[发明专利]一种用于泥水平衡盾构机的自动保压系统及盾构机

说明书

技术领域

本发明属于属于盾构机技术领域，具体涉及一种用于泥水平衡盾构机的自动保压系统及盾构机。

背景技术

盾构法是城市地下轨道交通施工的主要方式，该工法由稳定开挖面、盾构机挖掘、安装衬砌三个方面组成。为保证底层不发生大的沉降或者隆起变形，盾构前方密封舱必须保证有一定的压力能够与地层土压力和水压力保持动态平衡，可通过土压、水压或者气压等来实现。其中，泥水平衡盾构用泥浆加压确保掘削面稳定，用管道输送代替轨道出土，加快了掘进速度,改善了劳动条件和施工环境，能较好地稳定开挖面和防止地表隆陷，成为目前一种重要的盾构技术。根据泥水平衡盾构平衡开挖面的方式，泥水平衡盾构可以细分为直接控制式泥水平衡盾构和间接控制式泥水平衡盾构。

间接控制式泥水平衡盾构以泥浆和开挖面处形成的泥膜为介质，利用自动保压系统调节气垫舱的压缩空气的压力，使开挖面压力保持动态平衡。与直接控制式系统相比，由于气垫舱的存在，间接控制式系统的抗干扰性能较好。目前应用于间接控制式泥水平衡盾构的空气自动保压系统，其压力设定方式为本地控制方式，加上控制器一般布置在中盾，在出现管路阻塞等紧急情况时不能及时调节系统设定压力，容易出现爆仓等故障。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于泥水平衡盾构机的自动保压系统及盾构机，能够确保间接控制式泥水平衡盾构的远程自动控制，从而避免在出现管路阻塞等紧急情况时不能及时调节系统设定压力造成爆仓等故障的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于泥水平衡盾构机的自动保压系统，包括气垫舱，还包括远程控制系统、进气系统、和排气系统，远程控制系统能够设定气垫舱的压力，并且，根据设定的气垫舱的压力控制进气系统和排气系统调节气垫舱的实际压力与上述设定的气垫舱的压力匹配。

根据本发明的用于泥水平衡盾构机的自动保压系统，采用电气混合远程自动控制，在遇到管路阻塞等紧急情况时，通过远程控制系统能快速、安全的调整保压系统的预设压力，从而避免了在出现管路阻塞等紧急情况时不能及时调节系统设定压力造成爆仓等故障的问题，并且通过远程控制，能够提高生产安全性。

对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。

根据本发明的用于泥水平衡盾构机的自动保压系统，在一个优选的实施方式中，远程控制系统包括控制室、电控控制器、气电转换器、电气转换器、气动马达、气控控制器、压力变送器、压力传感器。控制室设定气垫舱的压力之后，传输电流信号给电控控制器，电控控制器传输电流信号给电气转换器转换为气压信号驱动气动马达设定气控控制器的压力，从而通过气控控制器和压力变送器来控制进气系统和排气系统，并且，气压信号通过气电转换器转换成电流信号传输给电控控制器。气垫舱的压力值通过压力传感器反馈给控制室。

具体地，电控控制器和气控控制器均为PID控制器。

上述远程控制系统的具体设置方式，可以实现自动保压系统压力的远程精确设定。由于该系统在现有控制上新增了电气PID控制，通过电气混合方式来调节设定压力，因此能在主控室远程设定系统压力，而不需要与现有系统一样，通过布置在盾体上的控制器实地操作，并且，PID控制器能提高系统的响应速度，减小系统误差，从而能优化远程控制系统。

在一个优选的实施方式中，进气系统包括与气源连通的自力式减压阀和与自力式减压阀连通的第一正作用气动调节阀，第一正作用气动调节阀与气垫舱连通，并且，第一正作用气动调节阀与远程控制系统连接。当远程控制系统通过压力变送器检测到气垫舱的实际压力小于设定压力时，可以通过气控控制器开启第一正作用气动调节阀和自力式减压阀，通过进气系统向气垫舱输入压缩空气以提高气垫舱的压力与设定压力匹配。此时，通过气控控制器关闭进气系统。

进一步地，进气系统还包括与自力式减压阀连通的第二正作用气动调节阀，第二正作用气动调节阀与气垫舱连通，并且，第二正作用气动调节阀与远程控制系统连接。当气垫舱的实际压力与设定压力相差较大时，可以通过气控控制器同时开启第一正作用气动调节阀和第二正作用气动调节阀，从而提高在进气系统的大流量情况下的工作效率，达到快速保压的效果。两个正作用气动调节阀的组合取代一个正作用气动调节阀的结构，可以增加保压系统的适用性，并且，可以避免在气垫舱的实际压力与设定压力相差较大时使需要使用一个超大直径的正作用气动调节阀，造成成本增加的问题。