠，并集成制动控制，补油回路，安全保护控制等多项功能。旋转、轴向及提升缸控制多路阀 采用电比例多路阀进行精度控制。集成安全阀、压力补偿功能及二次限压。控制系统-轴向移动 执行元件：两根100562000 的油缸控制系统-径向运动 执行元件：两根130801200 的油缸 红蓝缸红蓝缸平衡阀 防止油缸重力作用下自动伸出，安全作用 逆时针调节，开启压力增大旋转限位-接近开关 两个接近开关装与管片机上部，限制管片机旋转角度+/-200。抓持缸 液控单向阀保证抓紧牢靠，不泄漏 受到外力时，安全阀溢流，防止损坏管片，前后两个节流孔使得溢流量很小，保证持续可靠抓持。压力
6、继电器传送抓紧信号，提高安全性抓举头控制块控制面板 旋转，轴向移动，红蓝缸动作为比例的 其它为开关量操作与安全 拼装机的操作有无线遥控器控制和有线控制两种。拼装机上设有报警灯和报警喇叭，报警信号自动发出，当拼装机在旋转时，报警灯亮。四、螺旋输送机系统 螺旋输送机是土压平衡盾构的重要组成部分，其主要构造由驱动装置、圆筒状壳体和中心螺旋轴组成，工作时螺旋轴旋转，渣土沿螺旋轴平移输送。螺旋驱动驱动装置-马达 单马达尾部驱动方案。马达具有高低两档排量。驱动装置-泵 螺机泵采用电比例控制变量方式 压力传感器测得高压侧压力，传给PLC，转换为螺机扭矩。冲洗阀块 螺机驱动采用集中换油方式，置换量大约为20%
7、。温度传感器 温度传感器测得泄漏油温，当温度超过65时报警。高低速控制阀 高低速切换由控制泵供油螺机伸缩油缸 由两个油缸拖拉螺旋体，实现螺旋机的伸缩控制，螺旋体的伸缩控制与前料门的启闭控制紧密相关，必须安全可靠，其伸缩极限位置均设有行程开关，提供两个控制动作的联锁信号。螺机前仓门前仓门是在土仓内，控制仓门开关的油缸是在土仓隔板后面的。两根油缸并联，由同一组阀控制，关仓门时，通常是一边先动，另一边再动，这是正常的。油缸两端设有行程开关，可检测仓门开闭，为后续控制提供信号。后料门自动关闭在断电状态或突发性的故障停机状态，应能保证螺旋机后料门的可靠关闭，以确保土压舱的土压平衡；在正常工作时，蓄能器在
8、配套控制阀的控制下，进行充压蓄能，在断电时，蓄能器充当泵的功能，给油缸提供流量，使其缓慢关闭，而在较长时间的停机情况，应及时的关闭管路上的截止阀，以防由于泄漏引起闭合压力过低，造成密封不良的现象。在维修后仓门时，要关闭油缸上的球阀，以免控制阀误动作，在蓄能器作用下后仓门关闭给维修人员造成伤害。后仓门装有位移传感器，可检测后仓门的开度。双后仓门 上下两道，打开方向相反，使得渣土需要通过S型路径，增大阻力，可防止稀渣喷溅。当一道仓门密封损坏时，另一道还能可靠密封。螺机现场控制面板注意事项脱困脱困 螺旋轴卡住后，可反转螺旋轴来摆脱。由于受马达结构影响，螺机反转最大转速为6r/min，没有高低速选择，
9、这在程序里已做了限制。五、同步注浆系统 同步注浆系统是盾构的重要组成部分，随着盾构的不断掘进，快速、高效地将混合好的水泥浆，按设计压力注入到盾体前进而空出来的间隙，从而控制地表的沉降，这就是同步注浆系统的主要功用。注浆液压系统 恒压泵供油，最大限压90bar，与注浆泵承压相匹配，不允许调高泵压。电比例调速阀，最大流量可使单管最大泵送6次/min。满足最大80mm/min推进速度的需要。注浆泵结构注浆泵控制原理注浆面板 四组完全独立控制 次数显示 推进速度显示常见问题的排除 注浆与反冲洗换向阀 安装活塞开关阀 调整等待时间节流阀 裙阀磨损六、辅助系统 恒压泵，压力200bar，最大流量65L/m
10、in。主要供应管片运输小车 其它供应铰接缸、后配套拖拉和螺机管片小车管片输送小车是管片运输系统的组成部分，放置于设备桥下部，管片吊机运行前端。安装管片时，管片输送小车将暂存在设备桥下的管片，逐个输送给管片安装机供安装使用。（动画）小车输送及举升控制小车拖拉缸液控单向阀防止油缸被拉出，接管时要注意，阀块B口要接油缸小腔即活塞杆侧。管片车拖拉控制 管片车在推进过程，应该在盾体的拖拉下跟进，如只考虑跟进运动时，此处无需加控制，采用钢索拖拉即可满足要求；但考虑到管片车有时需要与盾体脱离，为了便于分离，特加设一个控制油缸，以便在分离操作时，松开钢索。后配套拖拉缸 被动拖拉，接近开关设定极限位置后配套拖拉
11、控制 能够实现浮动、锁紧和拖拉三个控制动作。在要求调整后配套和与盾体的相对位置时，可采用浮动和拖拉控制，拖拉控制可以使后配套在拖拉缸的作用下，将后配套拉向盾体；而浮动控制将给后配套偏离盾体提供条件，在推进时，由于拖拉油缸处于浮动位置，不能提供拖拉后配套跟进盾体所需要的拉力，后配套就偏离盾体；在正常推进过程中，拖拉油缸被锁紧，保证盾体与后配套一起移动。管片小车控制面板 紧急停止，小车上升、下降，后配套及小车拖拉缸拖拉、释放。七、冷却循环系统 净化油箱，严格控制系统污染，确保系统的工作可靠性；可靠的冷却系统，确保在连续运行工况温升不超过60；油箱油位检测，超限报警；油箱温度检测，超限报警；控制原理
12、循环冷却系统油箱-放油阀 油箱底部两侧各有一个放油球阀，由于油箱底部是倾斜的，放油阀位于最低位置，便于排出油泥等。过滤器，冷却器 一个过滤器并联，以增大流量 带有压差报警器 板式冷却器 材质316八、铰接系统 铰接系统主要为盾构转弯调向时提供使盾构向前的拉力,拉力通过铰接油缸的有杆腔作用在活塞杆上,通过各铰接油缸活塞杆的共同作用，将盾构机尾盾拉向盾构前进方向。铰接油缸 铰接油缸额定压力为35Mpa，两端铰接；并设有4个位移传感器，为内置式。铰接系统控制原理铰接系统双泵源设计，压力控制阀组，铰接油缸分组阀组铰接缸在直线掘进时的控制 在直线段掘进过程铰接缸处于其行程的中间位置，铰接缸控制换向阀处于
13、关闭状态，使铰接缸处于锁紧状态。铰接控制面板 三种状态 被动铰接铰接缸进入转弯时的控制 在转弯时，铰接缸处于中间位置，铰接缸的控制换向阀处于使铰接缸有杆腔和回油管路相通的位置，铰接缸浮动，在盾体转弯力矩的作用下，盾体转弯，且与盾尾逐渐形成转弯角度，由于铰接缸处于浮动，无法拖动盾尾和后配套产生跟进运动，所以铰接缸将不断伸出，在铰接缸的行程到极限位置时，操作人员应调整铰接缸的控制换向阀，使铰接缸在压力油的驱动下收回到大约中间位置，然后再返回到浮动状态，继续转弯操作过程。在转弯过渡段完成以后，进入弯道掘进过程，铰接缸处于锁紧状态，这同直线掘进过程一样。铰接缸在退出弯道时的控制 由弯道转入直线掘进的过
14、渡过程，和由直线进入弯道的过渡过程相类似，需经过多次的浮动状态到收回状态，再由收回状态到浮动状态的循环操作，方可完成这一过渡过程。维护保养1.液压油润滑和机械磨损液压油润滑和机械磨损 润滑油膜可因高压、选油不当、低粘性、太慢或太快的滑转而破损。除粘结外，部件损伤也可由磨损、疲劳和腐蚀引起。当液压油被污染或未进行适当的过滤而存有硬的微粒（磨削金属、沙等），部件间互相滑动而引起部件磨损。部件的气蚀可带来疲劳损伤。液压油中进水也可导致泵轴承损伤。长期闲置和使用不当的液压油可导致部件受到腐蚀损伤，由于滑动表面潮湿而进一步锈蚀可导致设备进一步损伤。2.杂质污染 除杂质尺寸外，杂质数量多少对设备磨损也有一
15、定影响。循环中杂质越多，设备受损越大。有几种设备清洁度分级的标准，最常用的两种是ISO4406和NAS1638。其中，ISO4406在世界范围内被普遍认可。但在中国目前采用最多的是NAS清洁度表示，NAS1638采用下表进行表示：NAS16383.关于污染度的认识误区 1、油液污染度达到NAS8级，只是相对的减少故障几率，而不是油液达标就一定不会发生故障。2、如果油液中存在少量的大直径颗粒物，取样的油品中没有，这样检测达标的油液发生故障的几率也是很大的。3、杜绝故障的方法就是过滤器，滤芯报警后要及时更换。4.高压过滤器三部分：滤芯、报警器、单向阀。单向阀作用：当滤芯“堵”了以后，报警器报警，单向阀打开，油液从单向阀流过去，不经过滤芯。如果不更换滤芯，过滤器就失去了过滤的效果。5.低压过滤器832021
