压力流量复合同步控制的节能型盾构推进系统技术方案

本发明专利技术公开了一种压力流量复合同步控制的节能型盾构推进系统，包括由电机通过联轴器与定量泵连接组成的油源系统，该油源同时向管片拼装部分供油。推进系统采用分区控制，分为四个区，每个区内有比例流量阀和比例溢流阀组成的控制部分，分流阀、二位三通阀和成组液压缸组成的压力同步和流量同步切换单元。本发明专利技术主油路采用的是定量泵阀控的开式控制系统，在推进过程中可以实现推进模式选择，可以实现压力同步和流量同步的复合控制，同时管片拼装系统和推进系统共用一套油源，可以减少装机功率，蓄能器的设置一方面吸收震动和冲击，同时当推进缸回退或是遇到冲击负载时也可以作为辅助能源，从而进一步减小系统的装机功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种流体压力执行机构，尤其涉及一种采用压力流量复合同步控制的 节能型盾构推进系统。
技术介绍
盾构掘进机是一种专用于地下隧道工程开挖的技术密集型重大工程装备。它具有 开挖速度快、质量高、人员劳动强度小、安全性高、对地表沉降和环境影响小等优点。随着科 技发展和社会进步，盾构掘进将逐步取代传统方法。推进系统同刀盘系统、螺旋输送机、管片拼装系统构成了完整的盾构机盾构系统。 推进系统是盾构的关键系统之一，它主要承担着整个盾构的顶进任务，要求完成盾构的转 弯、曲线行进、姿态控制、纠偏以及同步控制等。推进系统的调整主要是通过调整液压缸来 控制姿态的，推进工作通常由沿盾构周向分布的一定数量液压缸的协调顶伸动作来完成。 推进系统的控制不仅直接关系到对隧道施工正确性和完整性起决定作用的盾构掘进姿态 控制，而且对地下工程施工中一个最为关键的控制对象即地表变形也产生极大的影响。掘 进施工土质地层及其水土压力的复杂多变性，以及盾构前方存在的种种不可预见因素，对 推进系统的输出推力和速度提出了更高的控制要求。因此，推进液压系统的压力和流量必 须实时连续可调，确保合理的推进力和推进速度，以配合其它执行机构维持掘进过程中水 土压力平衡。盾构掘进是一种典型的大功率、大负载工况，因此系统的装机功率巨大。在能耗如 此大的系统中，工作效率和能量的合理分配对系统性能而言是一个极其重要的影响因素。 传统盾构掘进机中管片拼装部分和推进部分单独供油，必然增加了系统的装机功率，同时 系统繁琐；区内液压缸采用直接并联，当推进载荷发生变化时，推进方向发生变化，同步性 能较差，从一定程度上增加了纠偏系统的压力。为了提高工作效率，传统的推进流程分为推 进和快退部分，通过运用高低压泵互联的形式分别对推进和快退供油，增加系统的成本和 功率损失，同时，管片拼装部分有一部分势能没有充分利用起来，因此都会增加系统的装机 功率和能量损耗，因此如何在确保盾构掘进系统正确高效完成掘进任务的情况下实现液压 系统的节能控制和实现推进同步性是盾构掘进中的一个关键技术问题。
技术实现思路
为了满足
技术介绍
中盾构施工过程中存在的问题兼顾满足盾构施工的要求，本发 明的目的在于提供一种压力流量复合同步控制的节能型盾构推进系统，本专利技术既可以实现 推进缸之间的同步控制和防过偏，又可以大大降低系统的装机功率，同时也增加了推进系 统协调控制的灵活性。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的一种采用压力流量复合同步控制的 节能型盾构推进系统，包括油箱、吸油口过滤器、电磁溢流阀、定量泵、联轴器、电机、电液 三位四通换向阀、二位三通插装阀、电磁截止阀、出油口过滤器、压力继电器、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、闸阀、蓄能器、第一二位三通电磁换向阀、第二二位 三通电磁换向阀、第三二位三通电磁换向阀、第四二位三通电磁换向阀、第五二位三通电磁 换向阀、比例流量阀、比例溢流阀、第一分流阀、第二分流阀、第一单向节流阀、第二单向节 流阀、第三单向节流阀、第一安全阀、第二安全阀、第三安全阀、第一液压缸、第二液压缸、第 三液压缸、第一梭阀、第二梭阀、位移传感器、压力传感器。电机通过联轴器与定量泵刚性连接，定量泵的吸油口与吸油口过滤器连通，变量 泵的出油口分别与电磁溢流阀的一端、电磁截止阀的一端、第二单向阀的一端和出油口过 滤器进油口连接，出油口过滤器的排油口与电液三位四通换向阀的P 口连接，电磁截止阀 的另一端分别同压力继电器、第一单向阀的一端和闸阀相连接，第一单向阀的另一端和第 二单向阀的另一端分别和管片拼装系统相连接。闸阀的另一端和蓄能器相连接，电液三位 四通换向阀的T 口和油箱相连，A 口分别和二位三通插装阀的进油口 A和各个区的输入端 相连，电液三位四通换向阀的B 口和各个区的输出端相连。由于推进系统分为四区，每个 区内布置一样，以一区的布置为例来进行说明第一二位三通电磁换向阀的A、B 口分别同 比例流量阀的一端、第三单向阀的一端相连接。比例流量阀的另一端、第三单向阀的另一 端、第四单向阀的另一端、比例溢流阀的一端和第二二位三通电磁换向阀的P 口相连接。第 二二位三通电磁换向阀的A 口分别与第一单向节流阀一端、第二单向节流阀一端和第三单 向节流阀一端相连接，第二二位三通电磁换向阀的B 口和第一分流阀进油口相连接。第一 分流阀的两个分流口分别同第二分流阀进油口、第五二位三通电磁换向阀的B相连接，第 三二位三通电磁换向阀的A、B分别同第一单向节流阀的另一端、第二分流阀一个分流口相 连接，第三二位三通电磁换向阀的P 口分别同第一安全阀一端、第一液压缸的无杆腔和第 二梭阀一端相连接。第四二位三通电磁换向阀的A、B分别同第二单向节流阀的另一端、第 二分流阀另一个分流口相连接，第四二位三通电磁换向阀的P 口分别同第二安全阀一端、 第二液压缸无杆腔和第一梭阀一端相连接。第五二位三通电磁换向阀的A、B分别同第三单 向节流阀的另一端、第一分流阀另一个分流口相连接，第五二位三通电磁换向阀的P 口分 别同第三安全阀一端、第三液压缸无杆腔和第一梭阀另一端相连接。第一安全阀的另一端、 第二安全阀的另一端、第三安全阀的另一端和油箱连接。第一梭阀的输出端和第二梭阀的 另一端相连接，第二梭阀的输出端和压力传感器连接。第一液压缸另一端、第二液压缸另一 端和第三液压缸另一端作为该区的输出端，第一二位三通电磁换向阀的P 口作为该区的输 入端。本专利技术与
技术介绍
相比，具有的有益效果是1)推进系统和管片拼装系统共用一个油源，考虑到管片拼装和推进系统在空间和 时间上都有一定的先后性，故该措施可行，可以大大减小系统的装机功率，这一点特别是在 大型盾构掘进设备中具有明显的优势。2)推进系统的各个分区内采用压力和流量同步两种控制方式，在盾构直线推进过 程中采用流量同步控制可以满足推进方向正确性，当推进系统发生偏转时采用压力同步， 通过调节各个分区的压力来调节，调节效果好。3)推进系统推进和后退过程内只用一个定量泵供油，不同于传统的双定量泵供 油，该系统中增加了成组蓄能器，该蓄能器在管片拼装过程中充分吸收拼装过程中重力势 能从而向蓄能器充油，当回退过程时蓄能器和定量泵一同向推进系统供油，满足系统退回5快速性的要求。4)推进系统可以实现平均分区，克服了传统不均勻分区给系统控制带来的不便。 附图说明图1是流量压力复合同步控制的推进系统液压原理图；图2是推进液压缸分区图；图中油箱1、吸油口过滤器2、电磁溢流阀3、定量泵4、联轴器5、电机6、电液三位 四通换向阀7、二位三通插装阀8、电磁截止阀9、出油口过滤器10、压力继电器11、第一单向 阀12. 1、第二单向阀12. 2、第三单向阀12. 3、第四单向阀12. 4、闸阀13、蓄能器14、第一二 位三通电磁换向阀15. 1、第二二位三通电磁换向阀15. 2、第三二位三通电磁换向阀15. 3、 第四二位三通电磁换向阀15. 4、第五二位三通电磁换向阀15. 5、比例流量阀16、比例溢流 阀17、第一分流阀18. 1、第二分流阀18. 2、第一单向节流阀19. 1、第二单向节流阀19. 2、 第三单向节流阀19. 3、第一安全阀20. 1、第二安全阀20. 2、第三安全阀20. 3、第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力流量复合同步控制的节能型盾构推进系统，其特征在于，包括油箱（１）、吸油口过滤器（２）、电磁溢流阀（３）、定量泵（４）、联轴器（５）、电机（６）、电液三位四通换向阀（７）、二位三通插装阀（８）、电磁截止阀（９）、出油口过滤器（１０）、压力继电器（１１）、闸阀（１３）、蓄能器（１４）和四个区。其中，电机（６）通过联轴器（５）与定量泵（４）刚性连接，定量泵（４）的吸油口与吸油口过滤器（２）连通，变量泵（６）的出油口分别与电磁溢流阀（３）的一端、电磁截止阀（９）的一端、第二单向阀的一端（１２．２）和出油口过滤器（１０）进油口连接，出油口过滤器（１０）的排油口与电液三位四通换向阀（７）的Ｐ口连接，电磁截止阀（９）的另一端分别同压力继电器（１１）、第一单向阀的一端和闸阀（１３）相连接，第一单向阀（１２．１）的另一端和第二单向阀（１２．２）的另一端分别和管片拼装系统相连接。闸阀（１３）的另一端和蓄能器（１４）相连接，电液三位四通换向阀（７）的Ｔ口和油箱相连，Ａ口分别和二位三通插装阀（８）的进油口Ａ和各个区的输入端相连，电液三位四通换向阀（７）的Ｂ口和各个区的输出端相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：龚国芳，周如林，汪慧，刘怀印，应群伟，
申请(专利权)人：浙江大学，杭州锅炉集团股份有限公司，杭州杭锅通用设备有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]