本发明专利技术涉及一种节能型盾构推进液压系统。其目的是为了提供一种盾构机推进液压系统，通过采用变频器控制变频电机的转速来调节定量泵的输出流量，使液压泵的输出流量与盾构机推进系统的需求流量相匹配，以达到节能的目的。本发明专利技术盾构隧道掘进机节能液压推进系统包括控制器、变频器、变频电机、定量泵、比例减压阀、电磁阀、传感器以及液压缸。通过采用压力传感器、内置式位移传感器将检测到的信号输出给控制器，由控制器控制变频器，变频器控制变频电机的转速来调节定量泵的输出流量，使液压泵的输出流量与盾构机推进系统的需求流量相匹配，不会产生多余的流量，最大限度地避免能量损失，以实现节能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种隧道掘进的设备，特别是涉及一种驱动盾构机的推进液压系统。
技术介绍
盾构机全名叫盾构隧道掘进机，是一种专用于地下隧道工程施工的现代化高科技掘进设备，它集机、电、液、控、测量等技术为一体，能完成挖掘、排土、管片拼装等工作，实现了隧道开挖的机械化、自动化。与传统的隧道施工方法相比，盾构法施工具有施工安全、快速高效、工程质量高、地面扰动小、机械化程度高、施工成本低等许多优点，尤其在地质条件复杂、地下水位高而隧道埋深较大时，只能依赖盾构施工。盾构机的推进系统为盾构前进提供推动力，是盾构机的关键系统之一。盾构机的掘进工作通常由沿盾构周向分布的一定数量液压缸的协同伸出来完成，并要求在任何负载情况下都能精确及时地对盾构机的姿态和推进速度进行控制，使得盾构机能精确地沿事先设定好的路线推进，推进系统的可控性不仅直接关系到隧道施工的正确性、完整性，而且对控制地表沉降也会产生极大的影响。盾构在实际施工过程中，由于地质条件的复杂性和施工中诸多不可预见性因素的作用，对推进系统的推进速度和推力大小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，以便选择合适的推进力和推进速度，以配合其它执行机构保持掘进过程中的土压平衡。盾构推进是典型的大功率、大负载工况。推进系统的装机功率较大，能耗较高，为了降低控制成本、减小控制复杂性，通常对沿盾构周向分布的一定数量液压缸进行分区，采用比例控制阀实现各区压力流量的复合控制，由于比例压力阀、比例调速阀等液压阀的引入，不可避免地产生溢流损失、节流损失、泄漏损失等能量损失，造成液压系统整体效率较低。因此，如何在确保推进系统正确高效完成掘进任务的情况下实现推进液压系统的节能控制也是盾构掘进中的一个关键技术问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种盾构机推进液压系统，通过采用变频器控制变频电机的转速来调节定量泵的输出流量，使液压泵的输出流量与盾构机推进系统的需求流量相匹配，以达到节能的目的。本专利技术盾构隧道掘进机节能液压推进系统，包括控制器、变频器、变频电机、定量泵、油箱、第一单向阀、三位四通电磁换向阀、第二两位三通电磁换向阀、比例减压阀、第三单向阀、插装阀、第三两位三通电磁换向阀、梭阀、液控单向阀、第二单向阀、第一液压缸、第二液压缸、压力传感器和安装在第二液压缸内的内置式位移传感器。其中变频器连接变频电机，变频电机经联轴器与定量泵刚性联接，定量泵的吸油口与油箱连通，定量泵的供油口 A与第一单向阀的进油口 Al连通；第一单向阀的出油口 Bl分别与三位四通电磁换向阀的进油口 P2和第二两位三通电磁换向阀的进油口 P3相连；第二两位三通电磁换向阀的回油口 T3、三位四通电磁换向阀的回油口 T2均与油箱连通；三位四通电磁换向阀的工作油口 A2分别与比例减压阀的进油口 P7、第三单向阀的出油口 BlO相连；三位四通电磁换向阀的工作油口 B2分别与第一液压缸和第二液压缸的有杆腔以及推进系统其他组液压缸的控制阀 QT2相连；第二两位三通电磁换向阀的工作油口 A3与液控单向阀的控制口 A12相连；第三两位三通电磁换向阀的回油口 T5、比例减压阀的泄油口 T8、液控单向阀的泄油口 TlO均与油箱连通；比例减压阀的工作油口 All、第三单向阀的进油口 AlO均与插装阀的工作油口 A6 和梭阀的进油口 B9相连；比例减压阀的工作油口 All也与推进系统其他组液压缸的控制阀QT3相连；第三两位三通电磁换向阀的工作油口 A5与插装阀的控制口 X相连；插装阀的工作油口 B6与液控单向阀的进油口 A7、梭阀的进油口 A9相连；梭阀的出油口 Cl与第三两位三通电磁换向阀的进油口 P5相连；第二单向阀的出油口 B8、液控单向阀的出油口 B7、压力传感器均与第一液压缸和第二液压缸的无杆腔相连；压力传感器、内置式位移传感器均与控制器的输入端相连；控制器的输出端分别与变频器、比例减压阀的控制端相连。本专利技术盾构隧道掘进机节能液压推进系统与现有技术不同之处在于本专利技术采用压力传感器、内置式位移传感器将检测到的信号输出给控制器，由控制器控制变频器，变频器控制变频电机的转速来调节定量泵的输出流量，使液压泵的输出流量与盾构机推进系统的需求流量相匹配，不会产生多余的流量，最大限度地避免能量损失，以实现节能。本专利技术通过控制器控制变频器和比例减压阀，来实现输出流量和工作压力的连续可调，从而使盾构机能够适应各种复杂地层的变化，满足不同地质条件下对推进系统的需要。由于采用变频电机及定量泵作为动力源，省去了节流元件，使系统结构相对简单，可靠性更高；由于该系统采用定量泵， 定量泵的效率要高于变量泵的效率，所以液压系统回路效率高。本专利技术盾构隧道掘进机节能液压推进系统，其中该液压系统还包括两位两通电磁换向阀，两位两通电磁换向阀的进油口 P与第一单向阀的出油口 Bl相连；两位两通电磁换向阀的回油口 T与油箱连通。本专利技术盾构隧道掘进机节能液压推进系统，其中该液压系统还包括定差减压阀和第一两位三通电磁换向阀；定差减压阀的进油口 P8与三位四通电磁换向阀的工作油口 A2 相连，定差减压阀的出油口 P9与第一两位三通电磁换向阀的进油口 P4相连，定差减压阀的泄油口与油箱相连；第一两位三通电磁换向阀的工作油口 A4与第二单向阀的进油口 A8相连，第一两位三通电磁换向阀的回油口 T4与油箱相连；第一两位三通电磁换向阀的工作油口 A4还与推进系统其他组液压缸的制阀QTl相连。本专利技术盾构隧道掘进机节能液压推进系统，其中该液压系统还包括比例溢流阀， 比例溢流阀的进油口 Pl与第一单向阀的出油口 Bl相连，比例溢流阀的回油口 Tl与油箱连通，比例溢流阀的控制端与控制器的输出端相连。通过控制器控制比例溢流阀，能够实时控制第一单向阀出油口 Bl位置液压油的压力。本专利技术盾构隧道掘进机节能液压推进系统，其中该液压系统还包括安全阀，安全阀的进油口 P6与第一液压缸和第二液压缸的无杆腔相连，安全阀的回油口 T6与油箱相连。本专利技术盾构隧道掘进机节能液压推进系统，其中该液压系统还包括调速阀，调速阀的进油口 Pio与第一单向阀的出油口 Bl相连，调速阀的回油口 T7与油箱相连。当盾构机安装完成后准备施工时，对各个元器件的工作状态进行调节，打开调速阀，防止管路中流量过大(定量泵最低转速时)；当盾构机正常工作时，关闭调速阀。本专利技术盾构隧道掘进机节能液压推进系统，其中该液压系统还包括球阀，球阀的进油口 Pll与三位四通电磁换向阀的工作油口 A2相连，球阀的回油口 T9与插装阀的工作油口 A6和梭阀的进油口 B9相连。在盾构机正常工作时，球阀关闭，当系统需要维修时，打开球阀进行卸压。下面结合附图对本专利技术盾构隧道掘进机节能液压推进系统作进一步说明。 附图说明图1为本专利技术盾构隧道掘进机节能液压推进系统的原理图。 具体实施例方式如图1所示，本专利技术包括控制器5、变频器1、变频电机2、定量泵3、油箱沈、第一单向阀4、两位两通电磁换向阀6、比例溢流阀7、调速阀8、三位四通电磁换向阀9、定差减压阀 10、第一两位三通电磁换向阀11、第二两位三通电磁换向阀12、比例减压阀13、第三单向阀 24、球阀25、插装阀20、第三两位三通电磁换向阀21、梭阀19、安全阀18、液控单向阀本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．盾构隧道掘进机节能液压推进系统，其特征在于：包括控制器（５）、变频器（１）、变频电机（２）、定量泵（３）、油箱（２６）、第一单向阀（４）、三位四通电磁换向阀（９）、第二两位三通电磁换向阀（１２）、比例减压阀（１３）、第三单向阀（２４）、插装阀（２０）、第三两位三通电磁换向阀（２１）、梭阀（１９）、液控单向阀（１７）、第二单向阀（２２）、第一液压缸（１６）、第二液压缸（２３）、压力传感器（１５）和安装在第二液压缸（２３）内的内置式位移传感器（１４）；所述变频器（１）连接变频电机（２），变频电机（２）经联轴器与定量泵（３）刚性联接，定量泵（３）的吸油口与油箱（２６）连通，定量泵（３）的供油口Ａ与第一单向阀（４）的进油口Ａ１连通；第一单向阀（４）的出油口Ｂ１分别与三位四通电磁换向阀（９）的进油口Ｐ２和第二两位三通电磁换向阀（１２）的进油口Ｐ３相连；第二两位三通电磁换向阀（１２）的回油口Ｔ３、三位四通电磁换向阀（９）的回油口Ｔ２均与油箱（２６）连通；三位四通电磁换向阀（９）的工作油口Ａ２分别与比例减压阀（１３）的进油口Ｐ７、第三单向阀（２４）的出油口Ｂ１０相连；三位四通电磁换向阀（９）的工作油口Ｂ２分别与第一液压缸（１６）和第二液压缸（２３）的有杆腔以及推进系统其他组液压缸的控制阀ＱＴ２相连；所述第二两位三通电磁换向阀（１２）的工作油口Ａ３与液控单向阀（１７）的控制口Ａ１２相连；第三两位三通电磁换向阀（２１）的回油口Ｔ５、比例减压阀（１３）的泄油口Ｔ８、液控单向阀（１７）的泄油口Ｔ１０均与油箱（２６）连通；比例减压阀（１３）的工作油口Ａ１１、第三单向阀（２４）的进油口Ａ１０均与插装阀（２０）的工作油口Ａ６和梭阀（１９）的进油口Ｂ９相连；比例减压阀（１３）的工作油口Ａ１１也与推进系统其他组液压缸的控制阀ＱＴ３相连；所述第三两位三通电磁换向阀（２１）的工作油口Ａ５与插装阀（２０）的控制口Ｘ相连；插装阀（２０）的工作油口Ｂ６与液控单向阀（１７）的进油口Ａ７、梭阀（１９）的进油口Ａ９相连；梭阀（１９）的出油口Ｃ１与第三两位三通电磁换向阀（２１）的进油口Ｐ５相连；第二单向阀（２２）的出油口Ｂ８、液控单向阀（１７）的出油口Ｂ７、压力传感器（１５）均与第一液压缸（１６）和第二液压缸（２３）的无杆腔相连；所述压力传感器（１５）、内置式位移传感器（１４）均与控制器（５）的输入端相连；控制器（５）的输出端分别与变频器（１）、比例减压阀（１３）的控制端相连。...
【技术特征摘要】
1.盾构隧道掘进机节能液压推进系统，其特征在于包括控制器(5)、变频器(1)、变频电机O)、定量泵(3)、油箱( )、第一单向阀G)、三位四通电磁换向阀(9)、第二两位三通电磁换向阀(12)、比例减压阀(13)、第三单向阀(M)、插装阀(20)、第三两位三通电磁换向阀(21)、梭阀(19)、液控单向阀(17)、第二单向阀(22)、第一液压缸(16)、第二液压缸(23)、压力传感器(1 和安装在第二液压缸内的内置式位移传感器(14)；所述变频器(1)连接变频电机O)，变频电机( 经联轴器与定量泵(3)刚性联接，定量泵⑶的吸油口与油箱06)连通，定量泵(3)的供油口 A与第一单向阀(4)的进油口 Al 连通；第一单向阀⑷的出油口 Bl分别与三位四通电磁换向阀(9)的进油口 P2和第二两位三通电磁换向阀(12)的进油口 P3相连；第二两位三通电磁换向阀(12)的回油口 T3、三位四通电磁换向阀(9)的回油口 T2均与油箱06)连通；三位四通电磁换向阀(9)的工作油口 A2分别与比例减压阀(13)的进油口 P7、第三单向阀04)的出油口 BlO相连；三位四通电磁换向阀(9)的工作油口 B2分别与第一液压缸(16)和第二液压缸03)的有杆腔以及推进系统其他组液压缸的控制阀QT2相连；所述第二两位三通电磁换向阀(12)的工作油口 A3与液控单向阀(17)的控制口 A12 相连；第三两位三通电磁换向阀的回油口 T5、比例减压阀(13)的泄油口 T8、液控单向阀(17)的泄油口 TlO均与油箱06)连通；比例减压阀(13)的工作油口 All、第三单向阀(24)的进油口AlO均与插装阀OO)的工作油口 A6和梭阀(19)的进油口 B9相连；比例减压阀(13)的工作油口 All也与推进系统其他组液压缸的控制阀QT3相连；所述第三两位三通电磁换向阀位1)的工作油口 A5与插装阀OO)的控制口 X相连；插装阀OO)的工作油口 B6与液控单向阀(17)的进油口 A7、梭阀(19)的进油口 A9相连；梭阀(19)的出油口 Cl与第三两位三通电磁换向阀的进油口 P5相连；第二单向阀02) 的出油口 B8、液控单向阀(17)的出油口 B7、压力传感器(15)均与第一液压缸(16)和第二液压缸的无杆腔相连；所述压力传感器(15...
【专利技术属性】
技术研发人员：董炳坤，许汉中，郭泗祥，
申请(专利权)人：北京市三一重机有限公司，
类型：发明
国别省市：11
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