本發(fā)明涉及盾構(gòu)機輔助破巖高壓水射流，具體涉及一種盾構(gòu)機超高壓水射流泵組裝置控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著我國地下軌道交通建設的迅速發(fā)展，大量的大中型城市構(gòu)建了由多條地鐵線路構(gòu)成的城市地下軌道交通網(wǎng)絡，盾構(gòu)法隧道開挖技術(shù)以其安全、快速、環(huán)境影響小、機械化施工等特點，成為了城市地下軌道交通網(wǎng)絡建設的不二選擇。然而在采用盾構(gòu)法施工時，盾構(gòu)機時常會遭遇各類地下障礙物，其中以高強度、高磨蝕性硬巖、樁基、地下連續(xù)墻等最為常見。常規(guī)盾構(gòu)機面對這類地下障礙物會造成刀盤、刀具異常損壞、卡機等工程問題，安全性低、施工速度慢，會拖延項目工期，給工程帶來較大的經(jīng)濟成本和時間成本。

2、上述問題主要是因為傳統(tǒng)盾構(gòu)機破巖和切樁能力不足，為了解決傳統(tǒng)盾構(gòu)機破巖和切樁能力不足的難題，超高壓水射流系統(tǒng)破巖切樁的思路被提出，利用超高壓水射流系統(tǒng)進行輔助破巖，超高壓水射流泵裝置作為整個高壓水射流系統(tǒng)的核心，當需要多組超高壓水泵組同時工作時，需要超高壓水泵組裝置的控制系統(tǒng)實現(xiàn)對水壓的控制，目前是通過定頻電機進行控制超高壓水泵使水進行升壓，但是這種控制系統(tǒng)設計不合理，超高壓水泵壓力從0mpa升到280mpa會引起較大的壓力波動，即在超高壓工作時會產(chǎn)生較大的壓力波動，會對整個水射流系統(tǒng)造成沖擊，同時會對整個盾構(gòu)施工過程帶來風險。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明意在提供一種盾構(gòu)機超高壓水射流泵組裝置控制系統(tǒng)，以解決目前超壓泵水射流泵裝置中不合理控制系統(tǒng)，在超高壓工作時產(chǎn)生較大的壓力波動，會對水射流系統(tǒng)造成沖擊和對整個盾構(gòu)施工帶來風險的問題。

2、為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種盾構(gòu)機超高壓水射流泵組裝置控制系統(tǒng)，包括：低壓供水裝置、過濾裝置、超高壓水泵組、高壓軟管、壓力傳感器和控制器，所述低壓供水裝置、過濾裝置、超高壓水泵組、高壓軟管依次連通，所述超高壓水泵組數(shù)量有多個，多個所述超高壓水泵組之間相互并聯(lián)，所述超高壓水泵組的出口處設有先導式溢流閥，所述先導式溢流閥用于控制超高壓水泵組的水流出口壓力，所述壓力傳感器用于測量超高壓水泵組的水流出口壓力，所述先導式溢流閥位于壓力傳感器和超高壓水泵組之間，所述先導式溢流閥、壓力傳感器和超高壓水泵組的超高壓水泵控制件均與控制器電連接。

3、本方案的原理：水流依次通過低壓供水裝置、過濾裝置、超高壓水泵組和高壓軟管輸送盾構(gòu)機的刀盤中，然后通過噴射裝置噴射到掌子面上進行輔助破巖，壓力傳感器實時監(jiān)測超壓泵組的水流出口壓力，控制器根據(jù)壓力值進行控制超高泵組的相關設備運行參數(shù)和先導式溢流閥，以保障切割水流的壓力達到預設值，同時在先導式溢流閥處再次控制水壓，減少切割水流的壓力波動。

4、本方案優(yōu)點：本方案通過超高壓水泵組初步調(diào)整水壓和水流量，再利用先導式溢流閥再次調(diào)整水壓，確保水壓達到預設水壓，減少切割水流的波動；可大大降低啟動控制過程中的壓力波動，而且可以保護各個元器件不被損壞，在保證破巖、切樁效果的情況下降低了施工風險，保證了盾構(gòu)機掘進的順利進行；可將多組超高壓泵組并聯(lián)匯成一路出口增大超高壓水射流系統(tǒng)的總流量，可以對切割水流的流量進行調(diào)控。

5、優(yōu)選的，所述低壓供水裝置包括供水箱和供水泵，所述供水箱通過供水泵向過濾裝置內(nèi)供水，所述供水箱通過供水管與水源連通。水通過供水管進入到供水箱內(nèi)，供水泵將供水箱中的水抽取到過濾裝置中。

6、優(yōu)選的，所述供水箱內(nèi)設有液位傳感器，所述液位傳感器用于監(jiān)測供水箱內(nèi)液位，所述供水管上設有控制進水的氣動閥門，所述液位傳感器和氣動閥門均與控制器電連接。通過液位傳感器實時監(jiān)測供水箱內(nèi)液位，控制器通過液位傳感器的數(shù)值控制氣動閥門開啟和關閉，向供水箱內(nèi)及時添加水。

7、優(yōu)選的，所述供水管出口端位于供水箱內(nèi)底部。減少水流與空氣接觸，減少水流攜帶的空氣量，避免影響到水流的增壓速度和增壓效果。

8、優(yōu)選的，所述過濾裝置包括過濾器、第一壓力表和第二壓力表，所述第一壓力表和第二壓力表分別用于監(jiān)測過濾器進出口處壓力。通過監(jiān)測過濾器的進出口壓力，可通過兩者差值判斷水流中的雜質(zhì)是否過多或者發(fā)生堵塞，從而對供水水源進行更換過濾或者更換過濾器的濾芯。

9、作為一種改進，所述過濾器上安裝有壓差發(fā)訊器，所述壓差發(fā)訊器位于第一壓力表和第二壓力表之間。這樣在過濾器堵塞時會發(fā)出報警信號，及時清洗更換濾芯。

10、作為一種改進，所述超高壓水泵組包括超高壓水泵和變頻電機，所述變頻電機用于控制超高壓水泵的轉(zhuǎn)速和流量，所述變頻電機與控制器電連接，所述超高壓水泵與高壓軟管連通，所述先導式溢流閥設置在超高壓水泵與高壓軟管連通的連通管道上。采用變頻電機，超高壓水泵轉(zhuǎn)速可以逐級提高。

11、優(yōu)選的，所述超高壓水泵與高壓軟管的連通管道上均設有單向閥，所述單向閥的導通方向為從超高壓水泵到高壓軟管。

12、作為一種改進，所述超高壓水泵與高壓軟管的連通管道上設有第三壓力表，所述單向閥位于第三壓力表和先導式溢流閥之間。第三壓力表可以方便工作人員進行查看數(shù)據(jù)，壓力傳感器方便將壓力數(shù)據(jù)上傳至控制系統(tǒng)，同時進行兩次測量連通管道上的壓力數(shù)據(jù)，使得壓力數(shù)據(jù)更加準確。

13、作為一種改進，所述超高壓水泵組包括第一超高壓水泵組和第二超高壓水泵組，所述第一超高壓水泵組的先導式溢流閥的溢流通道與第二超高壓水泵組的超高壓水泵進水口連通，所述第二超高壓水泵組的先導式溢流閥的溢流通道與第一超高壓水泵組的超高壓水泵進水口連通。這樣可以設置另一泵組的轉(zhuǎn)速較低，避免能量浪費，同時可節(jié)約水資源。

技術(shù)特征：

1.一種盾構(gòu)機超高壓水射流泵組裝置控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：低壓供水裝置、過濾裝置、超高壓水泵組、高壓軟管、壓力傳感器和控制器，所述低壓供水裝置、過濾裝置、超高壓水泵組、高壓軟管依次連通，所述超高壓水泵組數(shù)量有多個，多個所述超高壓水泵組之間相互并聯(lián)，所述超高壓水泵組的出口處設有先導式溢流閥，所述先導式溢流閥用于控制超高壓水泵組的水流出口壓力，所述壓力傳感器用于測量超高壓水泵組的水流出口壓力，所述先導式溢流閥位于壓力傳感器和超高壓水泵組之間，所述先導式溢流閥、壓力傳感器和超高壓水泵組的超高壓水泵控制件均與控制器電連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)機超高壓水射流泵組裝置控制系統(tǒng)，其特征在于：所述低壓供水裝置包括供水箱和供水泵，所述供水箱通過供水泵向過濾裝置內(nèi)供水，所述供水箱通過供水管與水源連通。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種盾構(gòu)機超高壓水射流泵組裝置控制系統(tǒng)，其特征在于：所述供水箱內(nèi)設有液位傳感器，所述液位傳感器用于監(jiān)測供水箱內(nèi)液位，所述供水管上設有控制進水的氣動閥門，所述液位傳感器和氣動閥門均與控制器電連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種盾構(gòu)機超高壓水射流泵組裝置控制系統(tǒng)，其特征在于：所述供水管出口端位于供水箱內(nèi)底部。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種盾構(gòu)機超高壓水射流泵組裝置控制系統(tǒng)，其特征在于：所述過濾裝置包括過濾器、第一壓力表和第二壓力表，所述第一壓力表和第二壓力表分別用于監(jiān)測過濾器進出口處壓力。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種盾構(gòu)機超高壓水射流泵組裝置控制系統(tǒng)，其特征在于：所述過濾器上安裝有壓差發(fā)訊器，所述壓差發(fā)訊器位于第一壓力表和第二壓力表之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)機超高壓水射流泵組裝置控制系統(tǒng)，其特征在于：所述超高壓水泵組包括超高壓水泵和變頻電機，所述變頻電機用于控制超高壓水泵的轉(zhuǎn)速和流量，所述變頻電機與控制器電連接，所述超高壓水泵與高壓軟管連通，所述先導式溢流閥設置在超高壓水泵與高壓軟管連通的連通管道上。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種盾構(gòu)機超高壓水射流泵組裝置控制系統(tǒng)，其特征在于：所述超高壓水泵與高壓軟管的連通管道上均設有單向閥，所述單向閥的導通方向為從超高壓水泵到高壓軟管。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種盾構(gòu)機超高壓水射流泵組裝置控制系統(tǒng)，其特征在于：所述超高壓水泵與高壓軟管的連通管道上設有第三壓力表，所述單向閥位于第三壓力表和先導式溢流閥之間。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)機超高壓水射流泵組裝置控制系統(tǒng)，其特征在于：所述超高壓水泵組包括第一超高壓水泵組和第二超高壓水泵組，所述第一超高壓水泵組的先導式溢流閥的溢流通道與第二超高壓水泵組的超高壓水泵進水口連通，所述第二超高壓水泵組的先導式溢流閥的溢流通道與第一超高壓水泵組的超高壓水泵進水口連通。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及盾構(gòu)機輔助破巖高壓水射流技術(shù)領域，公開了一種盾構(gòu)機超高壓水射流泵組裝置控制系統(tǒng)，包括：低壓供水裝置、過濾裝置、超高壓水泵組、高壓軟管、壓力傳感器和控制器，低壓供水裝置、過濾裝置、超高壓水泵組、高壓軟管依次連通，超高壓水泵組數(shù)量有多個，多個超高壓水泵組之間相互并聯(lián)，超高壓水泵組的出口處設有先導式溢流閥，先導式溢流閥用于控制超高壓水泵組的水流出口壓力，壓力傳感器用于測量超高壓水泵組的水流出口壓力，先導式溢流閥、壓力傳感器和超高壓水泵組的超高壓水泵控制件均與控制器電連接。本方案通過超高壓水泵組初步調(diào)整水壓，先導式溢流閥再次調(diào)整水壓，大大降低了啟動控制過程中的壓力波動。

技術(shù)研發(fā)人員：魏順華,許京偉,于普漣,鄧小杰,邱健
受保護的技術(shù)使用者：濟南重工集團有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10