INAUTECHFluidPowerActuatorsandControlSystemsINAUTECHFluidPowerActuatorsandControlSystems盾構(gòu)機(jī)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)AutomaticAir-PressuredRetainingSystemforTunnelBoringMachine公司簡(jiǎn)介公司簡(jiǎn)介****自控有限公司（INAUTECH）是產(chǎn)、學(xué)、研為一體的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)（代碼GR**64000009），公司專注于氣動(dòng)、電動(dòng)控制系統(tǒng)集成的研發(fā)與生產(chǎn)。自主研發(fā)與生產(chǎn)大推力、大扭矩氣缸和鍋爐風(fēng)門執(zhí)行器及設(shè)計(jì)、系統(tǒng)成套，并擁有二十余項(xiàng)技術(shù)專利。在隧道掘進(jìn)行業(yè)，專注于盾構(gòu)機(jī)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)成套設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試及現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)。憑借多年的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)、維修的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)積累，為用戶維修、維護(hù)保壓系統(tǒng)50余套，組織實(shí)施研發(fā)與生產(chǎn)盾構(gòu)保壓系統(tǒng)，擁有盾構(gòu)保壓系統(tǒng)技術(shù)專利5項(xiàng)，并聯(lián)合鐵建重工863項(xiàng)目保壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及調(diào)試。公司建有完善的質(zhì)量保證體系與售后服務(wù)體系、生產(chǎn)、質(zhì)檢、技術(shù)、供應(yīng)、銷售為一體，有效地保證產(chǎn)品精確性。嚴(yán)格按照ISO9001國(guó)際質(zhì)量體系認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，為用戶提供有效的技術(shù)支持、完善的解決方案以及迅捷的訂貨供應(yīng)，竭誠(chéng)服務(wù)于火電、石油、天然氣、化工、冶金、市政等行業(yè)。公司目前自主開(kāi)發(fā)盾構(gòu)機(jī)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)，擁有技術(shù)專利6項(xiàng)：（1）、盾構(gòu)機(jī)氣動(dòng)集成校驗(yàn)裝置（專利號(hào)：ZL201320278435.3）（2）、盾構(gòu)機(jī)保壓系統(tǒng)用脈沖反向沖洗裝置（專利號(hào)：ZL201320290888.8）（3）、盾構(gòu)用電氣混合空氣保壓裝置（專利號(hào)：ZL**20782778.2）（4）、閥門旋入式填料函裝置（專利號(hào)：ZL201120022252.6）（5）、電氣聯(lián)合控制型盾構(gòu)保壓裝置（專利號(hào)：ZL**10652495.0）（6）、新型氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)（專利號(hào)：ZL201120022251.1）概概述盾構(gòu)機(jī)是一種隧道掘進(jìn)的專用工程機(jī)械，現(xiàn)代盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)集光、機(jī)、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開(kāi)挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測(cè)量導(dǎo)向糾偏等功能，涉及地質(zhì)、土木、機(jī)械、力學(xué)、液壓、電氣、控制、測(cè)量等多門學(xué)科技術(shù)，而且要按照不同的地質(zhì)進(jìn)行“量體裁衣”式的設(shè)計(jì)制造，可靠性要求極高。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)已廣泛用于地鐵、公路、市政、水利、煤礦、鐵路等隧道工程。盾構(gòu)機(jī)在施工過(guò)程中保持掌子面的穩(wěn)定極其重要，如果掌子面出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，就會(huì)出現(xiàn)塌方或者冒泡撐破掌子面等危險(xiǎn)，盾構(gòu)空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)在其中起關(guān)鍵作用，為盾構(gòu)掘進(jìn)，帶壓作業(yè)提供安全保障。按盾構(gòu)機(jī)功能分類：泥水盾構(gòu)機(jī)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)土壓盾構(gòu)機(jī)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)按盾構(gòu)保壓系統(tǒng)控制方式分類：1、氣動(dòng)控制盾構(gòu)機(jī)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)2、電動(dòng)控制盾構(gòu)機(jī)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)3、電氣混合控制盾構(gòu)機(jī)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)工作原理及應(yīng)用工作原理及應(yīng)用土壓盾構(gòu)機(jī)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)土壓平衡盾構(gòu)屬于封閉式盾構(gòu)，盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，其前端刀盤旋轉(zhuǎn)掘削地層土體，切削下來(lái)的土體進(jìn)入土倉(cāng)。當(dāng)土體充滿土倉(cāng)時(shí)，其被動(dòng)土壓與掘削面上的土、水壓基本相同，因此掘削面實(shí)現(xiàn)平衡。土壓盾構(gòu)空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)在盾構(gòu)掘進(jìn)中處于關(guān)閉狀態(tài)，除非換刀或前端土倉(cāng)設(shè)備故障，需要人帶壓進(jìn)入換刀或維修。此時(shí)，需要開(kāi)啟保壓系統(tǒng)，保持前端壓力，防止前端塌方、冒泡。2、泥水盾構(gòu)機(jī)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)泥水加壓式盾構(gòu)開(kāi)挖土體是依靠泥水壓力對(duì)開(kāi)挖面上的水土壓力發(fā)揮平衡作用以求得穩(wěn)定，泥水壓力主要是在掘進(jìn)中起支護(hù)作用。泥水盾構(gòu)空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)，時(shí)時(shí)保壓平衡控制，在泥水盾構(gòu)中，被潛水墻壁隔開(kāi)的土倉(cāng)和調(diào)壓倉(cāng)，通過(guò)潛水墻壁下部的開(kāi)孔相通，膨潤(rùn)土泥漿和碴土混合成的懸浮液充滿土倉(cāng)，并充填調(diào)壓倉(cāng)的下部空間，而調(diào)壓倉(cāng)的上部空間則充滿壓縮空氣；通過(guò)壓縮空氣來(lái)間接地自動(dòng)調(diào)節(jié)土倉(cāng)內(nèi)懸浮液的壓力，使之與開(kāi)挖面的水土壓力相平衡，從而實(shí)現(xiàn)支撐作用；壓縮空氣形成調(diào)壓氣墊能夠調(diào)節(jié)泥漿的平面高度，在發(fā)生漏水或水從開(kāi)挖面進(jìn)入的情況下，它起著一個(gè)吸振器的作用并最終可消除壓力峰值。調(diào)壓倉(cāng)的壓縮空氣不斷補(bǔ)償懸浮液的波動(dòng)，及時(shí)滿足或補(bǔ)充掘進(jìn)工作面對(duì)膨潤(rùn)土液的需求；這種調(diào)整可以達(dá)到比較精確的程度。能使泥水盾構(gòu)工作面的泥水壓力的波動(dòng)范圍控制在±0.1bar以內(nèi)?？刂品绞狡胶鉅顟B(tài)如果被打破，空氣控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)迅速向土倉(cāng)或調(diào)壓倉(cāng)內(nèi)補(bǔ)充高壓空氣，或排出高壓空氣，保證壓力的平衡狀態(tài)。過(guò)壓的高壓空氣通過(guò)安全閥或調(diào)節(jié)閥排出；壓力傳感器安裝在開(kāi)挖倉(cāng)，隨時(shí)檢測(cè)壓力值，壓力調(diào)節(jié)器比較測(cè)得值與設(shè)定值，然后控制進(jìn)氣閥修正支撐壓力。如果開(kāi)挖艙過(guò)壓，則通過(guò)卸壓閥卸壓，調(diào)壓系統(tǒng)精度為0.1bar?？刂品绞綒鈩?dòng)控制盾構(gòu)機(jī)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)其控制系統(tǒng)基于氣動(dòng)控制，適用于削土加壓式盾構(gòu)，加水土壓式盾構(gòu)、加泥土盾構(gòu)和泥水盾構(gòu)。適用于地下環(huán)境復(fù)雜，有瓦斯等易燃易爆氣體有害氣體工況，具有較高牢度和耐腐蝕性，響應(yīng)動(dòng)作靈敏，穩(wěn)定性好。無(wú)需供電，要求潔凈的控制氣源，該系統(tǒng)分為就地操作、自動(dòng)控制操作及遠(yuǎn)程控制操作。由于隧道環(huán)境惡劣，防止氣源有油污、顆粒等雜質(zhì)或泥漿倒灌，造成保壓系統(tǒng)故障，動(dòng)作失靈。每臺(tái)盾構(gòu)必須配兩套空氣自保壓系統(tǒng)，以保證空氣保壓系統(tǒng)正常工作。1)氣動(dòng)控制機(jī)土壓盾構(gòu)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)工作原理：在正常情況下，氣動(dòng)控制儀將壓力變送器反饋的0.2～1bar的氣信號(hào)，在與設(shè)定壓力值比較后，通過(guò)內(nèi)部PID運(yùn)算，根據(jù)設(shè)定值與倉(cāng)壓的誤差，輸出0.2～1bar的氣信號(hào)控制EVX微小流量閥。每套控制環(huán)路包含一臺(tái)EVX微小流量閥閥，這臺(tái)EVX微小流量閥接收來(lái)至控制儀的氣信號(hào)對(duì)壓倉(cāng)氣壓進(jìn)行控制保壓(氣信號(hào)范圍為0.2～1bar)。a如下圖原理圖b配套明細(xì)(1套控制系統(tǒng),)氣動(dòng)控制土壓盾構(gòu)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)DG-TY-A-1型序號(hào)名稱序號(hào)名稱數(shù)量主要參數(shù)1減壓閥1量程：0-1MPa過(guò)濾精度20μm2控制儀1輸入/輸出0.2～1Bar量程：0-6Bar3EVX微小流量閥1規(guī)格2”(DN50)Cv=19ANSI150配套執(zhí)行機(jī)構(gòu)CMF2R-23B4定位器1輸入信號(hào)0.2-1bar5減壓閥1量程：0-0.4MPa過(guò)濾精度20μm2)氣動(dòng)控制泥水盾構(gòu)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)工作原理：在正常情況下，氣動(dòng)控制儀將壓力變送器反饋的0.2～1bar的氣信號(hào)，在與設(shè)定壓力值比較后，通過(guò)內(nèi)部PID運(yùn)算，輸出0.2～1bar的氣信號(hào)分程控制EVX微小流量進(jìn)氣閥和EVX微小流量排氣閥：每套控制環(huán)路包含兩臺(tái)EVX微小流量閥，一臺(tái)為進(jìn)氣閥，另外一臺(tái)為排氣閥。這兩臺(tái)EVX微小流量閥接收來(lái)至控制儀的氣信號(hào)對(duì)壓倉(cāng)氣壓進(jìn)行調(diào)節(jié)(氣信號(hào)范圍為0.2～1bar)。進(jìn)氣閥的控制信號(hào)為0.6～1bar；排氣閥的控制信號(hào)為0.2～0.6bar。當(dāng)實(shí)際值比實(shí)際設(shè)定值高時(shí)，EVX微小流量排氣閥將被打開(kāi)，壓倉(cāng)排氣（氣壓下降）；當(dāng)實(shí)際值比實(shí)際設(shè)定值低時(shí)，EVX微小流量進(jìn)氣閥將被打開(kāi)，壓倉(cāng)進(jìn)氣（氣壓上升）。a如下圖原理圖b配套明細(xì)(1套控制系統(tǒng))序號(hào)名稱數(shù)量主要參數(shù)1減壓閥1量程：0-1MPa過(guò)濾精度20μm序號(hào)名稱數(shù)量主要參數(shù)1減壓閥1量程：0-1MPa過(guò)濾精度20μm2控制儀1輸入/輸出0.2～1Bar量程：0-6Bar3EVX微小流量閥2規(guī)格2”(DN50)Cv=19ANSI150配套執(zhí)行機(jī)構(gòu)CMF2R-23B4定位器2輸入信號(hào)0.2-1bar5減壓閥1量程：0-0.4MPa過(guò)濾精度20μm電動(dòng)控制盾構(gòu)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)其控制系統(tǒng)基于電動(dòng)控制，適用于削土加壓式盾構(gòu)，加水土壓式盾構(gòu)、加泥土盾構(gòu)和泥水盾構(gòu)。適用范圍廣，整體功能模塊式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)不同可選功能的組合，實(shí)現(xiàn)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的控制，可滿足各種控制系統(tǒng)的要求，以保證系統(tǒng)的快速響應(yīng)及穩(wěn)定性。供電電壓220VAC或24VDC，控制部件集成于控制柜，防護(hù)等級(jí)IP65。該系統(tǒng)分為就地操作、自動(dòng)控制操作及遠(yuǎn)程控制操作。由于隧道環(huán)境惡劣，防止氣源有油污、顆粒等雜質(zhì)或泥漿倒灌，其它油、水管路破裂造成保壓系統(tǒng)短路或部分元件擊穿損壞，動(dòng)作失靈。每臺(tái)盾構(gòu)必須配兩套空氣自保壓系統(tǒng)，以保證空氣保壓系統(tǒng)正常工作。1）電動(dòng)控制土壓盾構(gòu)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)工作原理：在正常情況下，電動(dòng)控制儀將壓力傳感器反饋的4～20mA的電信號(hào)，在與設(shè)定壓力值比較后，通過(guò)內(nèi)部PID換算，輸出4～20mA的電信號(hào)控制EVX微小流量閥。每套控制環(huán)路包含一臺(tái)EVX微小流量閥閥，這臺(tái)EVX微小流量閥接收來(lái)至控制儀的氣信號(hào)對(duì)壓倉(cāng)氣壓進(jìn)行控制保壓(電信號(hào)范圍為4～20mA)。a如下圖原理圖b配套明細(xì)(1套控制系統(tǒng)每臺(tái)盾構(gòu)必須配兩套空氣自保壓系統(tǒng))電動(dòng)控制土壓盾構(gòu)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)DG-TY-B-2型序號(hào)序號(hào)名稱數(shù)量主要參數(shù)1減壓閥1量程：0-1MPa過(guò)濾精度20μm2CSZ-2盾構(gòu)集成控制柜1電壓：220V輸入/輸出4～20mA量程：0-10Bar3EVX微小流量閥1規(guī)格2”(DN50)Cv=19ANSI150配套執(zhí)行機(jī)構(gòu)CMF2R-23B4定位器1輸入信號(hào)：4～20mA5減壓閥1量程：0-0.4MPa過(guò)濾精度20μm2）電動(dòng)控制泥水盾構(gòu)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)工作原理：在正常情況下，電動(dòng)控制儀將壓力變送器反饋的4～20mA的電信號(hào)，在與設(shè)定壓力值比較后，通過(guò)內(nèi)部PID運(yùn)算，輸出4～20mA電信號(hào)分程控制EVX微小流量進(jìn)氣閥和EVX微小流量排氣閥：每套控制環(huán)路包含兩臺(tái)EVX微小流量閥，一臺(tái)為進(jìn)氣閥，另外一臺(tái)為排氣閥。這兩臺(tái)EVX微小流量閥接收來(lái)至控制儀的氣信號(hào)對(duì)壓倉(cāng)氣壓進(jìn)行調(diào)節(jié)(電信號(hào)范圍為4～20mA)。進(jìn)氣閥的控制信號(hào)為12～20mA；排氣閥的控制信號(hào)為4～12mA。當(dāng)實(shí)際值比實(shí)際設(shè)定值高時(shí)，EVX微小流量排氣閥將被打開(kāi)，壓倉(cāng)排氣（氣壓下降）；當(dāng)實(shí)際值比實(shí)際設(shè)定值低時(shí)，EVX微小流量進(jìn)氣閥將被打開(kāi)，壓倉(cāng)進(jìn)氣（氣壓上升）。a如下圖原理圖b配套明細(xì)(1套控制系統(tǒng)每臺(tái)盾構(gòu)必須配兩套空氣自保壓系統(tǒng))電動(dòng)控制泥水盾構(gòu)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)DG-NS-B-2型序號(hào)序號(hào)名稱數(shù)量主要參數(shù)1減壓閥1量程：0-1MPa過(guò)濾精度20μm2CSZ-2盾構(gòu)集成控制柜1電壓：220V輸入/輸出4～20mA量程：0-10Bar3EVX微小流量閥2規(guī)格2”(DN50)Cv=19ANSI150DN65DN80DN100配套執(zhí)行機(jī)構(gòu)CMF2R-23B4定位器2輸入信號(hào)：4～20mA(分程控制)5減壓閥1量程：0-0.4MPa過(guò)濾精度20μm3）電氣混合控制盾構(gòu)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)a電氣混合控制盾構(gòu)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)：該控制為公司研發(fā)并取得專利的電-氣混合控制盾構(gòu)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于氣動(dòng)、電動(dòng)控制為一體的集成化控制系統(tǒng)，分為就地操作、自動(dòng)控制操作及遠(yuǎn)程控制操作?？梢钥朔我坏臍鈩?dòng)控制氣路泥水、固體顆粒等方面的影響，容易實(shí)現(xiàn)保壓系統(tǒng)靈敏結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了保壓系統(tǒng)的穩(wěn)定暢通，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)或帶壓更換刀具時(shí)提高了盾構(gòu)機(jī)保壓系統(tǒng)的適用性。該系統(tǒng)對(duì)大型盾構(gòu)機(jī)調(diào)壓倉(cāng)進(jìn)行空氣平衡，要求保壓動(dòng)作靈敏，控制精度高（控制誤差≤0.1bar）。確保大型盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)或人工帶壓更換刀具時(shí)，保持大型盾構(gòu)機(jī)設(shè)定壓力平衡。b工作原理及原理圖一套系統(tǒng)為氣動(dòng)控制泥水盾構(gòu)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)，在正常情況下，氣動(dòng)控制儀將壓力變送器反饋的0.2～1bar的氣信號(hào)，通過(guò)內(nèi)部積分差值換算，輸出0.2～1bar的氣信號(hào)分程控制EVX微小流量進(jìn)氣閥和EVX微小流量排氣閥：每套控制環(huán)路包含兩臺(tái)EVX微小流量閥，一臺(tái)為進(jìn)氣閥，另外一臺(tái)為排氣閥。這兩臺(tái)EVX微小流量閥接收來(lái)至控制儀的氣信號(hào)對(duì)壓倉(cāng)氣壓進(jìn)行調(diào)節(jié)(氣信號(hào)范圍為0.2～1bar)。進(jìn)氣閥的控制信號(hào)為0.6～1bar；排氣閥的控制信號(hào)為0.2～0.6bar。另一套系統(tǒng)為電動(dòng)控制泥水盾構(gòu)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)，在正常情況下，電動(dòng)控制儀將壓力變送器反饋的4～20mA的電信號(hào)，通過(guò)內(nèi)部積分差值換算，輸出4～20mA電信號(hào)分程控制EVX微小流量進(jìn)氣閥和EVX微小流量排氣閥：每套控制環(huán)路包含兩臺(tái)EVX微小流量閥，一臺(tái)為進(jìn)氣閥，另外一臺(tái)為排氣閥。這兩臺(tái)EVX微小流量閥接收來(lái)至控制儀的氣信號(hào)對(duì)壓倉(cāng)氣壓進(jìn)行調(diào)節(jié)(電信號(hào)范圍為4～20mA)。進(jìn)氣閥的控制信號(hào)為12～20mA；排氣閥的控制信號(hào)為4～12mA。當(dāng)實(shí)際值比實(shí)際設(shè)定值高時(shí)，EVX微小流量排氣閥將被打開(kāi)，壓倉(cāng)排氣（氣壓下降）；當(dāng)實(shí)際值比實(shí)際設(shè)定值低時(shí)，EVX微小流量進(jìn)氣閥將被打開(kāi)，壓倉(cāng)進(jìn)氣（氣壓上升）。C電氣混合控制泥水盾構(gòu)用空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)DG-NS-C-2型（每臺(tái)盾構(gòu)空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)電動(dòng)控制、氣動(dòng)控制各一套）序號(hào)序號(hào)名稱數(shù)量主要參數(shù)1減壓閥1量程：0-1MPa過(guò)濾精度20μm2CSZ-3電氣混合集成控制柜1電壓：220V輸入/輸出4～20mA輸入/輸出：0.2-1bar量程：0-8Bar3EVX微小流量閥2規(guī)格2”(DN50)Cv=19ANSI150DN65DN80DN100配套執(zhí)行機(jī)構(gòu)CMF2R-23B4定位器2輸入信號(hào)：4～20mA(分程控制)5減壓閥1量程：0-0.4MPa過(guò)濾精度20μm標(biāo)定檢測(cè)標(biāo)定檢測(cè)盾構(gòu)空氣自動(dòng)保壓系統(tǒng)要求動(dòng)作靈敏、控制精度準(zhǔn)確、穩(wěn)定性和安全性極高，需要定期標(biāo)定。因而，在標(biāo)定，調(diào)校，系統(tǒng)測(cè)試等方面需要精確調(diào)校。按不同控制方式通過(guò)公司研發(fā)的并獲得專利的CSH-1型盾構(gòu)保壓綜合校驗(yàn)裝置，結(jié)合相關(guān)產(chǎn)品的說(shuō)明書進(jìn)行標(biāo)定、檢驗(yàn)、檢測(cè)。CSH-1型盾構(gòu)機(jī)氣動(dòng)集成校驗(yàn)裝置，極大的克服了安裝和連接影響，減小了現(xiàn)場(chǎng)維修、調(diào)試盾構(gòu)保壓系統(tǒng)的