盾构机推进系统的控制分析及优化
摘要：结合几种土压平衡盾构机推系统的工作原理和工作流程，进行详细分析，并对其各自的自动控制最终效果进行总结，区分不同工况下的适应能力，并对各自推进系统控制效果提出部分优化；同时叙述了设备中各自plc自动控制系统在盾构机推进系统中的应用和程序编程配置内容，深入了解plc程序的编程，熟悉控制系统的逻辑控制，并结合液压图纸及电气图纸认真分析研究，对推进控制系统进行深层分析，有利于掌握推进系统各部件的工作顺序和工作状态，使得调试和维修时更加容易操作；且对各系统中对自动控制或者液压系统中不能满足施工工况的设计缺点进行分析，并提出合理的设计改造建议；使得盾构设备在推进过程中更加安全可靠，寿命更加长久，既能节约成本，又能方便施工。通过完善自动控制和液压系统的推进控制来完成整台盾构机的核心自动控制，实现盾构设备应有的作用，发挥其最大的功效，来满足施工的要求。
关键词：盾构机；plc；自动控制系统；推进系统；
中图分类号： u455.43 文献标识码： a 文章编号：
随着社会飞速的发展，城市建设得以大力发展，城市的拥堵再也不能满足快节奏的城市生活和工作，许多城市开始发展地铁建设；盾构机设备从最初的几台变成现在的几百台，盾构机生产厂家从开始的国外几家单位逐渐发展到现在国内的几家生产厂家；盾构机设计的理念最初的设计方法和思路也得到施工的验证，逐渐变得成熟起来，其中变化比较大的是推进系统的控制，以下为这些年对几种
盾构推进系统设计 隧道网 https://www.doczj.com/doc/d910448469.html,(2006-8-4) 来源：隧道建设 摘要：分析了盾构推进系统的设计需要满足的功能要求，对盾构设计推力进行了详细的计算，结合盾构的结构及尺寸，确定了推进油缸的规格参数、外形尺寸和数量，分析了推进油缸的布置方式以及与管片间的匹配适应关系，阐述了盾构推进系统的控制。通过研究，掌握了盾构推进系统的设计方法，为盾构的施工提供参考。 关键词：盾构推进系统设计布置控制 中图分类号：U455．3+9 文献标识码：B 1 概述 盾构法施工以自动化程度高、施工速度快、安全可靠、对周边环境影响小等优点，得到了日益广泛的应用。但是，由于盾构的制造工艺复杂，现在国内施工用的盾构，主要依赖进口。在国内的隧道建设中，德国和日本在中国盾构市场占有率处于绝对垄断地位。 为了实行盾构国产化，在盾构关键技术领域内得到突破和发展，在引进设备并不断消化吸收的过程中，在盾构的设计方面有一定的进展，以下就盾构的推进系统的设计作一探讨。 盾构是集开挖、支护、衬砌、出碴于一体的隧道施工专业设备。盾构实现隧道的开挖，主要是由以下两个运动完成：一是刀盘切削，二是盾体的推进。刀盘的切削、盾体的推进均依靠支承环内大体等距布置的推进油缸作用于管片从而提供反作用力为基础。因此，盾构推进系统的设计需要满足以下功能要求：为盾构前进提供足够的动力；控制盾构的前进速度，与出碴速度相配合，实现土压平衡状态；能够控制盾构的姿态，实现盾构的纠偏及转向要求；适应管片的尺寸及操作要求；从整体角度考虑，满足盾构的总体功能设计、综合施工作业要求。 以下盾构的推进系统的设计主要包括确定盾构的推力；推进油缸的规格参数、外形尺寸和数量的计算；推进油缸的布置方式；推进油缸的控制。 对于如盾构的推力等主要技术参数的确定要基于具体的工程地质条件和隧道管片的设计，以下以越秀公园一三元里盾构区间的工程地质资料为依托进行盾构的推进系统的设计。 2 盾构推力计算 盾构在掘进时，需要克服五种推进阻力：盾体和外部土层的摩擦力；管片与盾尾间的摩擦阻力；刀具切人岩土时的贯人阻力；盾构机正面的土压力；后续设备的牵引阻力。盾构配备的推力除克服以上阻力，还应考虑盾构转向时，只有部分油缸工作的因素，并作足够的 推力储备。 2.1 地质参数及盾构的主要技术参数 越秀公园一三元里区间主要为含水的风化岩和泥土；最大埋深约26 m，计算中地质参数均按照此埋深对应断面的地层选取如下：岩土容重：γ=19.9kN/m3；岩土的内摩擦角：Φ=19.5°；土的粘结力：c=49kN/m2；覆盖层厚度：H nax≈26m；地面荷载：P 0=20kN/m2；地下水压：P W=30kN/m2；水平侧压力系数：λ=0.7；盾构外径：D=6.25 m；盾构主机长度：L=7.5 m；盾构主机重量：W=370t。 2.2 土压计算 对于深埋隧道首先按太沙基卸拱理论计算上覆地层压力，当上覆地层压力值小于2 D(D为隧道外径)隧道高度的上覆地层自重时，取2 D(两倍掘进机直径的全土柱土压)作为上覆地层压力。 (1) 松驰土压计算： 太沙基公式 其中：K0一般取值1．0；B1为盾构顶部松弛宽度，m； B1=(D/2)2cot[(45°+Φ/2)/2]=3.1253cot[(45°+19．5°/2)/2]=6.04m
压缩机控制技术概述
概述 压缩机是石油、化工、冶金等行业工艺中重要的设备，对机组运行的稳定性，安全性，连续性要求比较高，这样，就需要由高度可靠、高度集成、高度专业的控制系统作为达到以上要求的保证。 概括而言，压缩机的控制系统主要分为以下几个方面： 机组的联锁保护及逻辑功能（ESD）过程调节功能压缩机的防喘振汽轮机调速控制和超速保护 功能说明 一机组的联锁保护及逻辑功能（ESD） 1.报警联锁保护 控制系统监测压缩机，汽轮机，油站等现场的温度，压力，振动，位移等信号，做出相应的高低报警及联锁停机。 2.启停车逻辑 系统能实现机组的开机启动顺序控制，包括机组启动前确认润滑油温度、润滑油压力、控制油压力、透平入口的蒸汽压力及温度达到启动值，防喘振阀全开位置，主气门全开，盘车停止等条件，全部条件满足后输出启动信号。正常停机的卸载控制。 3.油站的油泵控制（A.O.P） 两个油泵互为备用，控制系统可以实现主备油泵的选择，每个油泵可在手动自动方式切
换。如果润滑油压力或控制油压力低，可自动启动备用泵；如果润滑油压力开关动作，以三取二方式实现联锁停车逻辑。 4.汽轮机的冷凝水泵控制(C.E.P) 两个冷凝水泵互为备用，控制系统可以实现主备冷凝水泵的选择，每个冷凝水泵可在手动自动方式切换。冷凝水泵主要是用于冷凝罐的排水泵，可根据液位设定值自动或手动启动停止水泵，两个水泵可同时或单独工作。另外，系统还会做相应的保护，比如，液位如果达到最大设定值，立即强制两个水泵同时运行，如果达到液位最低设定值，立即强制两个水泵同时停止，以保证冷凝罐内的水位正常。 二过程调节功能 汽轮机驱动的压缩机控制回路主要有： 1.油站的油压调节 根据需要，有的油站设计有两个油压调节回路，分别在油泵出口和油过滤器出口，可以根据相应管路的油压要求调节阀门，保证油压的稳定。 2.汽轮机的冷凝水的排放阀和循环阀控制根据汽轮机的冷凝水液位， 调节排放阀和循环阀以控制冷凝罐内 的水位，冷凝水的排放阀和循环阀控制为分层调节，分层点由现场的实际情况来定，可以由用户在操作界面上设定分层点。 3.压缩机段间气液分离器液位控制
盾构机的工作原理 1．盾构机的掘进 液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过竖井运至地面。 2．掘进中控制排土量与排土速度 当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就能保持稳定，开挖面对应的地面部分也不致坍坍或隆起，这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就能顺利进行。 3.管片拼装 盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。 盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用： 盾构机的最大直径为6.28m，总长65m，其中盾体长8.5m，后配套设备长56.5m，总重量约406t，总配置功率1577kW，最大掘进扭矩5300kN?m，最大推进力为36400kN，最陕掘进速度可达8cm／min。盾构机主要由9大部分组成，他们分别是盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。 1.盾体 盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状简体，其外径是6．25m。前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动，同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离，推力油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上，以起到支撑和稳定开挖面的作用。承压隔板上在不同高度处安装有五个土压传感器，可以用来探测泥土仓中不同高度的土压力。前盾的后边是中盾，中盾和前盾通过法兰以螺栓连接，中盾内侧的周边位置装有30个推进油缸，推进油缸杆上安有塑料撑靴，撑靴顶推在后面已安装好的管片上，通过控制油缸杆向后伸出可以提供给盾构机向前的掘进力，这30个千斤顶按上下左右被分成A、B、
盾构机刀盘驱动控制系统分析和使用 [摘要] 刀盘驱动系统是盾构机的重要组成部分，本文分析了国内盾构机中刀盘常用的几种典型的驱动方式，结合广佛地铁十二标中罗宾斯盾构机的刀盘驱动系统进行重点分析。并使用GX Developer和GT Designer2进行联合仿真，分析其控制过程，供施工人员进行学习检修作参考。 [关键词] 盾构机；刀盘驱动；PL 前言 刀盘是盾构设备的重要组成部分，是进行掘进作业的主要工作装置。虽然盾构机刀盘工作转速并不高，但是由于广佛地铁十二标地质构造复杂、刀盘作业直径较大。要求刀盘的驱动系统需具备: 大功率、大转矩输出、抗冲击、转速双向连续可调。在满足使用要求的前提下减小装机功率，具备节能降耗等工作特点。盾构机中主要使用三菱电机自动化生产的Q2大型PLC进行分布式控制，各个部分在控制系统中分工明确，整个控制系统具有一定的复杂性。因此，刀盘的驱动系统以及控制系统必须具有高可靠性和良好的操作性能。通过使用GX Developer 和GT Designer2进行联合仿真可以很好地克服整套大型设备难以开展调试、学习、检查等工作的缺点。 1刀盘驱动系统分类 刀盘驱动系统是盾构机的主要系统之一, 分析盾构机刀盘驱动系统液压驱动方式和电驱动方式, 并对两种驱动方式进行了优缺点比较,结果如表1-1所示。 表1-1 驱动方式优缺点对比表 驱动形式特点 电机驱动能源使用效率高，噪音小，价格上比液压驱动具有优势，但是在前盾中占用空间比较大。 液压驱动起动力矩大，容易同步控制，效率低，噪音高。前盾内空间宽敞，后续台车配套设备所占空间比较大。 虽然液压控制在控制精度以及起动转矩方面有一定的优势，但是随着异步电机变频控制技术的发展和完善，在刀盘驱动中使用电机驱动技术更加符合生产和设备使用和维护实际情况。刀盘采用电机驱动将会越来越普遍。 2刀盘电驱动分析 电驱动方式分为单速电机驱动方式、双速电机驱动方式和变频电机驱动方式。单速电机驱动方式不能调节速度，近年来在投入和功能的比较上，越来越缺
盾构机液压系统原理 一. 液压系统原理 盾构机的绝大部分工作机构主要由液压系统驱动来完成，液压系统可以说是盾构机的心脏，起着非常重要的作用。这些系统按其机构的工作性质可分为： 盾构机液压推进及铰接系统 刀盘切割旋转液压系统 管片拼装机液压系统 管片小车及辅助液压系统 螺旋输送机液压系统 液压油主油箱及冷却过滤系统 同步注浆泵液压系统 超挖刀液压系统 以上8个系统除同步注浆泵液压系统在1号拖车、超挖刀液压系统在盾壳前体为两个独立的系统外，其余6个液压系统都共用一个油箱，并安装在2号拖车上组成一个液压泵站。有的系统还相互有联系。下面就分别介绍一下以上8个液压系统的作用及工作原理。 (一盾构机液压推进及铰接系统 盾构机液压推进
（1）盾构机液压推进系统的组成 盾构机液压推进系统由液压泵站，调速、调压机构，换向控制阀组及推进油缸组成，30个油缸分20组均布的安装在盾构中体内圆壁上（见图），并分为上、下、左、右四个可调整液压压力的区域，为盾构机前进提供推进力、推进速度，通过调整四个区域的压力差来实现盾构机的转弯调向及 纠偏功能。铰接系统的主要作用是减小盾构机转弯或纠偏时的曲率半径上的直线段，从而减少盾尾与管片、盾体与围岩间的摩擦阻力。 （2）推进系统液压泵站： 推进系统的液压泵站是由一恒压变量泵（1P001）和一定量泵（1P002）组成的双联泵，功率为75KW，恒压变量泵为盾构的前进提供恒定的动力。恒压泵的压力可通过油泵上的电液比例溢流阀（A300）调整，流量在0-qmax范围内变化时，调整后的泵供油压力保持恒定。恒压式变量泵常用于阀控系统的恒压油源以避免溢流损失。
盾构机液压系统原理 一.液压系统原理 盾构机的绝大部分工作机构主要由液压系统驱动来完成，液压系统可以说是盾构机的心脏，起着非常重要的作用。这些系统按其机构的工作性质可分为： 1. 盾构机液压推进及铰接系统 2. 刀盘切割旋转液压系统 3. 管片拼装机液压系统 4. 管片小车及辅助液压系统 5. 螺旋输送机液压系统 6. 液压油主油箱及冷却过滤系统 7. 同步注浆泵液压系统 8. 超挖刀液压系统 以上8个系统除同步注浆泵液压系统在1号拖车、超挖刀液压系统在盾壳前体为两个独立的系统外，其余6个液压系统都共用一个油箱，并安装在2号拖车上组成一个液压泵站。有的系统还相互有联系。下面就分别介绍一下以上8个液压系统的作用及工作原理。 (一)盾构机液压推进及铰接系统 1. 盾构机液压推进 （1）盾构机液压推进系统的组成 盾构机液压推进系统由液压泵站，调速、调压机构，换向控制阀组及推进油缸组成，30个油缸分20组均布的安装在盾构中体内圆壁上（见图），并分为上、下、左、右四个可调整液压压力的区域，为盾构机前进提供推进力、推进速度，通过调整四个区域的压力差来实现盾构机的
转弯调向及 纠偏功能。铰接系统的主要作用是减小盾构机转弯或纠偏时的曲率半径上的直线段，从而减少盾尾与管片、盾体与围岩间的摩擦阻力。 （2）推进系统液压泵站： 推进系统的液压泵站是由一恒压变量泵（1P001）和一定量泵（1P002）组成的双联泵，功率为75KW，恒压变量泵为盾构的前进提供恒定的动力。恒压泵的压力可通过油泵上的电液比例溢流阀（A300）调整，流量在0-q m ax范围内变化时，调整后的泵供油压力保持恒定。恒压式变量泵常用于阀控系统的恒压油源以避免溢流损失。
盾构机控制系统绿色改造 发表时间：2020-01-08T16:41:47.990Z 来源：《科技新时代》2019年11期作者：徐华良秦倩云马俊江[导读] 项目通过WAGO 750IO系统和三菱A800变频器的应用，成功对老旧型号盾构机增加泡沫系统，满足了地铁隧道掘进需求，提高了掘进效率和质量,加速了改造周期，减少了材料成本、增加了企业效益。徐华良秦倩云马俊江 秦皇岛天工重工有限公司 摘要项目通过WAGO 750IO系统和三菱A800变频器的应用，成功对老旧型号盾构机增加泡沫系统，满足了地铁隧道掘进需求，提高了掘进效率和质量,加速了改造周期，减少了材料成本、增加了企业效益。本文详细介绍了运用绿色制造理念，对老旧盾构机的绿色改造过程。 关键词盾构机绿色制造总线控制 1．前言 绿色制造也称为环境意识制造(Environmentally Conscious Manufacturing）、面向环境的制造（Manufacturing For Environment）等，是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式。其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品全寿命周期中，对环境的影响（负作用）最小，资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调并优化。 改革开放以来，随着我国经济飞速发展，城镇化进程日益扩大，城市人口增加迅猛，交通压力逐年加大，地铁成为各大城市解决公共交通的优选建设目标。近年来，智慧城市、海绵城市的规划已成为国家战略，地铁、电力管线、给排水隧道投资需求日益增多，我国盾构机产业也从无到有、蓬勃发展起来，如何响应国家青山绿水的基本国策，保护环境，应用绿色制造理念，对大量老旧盾构机进行绿色改造、再利用，成为各企业面临的课题。 2．系统改造需求分析 2．1 原控制系统分析 该盾构机刀盘、盾壳、螺旋机、拼装机、推进、铰接、后配套各台车等整体结构保持较好，机械、液压、电气进行了部分零部件的检修和更换，整机采用FDS总线控制，中心选用施耐德P340高性能CPU，配备4路工业以太网现场总线，使得整个控制系统人机交互、驱动、逻辑、算法从分布式安装到集中控制有机结合，安全、稳定、可靠。 2．2 改造需求和实现 整机需要增加泡沫系统一套，作为主机辅助系统之一,需要采集原主机系统的许多开关量和模拟量信号，并将泡沫参数反馈回主机系统，还要进行人机显示和操控。 最简单实用的办法是泡沫控制系统独立成套，采用PLC、触摸屏和变频及低压系统的方式实现，并增加IO点数和原主机控制系统交互。如此一来，泡沫系统虽然独立成套，能够实现预设功能，但是独立于原主机控制系统，破坏了整个盾构机控制系统的完整性、系统性、统一性，而且操控和检修不便，造成资源浪费和成本提升。我们分析了原控制系统的硬件、网络、软件配置，依据绿色制造理念，在原系统中增加一个工业以太网现场总线的IO站点，实现泡沫系统的集中控制、现场分布式安装，完美契合整个盾构控制系统的一致性，可靠解决了泡沫子系统和主机系统的数据交换，并使用原系统的上位工控机实现人机交互，大大减少了企业生产成本，符合国家绿色制造政策。系统控制原理和网络结构如图1所示。 图1 控制网络结构图 3．控制系统的硬件设计 3．1 IO站点选型 德国WAGO公司的远程IO系列产品，网络模式多、IO规格齐全、抗干扰性强，行业内应用广泛。本次改造选用原机采用的750系列模块化产品，延续了整机控制系统的一致性，搭配灵活可靠、占用空间小、系统稳定可靠。具体配置如下：以太网模块 750-352 1台 开关量输入模块 750-1415 2台 开关量输出模块 750-1515 1台 模拟量输入模块 750-455 5台 模拟量输出模块 750-555 4台 3．2 变频器选型选型 本机增加泡沫系统，原液泵1台，混合液泵4台，调速范围宽，拟采用三菱A800系列变频器，该系列变频器调速精度高、操控简易、成本低，而且体积小，易于安装和集成。 2.2KW变频器 FR-840-00083 4台
一、液压系统元件 1液压泵 液压泵是液压系统的动力元件，按结构可以分为柱塞泵、齿轮泵、叶片泵，按排量可以分为定量泵、变量 泵，按输出出口方向又可以分为单向泵、双向泵。 泵都是由电动机或其他原动机带动旋转，通过这种往复的旋转将油不断地输送到管路中，通过各种阀的作 用，控制着执行元件的运行。 在大连地铁盾构机中，螺旋输送机使用一个双向变量泵和一个定量泵，推进系统中使用一个大排量的单向 变量泵，管片安装机种使用两个单向变量泵，注浆系统 中使用一个单向变量泵，辅助系统使用一个单向变量泵。
a.定量齿轮泵 注：右侧油液进入泵内，齿轮旋转带动油液从左侧出口流出，排量是一定的
c.定量叶片泵 注：转子转动，带动叶片推动油液1、2进油，3、4出油，排量一定 d.斜盘式柱塞泵 注：斜盘由联轴器带动转动，往复吸油、压油，斜盘角度是可以调控的
2液压阀 液压阀根据作用可以分为压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。 压力控制阀可以控制液压回路的压力，如当液压回路中压力过大时，溢流阀或卸荷阀打开泄压。 流量控制阀可以控制液压回路中的流量大小，根据流量的不同可以控制执行元件的速度。 方向控制阀主要控制液压回路中液压油的流动方向，由此可以改变液压油缸的伸缩。 各种阀一般安装在靠近泵的油液管路中，相对来说比较集中，便于检查和维修。 a.单向阀 注：油液从P1口进入，克服弹簧力推开单向阀的阀芯，经孔隙从p2 口流出，油液只能从p1流向p2
b.溢流阀 注：油从压力口进入，通过阻尼孔进入后腔，克服弹簧压力，推开阀芯，油液 从溢流口
c.液控单向阀 注：x口接压力油时，阀芯将a与b口堵死，当x口接油箱时，若Pa大于Pb，则从a口进油，打开阀芯，流向b口，若Pb大于Pa时，则油液从b 口流向a口，
编号：SM-ZD-95224 空压机控制系统改造Organize enterprise safety management planning, guidance, inspection and decision-making, ensure the safety status, and unify the overall plan objectives 编制：____________________ 审核：____________________ 时间：____________________ 本文档下载后可任意修改
空压机控制系统改造 简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查 和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目 标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 沙角C电厂总装机容量为3×660 MW。该厂的压缩空气气源系统装有4台离心式空压机，2套吸附式干燥器，采用闭式循环冷却水冷却。 近年来，由于设计、运行、维护方面的原因，空压机系统故障率较高，并曾导致机组停运事故。为此，该电厂制定并实施了一系列技术改造方案。 1 提高系统安全可靠性 由于设计等方面的原因，空压机系统存在一些安全隐患。例如，曾发生过这样一起故障，因为空压机跳闸，干燥器后仪用压缩空气罐压力逐步降低，一段时间过后，空压机能正常启动了，空压机出口压力很快达到设定值，但检查发现干燥器后储气罐压力仍在下降。检查发现，是干燥器2个入口气动阀全部关闭，压缩空气无法通过。原因是原设计的干燥器入口气动阀气缸气源取自干燥器出口管路，当系统压力下降到一定程度时，气动执行器所提供的力矩无法打开关闭的
盾构机辅助系统原理 一.盾构机辅助系统组成 盾构机是一综合性的大型地下隧道开挖机械。集机械、电子电器、液压、传感技术等于一体，自动化程度较高，除主要的液压系统和电气系统外，还需要各种不同的系统来完成不同的功能，其上就有十几个辅助系统，这些系统有： 1. 刀盘减速器润滑冷却系统； 2. 盾尾密封油脂系统； 3. 主轴承密封油脂系统； 4. 油脂润滑密封系统； 5. 供水及冷却系统； 6. 同步注浆系统； 7. 泡沫发生系统； 8. 添加聚合物系统； 9. 添加膨润土系统； 10. 压缩空气系统； 11. 土仓加压系统； 12. 人仓加压系统。 二.刀盘减速器润滑冷却系统 该系统以主轴承密封外壳为储油箱，配有4KW的齿轮油泵、益流阀、过滤器、水冷却器、流量分配阀，形成一循环系统。系统中装有油温传感器、压力表、流量传感器、低油位警报开关及检查密封状况的泄漏检查箱。油泵从减速器中抽出的油经过滤、冷却，由分配阀
分为等量的四路油两路送往主轴承的OAX5、OAX1口润滑大滚子轴承，另两路送往OR4、OR1口润滑小滚子轴承。如果前面的一、二道密封损坏，就会有浆液流入泄漏检查箱，如果第三道密封损坏，就会有齿轮油流入泄漏检查箱。油位过低、油温过高或流量较小都会使刀盘无法旋转。 三.盾尾密封油脂系统 盾尾密封油脂系统向盾尾上布置的8根盾尾油脂注入管注入油
脂到密封装置，以失油密封形式阻止隧洞内的水、土及压注材料从盾尾进入盾构内。系统由气动油脂泵、集油器、8路支管及8个气动闸 阀和8个压力传感 器组成。 从空气压缩 机送来的压缩空 气由气动油脂泵 的P口进入，然后 分两路，一路经气 源调节装置[过滤 器、减压阀（带压 力表）、油雾器]、 手动换向阀到达 油脂压力盘油缸， 以达到向油脂泵 供油的目的。另一 路经气控阀、气源 调节装置达到油 脂泵，靠油脂泵的 自动往复运动将 油脂泵出。泵上装 有低油脂警报开 关、压力表和计数 式流量传感器。 泵出的油脂送到集油器分8路，四路进入一、二道钢刷密封之间的前四个注入孔，另四路进入二、三道钢刷密封之间的后四个注入孔。每一路都可以气控阀单独控制，也可以同时控制。 四.主轴承密封油脂系统 主轴承设置有三道唇形外密封和两道唇形内密封，外密封前两道采用永久性失脂润滑来阻止土仓内的渣土和泥浆渗入，后一道密封是
盾构机构造及工作原理简介第二部分 四、盾构机的主控系统及工作原理 下图是天地重工生产的土压平衡盾构机示意图，通过这台土压平衡盾构来简单介绍盾构机的构造及工作原理。 盾构法隧道的基本原理是用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。这个钢组件在初步或最终隧道衬砌建成前，主要起防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安全的作用，同时还能够承受来自地层的压力，防止地下水或流沙的入侵，这个钢质组件被称为盾构。而盾构的主要组成部分即为盾体。 1. 盾体 盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状筒体。前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动，同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离，推进油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上，以起到支撑和稳定开挖面的作用。承压隔板上在不同高度处安装有五个土压传感器，可以用来探测泥土仓中不同高度的土压力。前盾的后边是中盾，中盾和前盾通过法兰以螺栓连接，中盾内侧的周边位置装有推进油缸。中盾的后边是尾盾， 尾盾末端装有密封用的盾前盾 中盾 后盾
尾刷。 2. 刀盘和刀盘驱动 刀盘是一个带有多个进料槽的切削盘体，位于盾构机的最前部，用于切削土体，刀盘通过安装在前盾承压隔板上的法兰上的刀盘电机来驱动。它可以使刀盘在顺时针和逆时针两个方向上实现无级变速。刀盘电机的变速齿轮箱内需设置制动装置，用于制动刀盘。电机的防护等级需大于IP55。 为了适用于不同的土质条件，刀盘上安装了多种类型和功能的刀具，所有刀具都由螺栓连接，可以从刀盘后面的泥土仓中进行更换。 刀盘(中交天和14.93米泥水气压平衡复合式盾构机) 铲刀：铲刀可以双向进行开挖，主要用于保证开挖直径的稳定不变。 铲刀
盾构操作、结构、流体试题库合理化建议：简答题及问答题答案只作为参考答案，不完全作为给分依据。考生答案如若与参考答案达到70%以上的相似度（正常情况下，答题人根据所学进行阐述，很难做到与参考答案较高的相似度），视为有作弊嫌疑，评卷人员应降低给分分值；反之，考生按照平时工作积累所学知识进行答题，阐述内容确合理，考试态度诚恳评卷人员应提高给分分值。 建议按照建造师考试制度进行考试，禁止携带手机、与考试有关的纸张等进入考场，一经发现，需严肃处理。 一、填空题(1~40题为操作、41~50题为结构、51~60题为流体) 1．盾构机操作包括了、铰接油缸、、泡沫系统、螺旋输送机、皮带输送机、、仿形刀、膨润土等部分的控制。（推进系统、主驱动系统、盾尾油脂密封） 2．泡沫系统界面显示了泡沫系统各路的实际值。（空气及混合液） 3．泡沫注入分、、三种模式。（手动、半自动、自动） 4．盾壳膨润土控制有、两种模式。（手动、自动） 5．报警系统界面显示了盾构的，方便检修人员进行检修。（运行故障） 6．曲线图界面能通过曲线趋势图，实时对盾构机的进行曲线描绘。（参数） 7．通常情况下，绿灯快速闪烁是显示；绿灯闪烁（慢）是泵过程中；绿灯常亮：正常运行。（故障、启动） 8．泡沫参数的设定应根据工程地质的具体情况设定泡沫的。（压力及流量）。 9. 盾尾油脂密封的自动控制模式又分为和两种模式。(行程控制、压力控制) 10．泡沫混合液和压缩空气的流量由进行检测，PLC 控制电控阀
门的开度，得到最佳的混合比例。（流量传感器） 11．在界面设定各液压系统的报警温度，一般最大报警温度不超过 60℃。（参数设置） 12．在“参数设置”界面根据土木工程师的要求下，设定注浆系统的 及。（起始压力、终止压力） 13．导向系统是用来监视盾构精确姿态，提供盾构相对于的详细偏差信息，便于用户及时纠正盾构的姿态。（隧道设计轴线） 14．衬砌背后注浆量的确定，是以为基础，结合地层、线路及掘进方式等，并考虑适当的饱满系数，以保证达到充填密实的目的。（盾尾建筑空隙量） 15．管片输送小车在盾构联接桥下方，它起着管片储备的作用。（运输和中间） 16．如果开挖地层稳定性不好或有较大的地下水时，需采用掘进，此时需根据前面地层的不同来保持不同的渣仓压力，具体压力值应由 决定。（土压平衡模式、土木工程师） 17．当盾构推进油缸左侧压力大于右侧时，盾构姿态。（自左向右摆） 18．在施工进行期间结合反馈信息及情况进行总结分析，对掘进参数进行动态管理。(地面监测、实际施工) 19．在直线平坡段掘进时，则应尽量使所有保持一致，以保证盾构机正确的掘进方向。(油缸的推力) 20．压力传感器连接于盾尾注浆管处，用于注浆时，采 集。(入口、注浆压力) 21．注浆压力过大，可能会损坏管片，而反之浆液不易注入，故应综合考虑地质情况、、设备性能、、等，以确定能完全充填且安全的最佳压力值。(管片强度、浆液性质、开挖仓压力) 22．在粘性土层，添加泡沫则可以防止碴土附着刀盘和土仓室内壁，另一方面，由于泡沫中的微细气泡可以置换土颗粒中的空隙水，因而可以到达效果。(止水)
盾构机操作及参数控制 目前，住总集团大多采用德国海瑞克盾构机、日本小松及日立盾构机，现就其小松盾构机操作情况及参数控制作如下总结： 1 开机前准备 1) 检查延伸水管、电缆连接是否正常； 2) 检查供电是否正常； 3) 检查循环水压力是否正常； 4) 检查滤清器是否正常； 5) 检查皮带输送机、皮带是否正常； 6) 检查空压机运行是否正常； 7) 检查油箱油位是否正常； 8) 检查脂系统油位是否正常； 9) 检查泡沫原液液位是否正常； 10)检查注浆系统是否已准备好并运行正常； 11)检查后配套轨道是否正常； 12)检查出碴系统是否已准备就绪； 13)检查盾构操作面板状态：开机前应使螺旋输送机前门应处于开启状态，螺旋输送机的螺杆应伸出，管片安装模式应无效，无其它报警指示； 14)检查测量导向系统是否工作正常； 若以上检查存在问题，首先处理或解决问题，然后再准备开机。 15)请示技术负责人并记录有关盾构掘进所需要的相关参数，如掘进模式，土仓保持压力，线路数据，注浆压力等； 16)请示设备机修负责人并记录有关盾构掘进的设备参数； 17)若需要则根据技术负责人和设备机修负责人的指令修改盾构参数； 2 开机 1)确认外循环水已供应，启动内循环水泵； 2)确认空压机冷却水阀门处于打开状态，启动空压机； 3)根据工程要求选择盾尾油脂密封的控制模式，即选择采用行程控制还是采用压力控制模式；
4)在“报警系统”界面，检查是否存在当前错误报警，若有，首先处理； 5)将面版的螺旋输送机转速调节旋扭、刀盘转速调节旋扭、推进油缸压力调节旋扭、盾构推进速度旋扭等调至最小位； 6)启动前后液压泵站冷却循环泵，并注意泵启动是否正常，包括其启动声音及振动情况等。以下每一个泵启动情况均需注意其启动情况； 7)依次启动润滑脂泵（EP2）、齿轮油泵、HBW 泵、内循环水泵； 8)依次启动推进泵及辅助泵； 9)选择手动或半自动或自动方式启动泡沫系统； 10)启动盾尾油脂密封泵，并选择自动位；至此，盾构的动力部分已启动完毕，下面根据不同的工序进一步进行说明。 3掘进 1)启动皮带输送机 2)启动刀盘 根据测量系统面版上显示的盾构目前旋转状态选择盾构旋向按钮，一般选择能够纠正盾构转向的旋转方向； 选择刀盘启动按扭，当启动绿色按钮常亮后。并慢慢右旋刀盘转速控制旋钮，使刀盘转速逐渐稳定在 2rpm 左右。严禁旋转旋钮过快，以免造成过大机械冲击，损机械设备。此时注意主驱动扭矩变化，若因扭矩过高而使刀盘启动停止，则先把电位器旋钮左旋至最小再重新启动； 3)启动螺旋输送机 慢慢开启螺旋输送机的后门； 启动螺旋输送机按钮，并逐渐增大螺旋输送机的转速； 4)按下推进按钮，并根据 ZED 屏幕上指示的盾构姿态调整四组油缸的压力至适当的值，并逐渐增大推进系统的整体推进速度； 5)至此盾构开始掘进； 4土仓压力调整 1)如果开挖地层自稳定性较好采用敞开式掘进，则不用调正压力，以较大开挖速度为原则； 2) 如果开挖地层有一定的自稳性而采用半敞开式掘进，则注意调节螺旋输送机的转速，使土仓内保持一定的渣土量，一般约保持 2/3左右的渣土。
压缩机控制技术概述 概述 压缩机是石油、化工、冶金等行业工艺中重要的设备，对机组运行的稳定性，安全性，连续性要求比较高，这样，就需要由高度可靠、高度集成、高度专业的控制系统作为达到以上要求的保证。 概括而言，压缩机的控制系统主要分为以下几个方面： 机组的联锁保护及逻辑功能（ESD） 过程调节功能 压缩机的防喘振 汽轮机调速控制和超速保护 功能说明 一机组的联锁保护及逻辑功能（ESD） 1. 报警联锁保护 控制系统监测压缩机，汽轮机，油站等现场的温度，压力，振动，位移等信号，做出相应的高低报警及联锁停机。 2.启停车逻辑 系统能实现机组的开机启动顺序控制，包括机组启动前确认润滑油温度、润滑油压力、控制油压力、透平入口的蒸汽压力及温度达到启动值，防喘振阀全开位置，主气门全开，盘车停止等条件，全部条件满足后输出启动信号。正常停机的卸载控制。 3.油站的油泵控制( 两个油泵互为备用，控制系统可以实现主备油泵的选择，每个油泵可在手动自动方式切 换。如果润滑油压力或控制油压力低，可自动启动备用泵；如果润滑油压力开关动作，以三取二方式实现联锁停车逻辑。
4. 汽轮机的冷凝水泵控制( 两个冷凝水泵互为备用，控制系统可以实现主备冷凝水泵的选择，每个冷凝水泵可在手动自动方式切换。冷凝水泵主要是用于冷凝罐的排水泵，可根据液位设定值自动或手动启动停止水泵，两个水泵可同时或单独工作。另外，系统还会做相应的保护，比如，液位如果达到最大设定值，立即强制两个水泵同时运行，如果达到液位最低设定值，立即强制两个水泵同时停止，以保证冷凝罐内的水位正常。 二过程调节功能 汽轮机驱动的压缩机控制回路主要有： 1.油站的油压调节 根据需要，有的油站设计有两个油压调节回路，分别在油泵出口和油过滤器出口，可以根据相应管路的油压要求调节阀门，保证油压的稳定。 2.汽轮机的冷凝水的排放阀和循环阀控制 根据汽轮机的冷凝水液位，调节排放阀和循环阀以控制冷凝罐内的水位，冷凝水的排放阀和循环阀控制为分层调节，分层点由现场的实际情况来定，可以由用户在操作界面上设定分层点。 3.压缩机段间气液分离器液位控制 根据气液分离器液位调节出水阀控制液位。 三压缩机的防喘振 防喘振功能 喘振现象 喘振是涡轮机组特有的现象，我们可以从下图的简单模型来解释 这一特性，从图中可以看出，当容器中压力达到一定值时，压缩机运 行点由 D 沿性能曲线上升，到喘振点 A，流量减小压力升高，这一
盾构机液压系统原理 液压系统原理 盾构机的绝大部分工作机构主要由液压系统驱动来完成，液压系统可以说是盾构机的心脏，起着非常重要的作用。这些系统按其机构的工作性质可分为： 盾构机液压推进及铰接系统 刀盘切割旋转液压系统 管片拼装机液压系统 管片小车及辅助液压系统 螺旋输送机液压系统 液压油主油箱及冷却过滤系统 同步注浆泵液压系统 超挖刀液压系统 以上8个系统除同步注浆泵液压系统在1号拖车、超挖刀液压系统在盾壳前体为两个独立的系统外，其余6个液压系统都共用一个油箱，并安装在2号拖车上组成一个液压泵站。有的系统还相互有联系。下面就分别介绍一下以上8个液压系统的作用及工作原理。 (一)盾构机液压推进及铰接系统 盾构机液压推进 盾构机液压推进系统的组成 盾构机液压推进系统由液压泵站，调速、调压机构，换向控制阀组及推进油缸组成，30个油缸分20组均布的安装在盾构中体内圆壁上（见图），并分为上、下、左、右四个可调整液压压力的区域，为盾构机前进提供推进力、推进速度，通过调整四个区域的压力差来实现盾构机的转弯调向及 纠偏功能。铰接系统的主要作用是减小盾构机转弯或纠偏时的曲率半径上的直线段，从而减少盾尾与管片、盾体与围岩间的摩擦阻力。 推进系统液压泵站： 推进系统的液压泵站是由一恒压变量泵（1P001）和一定量泵（1P002）组成的双联泵，功率为75KW，恒压变量泵为盾构的前进提供恒定的动力。恒压泵的压力可通过油泵上的电液比例溢流阀（A300）调整，流量在 0-q max范围内变化时，调整后的泵供油压力保持恒定。恒压式变量泵常用于阀控系统的恒压油源以避免溢流损失。 由恒压变量泵输出的高压油分别送达A、B、C、D四组并联的推进方向控制阀组，经过阀组的流量、压力调整和换向后再去控制推进油缸，从而使推进油缸的推进速度、推力大小及方向得到准确控制。因每组油缸的控制原理都一样，下面就以B组中的第一个油缸控制为例，介绍其作用和工作原理。 油泵输出的高压油经高压管路由B组的P口进入，一路径F1（过滤）→A111（流量调整）→A101（压力调整）→经电液换向阀进入推进油缸。缸的快进快退，提高工作效率。A783控制的插装阀。A403为推进油缸底端预卸荷阀。阀组中还有液控单向阀、载荷溢流阀，以及A256压力传感器和油缸行程传感器。四组阀组中的电液换向阀的液控油由定量泵（1P002）经减压阀（1V034）提供。 铰接装置工作模式分三种：
盾构机各系统原理浅析 本文针对分析海瑞克EPB土压平衡盾构机的各个系统及其工作原理，及整个盾构施工介绍。 海瑞克盾构机由西门子公司的S7-PLC自动控制系统控制，配备了机电一体化的液压驱动系统、同步注浆设备、泡沫设备、膨润土设备及SLS-T隧道激光导向设备，并可在地面监控室对盾构机的掘进进行实时监控。本文将就盾构机的工作原理、盾构机的组成、及各组成部分的功能结合实际施工情况做一简要阐述。 1盾构机的工作原理 1．1盾构机的掘进 液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过竖井运至地面。 1．2掘进中控制排土量与排土速度 当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就能保持稳定，开挖面对应的地面部分也不致坍坍或隆起，这时只要保持
从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人 泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就能顺利进行。 1．3管片拼装 盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用盾构机的最大直径为6．28m，总长65m，其中盾体长8．5m，后配套设备长56．5m，总重量约406t，总配置功率1 577kW，最大掘进扭矩5 300kN·m，最大推进力为36400 kN，最陕掘进速度可达8cm／min。盾构机主要由9大部分组成，他们分别是盾休、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。 2.1盾体 盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状简体，其外径是6．25m。 前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动，同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离，推力油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上，以起到支撑和稳定开挖面的作用。承压隔板上在不同高度处安装有五个土压传感器，可以用来探测泥土仓中不同高度的土压力。 前盾的后边是中盾，中盾和前盾通过法兰以螺栓连接，中盾内侧的周边位置装有30个推进油缸，推进油缸杆上安有塑料撑靴，撑靴顶推在后面已安装好的管片上，通过控制油缸杆向后伸
液压系统说明目录 一、液压系统的基本元件 二、盾构机液压系统说明
一、液压系统元件 1液压泵 液压泵是液压系统的动力元件，按结构可以分为柱塞泵、齿轮泵、叶片泵，按排量可以分为定量泵、变量 泵，按输出出口方向又可以分为单向泵、双向泵。 泵都是由电动机或其他原动机带动旋转，通过这种往复的旋转将油不断地输送到管路中，通过各种阀的作 用，控制着执行元件的运行。 在大连地铁盾构机中，螺旋输送机使用一个双向变量泵和一个定量泵，推进系统中使用一个大排量的单向 变量泵，管片安装机种使用两个单向变量泵，注浆系统 中使用一个单向变量泵，辅助系统使用一个单向变量泵。
a.定量齿轮泵 注：右侧油液进入泵内，齿轮旋转带动油液从左侧出口流出，排量是一定的
c.定量叶片泵 注：转子转动，带动叶片推动油液1、2进油，3、4出油，排量一定 d.斜盘式柱塞泵 注：斜盘由联轴器带动转动，往复吸油、压油，斜盘角度是可以调控的
2液压阀 液压阀根据作用可以分为压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。 压力控制阀可以控制液压回路的压力，如当液压回路中压力过大时，溢流阀或卸荷阀打开泄压。 流量控制阀可以控制液压回路中的流量大小，根据流量的不同可以控制执行元件的速度。 方向控制阀主要控制液压回路中液压油的流动方向，由此可以改变液压油缸的伸缩。 各种阀一般安装在靠近泵的油液管路中，相对来说比较集中，便于检查和维修。 a.单向阀 注：油液从P1口进入，克服弹簧力推开单向阀的阀芯，经孔隙从p2 口流出，油液只能从p1流向p2
b.溢流阀 注：油从压力口进入，通过阻尼孔进入后腔，克服弹簧压力，推开阀芯，油液 从溢流口
综合透平压缩机控制系统ITCC 控制系统方案 概念 综合透平压缩机控制系统Integrated Turbo & Compressor Control System 英文缩写（ITCC）。功能 提供防喘振、联锁停机、电子调速、超速保护、硬件在线诊断、SOE顺序事件记录、 在线换卡、在线下装程序、为压缩机/ 汽轮机附属系统提供监测和保护功能，并且输出报警或停机和关机、对压缩机组实现全部操作和监控及保护，实现节省能源、保护机组的目的。 一. 登录画面 登录画面是用来选择操作员是以什么身份登陆系统，点击登录按钮会弹出以下窗口。 写入登录用户名和口令就可以登录了。登录后在主画面上会显示用户名和用户的级别。以管理员身份登录后，就可以操作画面下方的注销
用户、锁定键盘、解锁键盘操作，还可以点击退出按钮，退出INTOUCH 系统。 操作员可以根据需要点击，选择进入空压机流程画面或氮压机流程画面。 二．空压机流程 点击进入空压机流程主画面，会切换到如下主画面。 此画面显示为空压机气路流程。在画面的左上角为空压机控制主画面选择按钮。按钮右边是报警栏，在报警栏的右边是操作员级别和 身份显示。在操作员级别和身份显示栏右边有如下图案：。这是ITCC控制系统上位于下位之间通讯状态显示，通讯正常时会交替闪烁，如果长时间不闪烁，则表示通讯故障，此时此台操作站显示数据为虚假数据，所有操作失效，需要通知仪表车间检查故障。 在通讯状态显示左边有空压机组报警和氮压机组报警文本框，当
空压机组报警时，空压机组报警字符会交替闪烁，当氮压机组报警时，氮压机组报警字符会交替闪烁。 在画面内，如果通道有错误，在数据栏内，标签名会变为紫色。如下所示：。 在画面中有如下图形：，在方框中图形为空压机入口导叶闭锁显示，当为红色时，表示入口导叶闭锁，当变为绿色时表示闭锁解除。点击该图形，会弹出入口导叶操作画面，如下图所示： OP即为入口导叶的输出值，PV是入口导叶的测量值，点击上下箭头是开关入口导叶，也可以点击OP输出栏数据输入需要开得开度，回车即可(在机组运行期间建议使用按钮点击输入)。
大乙烯裂解气压缩机汽轮机调节系统和控制系统工作原 理及其使用 张昊 （天津石化公司烯烃部，天津300270） 摘要：对天津100万吨/年乙烯装置裂解气压缩机汽轮机调节系统和控制系统工作原理及其使用详细的描述。 关键词：裂解气压缩机汽轮机、调节系统、控制系统 天津100万吨/年乙烯装置裂解气压缩机系统是目前同行业乙烯装置中最大的一套，而且采用国产设备，压缩机和汽轮机分别由沈阳鼓风机厂和杭州汽轮机厂制造，也体现了我国制造业的最高水平。其中杭州汽轮机厂制造的汽轮机产品代号为T7388，产品型号为EHNKS63/80/72，是高进汽参数抽汽凝汽式汽轮机，其性能参数如下： 参数 工况功率 kW 转速 r/min 进汽抽汽排汽 压力 MPaA 温度 ℃ 流量 t/h 压力 MPaA 流量 t/h 压力 MPa(a) 额定61853 4248 10.7 510 428 3.85 259.9 0.0135 正常50202 4125 392.2 259.9 能力62000 4234 428.4 259.9 最大连续：4460 调速范围：3398～4460 危急保安器动作： 电超速脱扣：4906 被驱动机最大连续转速：4460 r/min 转速调节： 该调节系统适合用于带抽汽压力调节、驱动压缩机的汽轮机，它的主要功能是对汽轮机的抽汽压力进行调节，并能根据需要对功率进行调节。转速调节 回路是汽轮机调节系统的基本环节，该回路主要由转速传感器（713、715）、 压力变送器（161）、数字式调速器（1310）、电液转换器I/H（1742、1743）、 油动机（1910、1911）和调节汽阀(0801、0802)组成。数字式调速器接受来自