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1、,盾构液压培训,中铁隧道装备制造有限公司,盾构液压系统培训,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贴。为了能使推进油缸
2、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,控制原理：伸出,推
3、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嘴往
4、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
5、器,马达平衡阀组,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
6、可靠抓持。压力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
7、油方式，置换量大约为20%。,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
8、土压舱的土压平衡；在正常工作时，蓄能器在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 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
9、反转最大转速为6r/min，没有高低速选择，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
10、统,恒压泵，压力200bar，最大流量65L/min。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
11、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
12、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,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
13、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
14、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,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
15、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：,NAS1638,3.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,83,
