一種盾構(gòu)掘進出土量自動控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于盾構(gòu)施工技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種盾構(gòu)掘進出±量自動控制系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] ±壓平衡式盾構(gòu)掘進機主要由盾體、刀盤、螺旋輸送機、推進裝置等構(gòu)成。盾構(gòu)掘 進機前部的密封擋板與刀盤、切口環(huán)W及螺旋輸送機形成密封艙。在工作過程中，推進液壓 缸驅(qū)動盾構(gòu)掘進機向前推進，刀盤切削下的渣±填充密封艙和螺旋輸送機殼體內(nèi)的空間， 形成的±壓來平衡開挖面±層的水±壓力，W保持開挖面±層的穩(wěn)定、防止地表變形，渣± 通過螺旋輸送機排出盾體。在施工掘進過程中，需要使密封艙內(nèi)的±壓和開挖面的水±壓 力保持動態(tài)平衡，如果密封艙內(nèi)的±壓大于開挖面的水±壓力，地表將發(fā)生隆起，反之，如 果密封艙內(nèi)的±壓小于開挖面的水±壓力，地表將發(fā)生沉陷。為實現(xiàn)±壓平衡，可通過實時 調(diào)節(jié)螺旋輸送機的轉(zhuǎn)速或調(diào)節(jié)液壓缸的推力，使盾構(gòu)排±量和開挖量保持或接近平衡。
[0003]但由于螺旋輸送機不一定時刻處于"滿載"狀態(tài)，只通過其轉(zhuǎn)速不能精確得到渣± 的輸出流量，運對密封艙壓力的精確控制產(chǎn)生一定影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型目的在于克服螺旋輸送機理論計算渣±流量與實際輸出流量存在的 偏差對密封艙壓力精確控制產(chǎn)生的影響，提供一種精確控制密封艙壓力的盾構(gòu)掘進出±量 自動控制系統(tǒng)。 陽〇化]本實用新型為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：
[0006] 一種盾構(gòu)掘進出±量自動控制系統(tǒng)，包括控制器、推進液壓缸位移傳感器、密封艙 壓力傳感器、螺旋輸送機速度傳感器，其特征在于：其還包括渣±流量檢測裝置；
[0007]所述推進液壓缸位移傳感器用于檢測推進液壓缸推進速度信號，并把信號傳輸給 控制器；
[0008]所述密封艙壓力傳感器用于檢測密封艙內(nèi)的渣±壓力信號，并把信號傳輸給控制 器；
[0009]所述螺旋輸送機速度傳感器用于檢測螺旋輸送機轉(zhuǎn)速信號，并把信號傳輸給控制 器；
[0010] 所述渣±流量檢測裝置用于實時檢測渣±輸出流量信號，并把信號傳輸給控制 器；
[0011] 所述控制器根據(jù)接收到的推進液壓缸推進速度信號、密封艙內(nèi)的渣±壓力信號、 螺旋輸送機轉(zhuǎn)速信號和渣±輸出流量信號，輸出推進液壓缸推進速度控制信號控制推進液 壓缸推進，輸出螺旋輸送機速度控制信號控制螺旋輸送機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)進入密封艙的渣±流 量和通過螺旋輸送機輸送出的渣±流量相平衡。
[0012] 其進一步特征在于：所述渣±流量檢測裝置設(shè)置在位于螺旋輸送機后部用于輸送 渣±的皮帶機上。
[0013] 進一步的：所述渣±流量檢測裝置包括重量傳感器和速度傳感器；所述重量傳感 器用于測量皮帶機固定承載面上的渣±重量，所述速度傳感器用于測量皮帶機的實時速 度。
[0014] 所述重量傳感器為杠桿式皮帶砰。
[0015] 本實用新型通過對現(xiàn)有盾構(gòu)±壓平衡控制系統(tǒng)進行了改進，為克服螺旋輸送機理 論計算渣±流量與實際輸出流量存在的偏差對密封艙壓力精確控制產(chǎn)生的影響，在輸送渣 ±的皮帶機上安裝皮帶砰，得W準確實時測得螺旋輸送機的瞬時渣±輸出量。從而實現(xiàn)基 于渣±實測輸出流量反饋的雙閉環(huán)盾構(gòu)掘進出±量自動精確控制。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本實用新型控制原理示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 如圖1所示，±壓平衡式盾構(gòu)掘進機主要由盾體、刀盤1、螺旋輸送機2、推進裝置 (推進液壓缸3)等構(gòu)成。盾構(gòu)掘進機前部的密封擋板7與刀盤1、切口環(huán)W及螺旋輸送機 2形成密封艙4。在工作過程中，推進液壓缸3驅(qū)動盾構(gòu)掘進機向前推進，刀盤1切削下的 渣±填充密封艙4和螺旋輸送機2殼體內(nèi)的空間，形成的±壓來平衡開挖面±層的水±壓 力，W保持開挖面±層的穩(wěn)定、防止地表變形，渣±通過螺旋輸送機2排出盾體。在施工掘 進過程中，需要使密封艙4內(nèi)的±壓和開挖面的水±壓力保持動態(tài)平衡，如果密封艙4內(nèi)的 ±壓大于開挖面的水±壓力，地表將發(fā)生隆起，反之，如果密封艙4內(nèi)的±壓小于開挖面的 水±壓力，地表將發(fā)生沉陷。為實現(xiàn)±壓平衡，可通過實時調(diào)節(jié)螺旋輸送機2的轉(zhuǎn)速或調(diào)節(jié) 液壓缸3的推力，使盾構(gòu)排±量和開挖量保持或接近平衡。
[0018] 將密封艙4看作一個封閉容器，進入該容器的渣±流量取決于盾構(gòu)的推進速度， 而排出容器的渣±流量取決于螺旋輸送機2的結(jié)構(gòu)參數(shù)和轉(zhuǎn)速，密封艙4的渣±流量連續(xù) 性方程為：
[0020] 式中，Qi為密封艙渣±的輸入流量，q。為密封艙渣±的輸出流量，Cepm為密封艙的 泄漏系數(shù)，Pe為密封艙上壓力，P。為外界壓力（包括盾體前方的上壓力和水壓力），V6為密 封艙容積，0。為渣±的體積彈性模量，D為盾構(gòu)外徑，V為盾構(gòu)推進速度，ng為螺旋輸送機 排±效率，di為螺旋輸送機葉片直徑，CU為螺旋軸半徑，Tg為螺旋輸送機葉片螺距，Hm為螺 旋輸送機驅(qū)動液壓馬達轉(zhuǎn)速，ig為螺旋輸送機減速機減速比。
[0021] 忽略密封艙泄漏渣±的體積，可得到盾構(gòu)密封艙±壓力變化差值為：
[0023] 在盾構(gòu)掘進過程中，密封艙壓力傳感器41實時測量密封艙4內(nèi)的±壓，并與給定 的±壓值進行比較，W調(diào)整盾構(gòu)的推力或螺旋輸送機2的轉(zhuǎn)速，完成密封艙4壓力的閉環(huán)控 審IJ，實現(xiàn)±壓平衡。盾構(gòu)的推進液壓缸3上裝有位移傳感器31，對所測得位移信號進行差分 后反饋到控制器5,實現(xiàn)對盾構(gòu)推進速度的閉環(huán)控制。螺旋輸送機2上裝有轉(zhuǎn)速傳感器21， 可實時測得螺旋輸送機的轉(zhuǎn)速。
[0024] 由于螺旋輸送機2不一定時刻處于"滿載"狀態(tài)，只通過其轉(zhuǎn)速不能精確得到渣± 的輸出流量，為了實時測量螺旋輸送機2輸出渣±的流量，如圖1所示，在輸送渣±的皮帶 機6上安裝了皮帶砰61。皮帶砰61是采用杠桿原理設(shè)計的，在皮帶機的皮帶下面安裝杠桿 裝置，皮帶上面的渣±物料通過杠桿裝置的承載面時，會對承載面產(chǎn)生一定的壓力，通過杠 桿裝置將該壓力傳送到重量傳感器，并結(jié)合皮帶機6上的速度傳感器62測量的實時速度即 可得到皮帶機6上渣±的瞬時流量，從而得到螺旋輸送機2輸出渣±的瞬時流量。通過對 螺旋輸送機2輸出渣±流量的實時測量，完成對螺旋輸送機2轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。
【主權(quán)項】
1. 一種盾構(gòu)掘進出土量自動控制系統(tǒng)，包括控制器、推進液壓缸位移傳感器、密封艙壓 力傳感器、螺旋輸送機速度傳感器，其特征在于：其還包括渣土流量檢測裝置； 所述推進液壓缸位移傳感器用于檢測推進液壓缸推進速度信號，并把信號傳輸給控制 器； 所述密封艙壓力傳感器用于檢測密封艙內(nèi)的渣土壓力信號，并把信號傳輸給控制器； 所述螺旋輸送機速度傳感器用于檢測螺旋輸送機轉(zhuǎn)速信號，并把信號傳輸給控制器； 所述渣土流量檢測裝置用于實時檢測渣土輸出流量信號，并把信號傳輸給控制器； 所述控制器根據(jù)接收到的推進液壓缸推進速度信號、密封艙內(nèi)的渣土壓力信號、螺旋 輸送機轉(zhuǎn)速信號和渣土輸出流量信號，輸出推進液壓缸推進速度控制信號控制推進液壓缸 推進，輸出螺旋輸送機速度控制信號控制螺旋輸送機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)進入密封艙的渣土流量和 通過螺旋輸送機輸送出的渣土流量相平衡。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)掘進出土量自動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述渣土流量 檢測裝置設(shè)置在位于螺旋輸送機后部用于輸送渣土的皮帶機上。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的盾構(gòu)掘進出土量自動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述渣土流量 檢測裝置包括重量傳感器和速度傳感器；所述重量傳感器用于測量皮帶機固定承載面上的 渣土重量，所述速度傳感器用于測量皮帶機的實時速度。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的盾構(gòu)掘進出土量自動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述重量傳感 器為皮帶秤。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的盾構(gòu)掘進出土量自動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述皮帶秤為 杜桿式皮帶秤。
【專利摘要】本實用新型公布了一種盾構(gòu)掘進出土量自動控制系統(tǒng)，包括控制器、推進液壓缸位移傳感器、密封艙壓力傳感器、螺旋輸送機速度傳感器，渣土流量檢測裝置。所述渣土流量檢測裝置包括皮帶秤和速度傳感器；根據(jù)皮帶機承重區(qū)域重量和皮帶機實時速度即可得到皮帶機上渣土的瞬時流量，從而得到螺旋輸送機2輸出渣土的瞬時流量。本實用新型通過對現(xiàn)有盾構(gòu)土壓平衡控制系統(tǒng)進行了改進，為克服螺旋輸送機理論計算渣土流量與實際輸出流量存在的偏差對密封艙壓力精確控制產(chǎn)生的影響，在輸送渣土的皮帶機上安裝皮帶秤，得以準確實時測得螺旋輸送機的瞬時渣土輸出量。從而實現(xiàn)基于渣土實測輸出流量反饋的雙閉環(huán)盾構(gòu)掘進出土量自動精確控制。
【IPC分類】E21D9/093
【公開號】CN204920969
【申請?zhí)枴緾N201520606114
【發(fā)明人】成鈺龍, 邵成猛, 梁凌, 胡浩睿, 張宗超
【申請人】中鐵十六局集團有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年8月12日