盾构液压油的净化技术（精选9篇）

盾构液压油的净化技术 第1篇

以往盾构施工中，需定期检测液压油质量，当发现油品不能满足盾构施工要求时即停机滤油或直接更换液压油，耗费时间较长且成本较高。本文通过工程实例介绍一种盾构不停机滤油技术，可减少停机时间，提高盾构掘进的效率。

1 盾构液压系统简介

深圳市地铁二号线工程某标段采用两台德国海瑞克6250型土压平衡盾构施工，隧道穿越地层主要为砾砂层、淤泥质粘土以及砂质粘性土。

海瑞克6250型土压平衡式盾构的刀盘驱动系统、盾构推进系统、螺旋机系统、铰接系统、拼装机系统等均由液压系统进行驱动。液压设备主要有液压油箱、油泵、油马达、千斤顶、各种阀件、油管等。其中刀盘驱动系统主要由3个315kW的油泵和8个液压驱动马达组成，盾构推进系统主要由1个功率为75kW的油泵驱动30支推进千斤顶和14支铰接千斤顶组成，所有液压系统的液压油均由盾构拖车上的1个5m3油箱供应。

盾构液压系统工作原理：首先由电动机带动油泵从油箱中吸油，然后将具有压力的油液通过管路输送到刀盘驱动马达或推进千斤顶，将压力转化为机械能，驱动刀盘转动或千斤顶伸缩。盾构液压循环如图1所示。

2 液压油净化技术

我们综合盾构工作原理和施工经验提出了净化油品装置独立循环概念，即在油箱上设置旁路，通过油泵将液压油从油箱底部吸出，送进洁油器中，洁油器转桶在压力油的作用下高速旋转，产生强大的离心力将比重不同的油和杂质分离开来，液压油流回油箱，杂质留在转桶的内壁上，该过程不影响盾构正常掘进。

2.1 油品净化独立装置

油品净化独立装置由油泵、洁油器、进油管、回油管、斜压管和阀组构成，如图2所示。

1)该套系统需配置一个进油口、2个回油口，且进油口位于油箱底部，回油口位于油箱顶部，这样设置有利于液压油的循环。进油口和回油口尽量利用油箱上现有出口进行改造，避免在油箱上增加新的出口，尤其是在充满油时。

1-卸压管;2-卸压阀;3-回油管;4-压力表;5-洁油器;6-回油阀;7-油泵;8-进油阀;9-进油管;10-油箱

2)净化装置安装在油箱的旁路，通过齿轮油泵将液压油从油箱底部吸出，送进净油机中。

3)洁油器中有一个双喷式的转轴，利用液压油所产生的压力驱动转轴高速旋转，其转速能达到6 000r/min以上，所产生的离心力约为重力的2 000倍以上。在强大的离心力作用下机械杂质从液压油中分离出来，液压油流回油箱，杂质留在转桶的内壁上，从而大幅度提高液压油的清洁度。通过对液压油中产生杂质成份的具体分析和对不同型号净油机的综合比较，选定菲尔德FED-22型离心式净油机，其适用油箱容积为1 000～5 000L，适合各种润滑液压油，可过滤0.26µm以上的杂质，可以满足盾构施工需要。

2.2 具体实施方式

1)打开进油阀和卸压阀，启动油泵，确认油泵正常工作，观察压力表读数，确认管路通畅。

2)打开回油阀，观察压力表读数，此时洁油器开始转动;待洁油器转动平稳后，关上卸压阀，观察压力表读数，确认洁油器工作正常。

3)需要关闭净油机系统时，先打开卸压阀，观察压力表读数。

4)待洁油器转动平稳后，关闭油泵。

5)洁油器停止转动后，关闭进油阀、回油阀和卸压阀。

6)将洁油器转桶拆出，清洗转桶内壁的杂质，重新安装回去。

2.3 净化系统的技术特点

1)净化装置过滤精度高，可过滤0.26µm以上的杂质。

2)净化过程不影响液压油的粘度和质量。

3)独立进行循环，不影响盾构液压系统的工作。

4)运行成本低，没有易损件，不用更换滤芯，耗电很少。

5)容量大，容纳很多杂质也可工作。

3 应用效果

在深圳地铁某标段海瑞克6250型土压平衡盾构S-470上安装净油系统后，经过2个月的实际运行，效果显著，液压油的清洁度得到了明显提高，液压系统保持稳定，液压油、滤芯消耗大幅度降低。

在安装净油机系统之前，推进410环，共更换各种滤芯16个，停机2次，用滤油机过滤液压油，每次1个班，共更换滤油机滤芯2个。在410环时，进行过一次液压油质量检测，发现液压油中存在少量的金属粉末，如铜屑、铁屑等。

安装净油机系统后，共推进420环，共更换滤芯4个，无停机滤油。最后进行液压油质量检测时，发现液压油中杂质含量较少，仍满足使用要求，无需进行液压油更换，可以在下个区间中继续应用，本项净化工艺效果良好。

参考文献

泥水盾构施工技术 第2篇

泥水盾构施工技术

通过对泥水盾构工作原理及泥水盾构施工技术的介绍,结合北京铁路北京站至北京西站地下直径线2标工程采用的.Ф11.97m泥水平衡盾构的始发施工的工程实例,对泥水盾构始发施工技术进行了总结.对类似工程有借鉴作用.

作 者：翟志国 ZHAI Zhui-guo 作者单位：中铁隧道集团二处有限公司,河北,燕郊,065201刊 名：水科学与工程技术英文刊名：WATER SCIENCES AND ENGINEERING TECHNOLOGY年，卷(期)：2009“”(2)分类号：U455.43关键词：泥水盾构 施工 技术

盾构液压技术现状与发展趋势 第3篇

1 盾构液压技术应用

盾构中的液压系统主要分为四大模块,分别为:刀盘驱动液压系统、盾构推进液压系统、螺旋输送液压系统、管片拼装液压系统。

1.1 刀盘驱动液压系统

刀盘驱动系统主要功能是驱动刀盘旋转、切削开挖面上体,其作业的典型工况为低速大转矩,而且随着地质状况的不同转矩变化范围也较大。目前,刀盘主要驱动方式有液压驱动、变频电机驱动方式,液压驱动系统,具有良好的抗冲击能力和过载保护性能,占用空间小,维修保养相对简单,可靠性高等特点,其控制方式主要分为阀控系统和泵控系统两大类。目前盾构刀盘驱动液压系统普遍采用节能的容积调速回路,随着变量泵驱动液压马达技术、电液比例变量泵驱动变量(定量)马达、比例恒功率控制技术[1]、二次调节技术[2]、变频驱动技术、变转速容积调速技术等先进技术的出现,也相继产生了变排量容积调速、变转速容积调速等更具节能高效特点的液压驱动方式。如下图1为目前常用的变排量容积调速和变转速容积调速两种驱动方式的原理图[3]。

1.2 盾构推进液压系统

盾构在掘进过程中会受到土层的各种阻力,必须由推进系统克服推进过程中所遇的各种阻力。盾构推进动力传递和控制系统具有大功率、变负载、空间狭窄、环境恶劣等特点,一般都采用液压系统,其由推进液压缸、液压泵、液压阀件及液压管路等组成。

盾构推进系统是盾构掘进时建立土压平衡模式的主要系统,实现盾构在土压平衡状态下掘进、姿态的控制及盾构在曲线段掘进。其需要满足三大功能要求:控制推进过程中地表的沉降、针对水土压力及时调整推进液压缸供油压力、调节推进系统不同分组的推进压力以完成盾构姿态的调整要求。为满足上述要求,盾构推进液压系统所涉及到的关键技术主要包括分组联合控制技术、压力流量复合控制技术(即位移速度复合控制技术),以及节能控制技术(包括闭式容积调节系统、压力匹配系统、二次调节系统、负载敏感系统等)、分区推进力计算模型、系统分区模型等其他相关技术。下图2和3分别为采用分组联合控制的单个分组液压系统原理图及压力流量复合控制原理图[4]。

1.3 螺旋输送液压系统

螺旋输送机是土压平衡盾构的关键部件之一,它的主要作用是将刀盘切削下来的泥土从盾构密封仓内排出盾体,并可保持密封仓内压力稳定在一定的范围内。在盾构施工过程中,可根据密封仓内土压力反馈及变量泵控制螺旋输送机转速,调节排土量,进而调节密封仓土压,保证开挖面土压平衡。

转速传感器测得的控制参数输出量,经过整形、比较和增益调整后传至比例控制阀,使主驱动泵排量相应的成比例变化,从而可获得所需的螺旋输送机转速。

1.4 管片拼装液压系统

管片拼装机是盾构的重要组成部分,它主要负责将管片安装到刚开挖好的隧道表面,形成衬砌,使隧道一次成型。要实现对管片拼装的准确定位,就必须采用电液比例控制技术,以实现管片拼装的6个自由度运动及一个抓持运动。下图4为管片拼装机6自由度示意图。管片拼装机中所有动作均有液压系统来完成,分别为纵向移动液压系统、径向移动液压系统、周向运动控制液压系统、抓持控制和姿态控制液压系统。

2 盾构液压系统常见问题

盾构的主要动作都是由液压系统完成的,包括刀盘驱动、盾构推进及铰接、螺旋输送、管片安装、管片输送、同步注浆、液压油冷却及过滤等7个系统。整个液压系统包含多个小系统,含有液压闭式回路、开式回路和控制回路等。由于其系统复杂、工作压力高、流量大等特点,所以液压系统经常会出现油温过高、液压油泄漏等问题。

2.1 温度控制

液压系统在压力与机械能转化过程中的功率损失大部分转变为热量,从而引起油温升高。必须采取合理的措施来减缓盾构油温的升高。常用的措施有:(1)严格控制液压油的质量,防止杂质和空气进入其中;(2)定期清洗和更换滤油器;(3)加强对操作人员的基础知识培养。

除上述措施外,还可从液压系统着手,如采用参数自整定模糊PID控制器,模糊PID控制器具有不依赖系统模型、响应快、控制精度高的优点,其响应速度、控制精度均优于常规PID,适合应用于大流量液压系统的油温控制。

2.2 泄漏控制

针对盾构液压油泄漏的主要原因:缝隙泄漏、多孔隙泄漏、粘附泄漏、动力泄漏等,提出了以下几种泄漏控制方法:(1)定期清洗油路及油箱,同时更换合格液压油;(2)及时更换关键阀芯;(3)定期检查,确保各种密封处于良好状态;(4)维修时,谨防将污物带入系统。

3 盾构电液控制技术发展现状

近年来迅速发展的电液控制技术综合利用了电子技术在信号检测、放大、处理和传输方面的优势与液压在功率转换放大和执行上的优势,成为盾构动力传递和运动控制不可代替的方式。

盾构电液控制系统框图如图5所示。在压力、流量等参数通过机械/液压反馈形成小闭环的基础上,土舱压力、推进速度、刀盘转速出土量等盾构工作参数可以通过电反馈的形式形成大闭环,同时采用适当控制策略使盾构施工的地表沉降控制、推进速度和方向控制、刀盘切屑功率控制和节能控制等实现智能化。

盾构电液控制系统造价占整个盾构控制系统的1/3,目前国际上普遍把盾构电液控制技术视为竞争中具有战略意义的关键技术而严加保密。国内由于没有具有自主知识产权的盾构电液控制系统的关键技术,因此在盾构装备制造和施工上往往受制于人,缺乏竞争力。我国盾构电液控制系统理论和技术水平等方面与发达国家相比都存在很大的差距,盾构电液控制系统设备及关键技术主要依靠引进,缺乏成熟的盾构电液控制系统设计准则。

国内目前还没有对盾构电液控制系统进行详细而全面的分析研究,所进行的的试验研究绝大多数是针对小型盾构电液控制系统的室内模拟实验,较少进行盾构施工现场的测试实验,且利用AMESim、Simulink等仿真软件的优化仿真技术尚不完善。国内几大盾构企业都是进口国外的盾构设备,自行开发的盾构电液控制系统也只能满足基本的使用要求。

4 结语

通过研究并揭示电液控制系统的动力和能量传递规律,建立顺应突变载荷的设计理论;通过研究盾构推进系统速度与压力动态变化规律,建立电气系统与液压系统的动态协调控制理论。建立自主的先进盾构电液控制系统设计理论,并在盾构关键技术方面取得创新性研究成果,从而为我国盾构电液控制系统的迅速发展提供理论基础。

参考文献

[1]蔡河山.土压平衡盾构液压传动控制系统浅析——刀盘驱动液压传动控制系统[J].液压与气动,2003,(8):30-31.

[2]韩亚丽.土压平衡盾构刀盘驱动液压系统的组成[J].工程机械与维修,2003,(4):92-94.

[3]邢彤.杨华勇,龚国芳.盾构刀盘驱动液压系统效率对比研究[J].浙江大学学报(工学版),2010,(2):358-363.

[4]庄欠伟,龚国芳,杨华勇.盾构机推进系统分析[J].液压与气动,2004,(4):11-13.

[5]苏健行,龚国芳,胡国良,等.盾构螺旋输送机液压系统的设计与试验[J].液压与气动,2008,(2):18-20.

[6]凌铁坚,钟志全.盾构液压系统的油温控制[J].建筑机械化,2008,(6):61-63.

盾构到达接收施工技术 第4篇

盾构到达接收施工技术

结合沈阳地铁一号线云沈(云峰北街站-沈阳站站)区间土压平衡盾构到达接收施工技术,介绍了土压平衡盾构到达接收的技术内容、施工流程以及关键技术控制,为今后类似工程施工积累了宝贵经验.

作 者：卢晓慧 LU Xiao-hui 作者单位：中铁十八局集团第五工程有限公司,天津,300461刊 名：山西建筑英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE年，卷(期)：36(12)分类号：U455.4关键词：盾构 施工技术 端头

盾构液压系统油液污染的控制 第5篇

关键词：盾构机,液压系统,油液污染

0引言

盾构机主要包括刀盘驱动机构、盾构推进及铰接机构、螺旋输送机、管片安装机、管片输送机构、注浆泵系统、液压油冷却及过滤系统共7大系统[1], 作为地下施工的大型工程机械, 它的主要动作都是由液压系统完成的。由于施工环境恶劣、人为操作失误等原因, 致使油液受到污染, 常导致液压设备故障, 甚至停机, 影响施工的正常进行, 所以研究盾构机油液污染控制很有实际意义。

1污染物来源

油液系统的油液污染是指油液中出现了对系统的可靠性和元件寿命有害的物质和能量[2]。对于盾构机而言, 污染物有外界侵入的污染物、系统内残留的污染物和系统生成的污染物3种。

1.1 外界侵入污染物

液压系统在工作过程中不可避免地会受到外界污染物的侵入, 由于盾构机工作在地下, 施工环境差, 尤其在长江入海口处, 其地下含有丰富的水份和颗粒, 所以颗粒侵入是主要的污染来源之一。

1.2 系统内残留的污染物

液压系统及元件在加工、装配、储运中将污染物混入系统中, 如金属切屑、焊渣、尘埃及清洗溶剂等。

1.3 系统生成的污染物

液压系统各运动副相互摩擦产生的磨屑以及内表面锈蚀产生的锈片。

据统计液压系统故障有70%～80%是由液压油污染造成的, 而且事后维修发现由于油液中含有颗粒, 导致各液压元件摩擦加剧, 从而引起各部件工作不正常, 因此检测液压油的清洁度 (污染度) 显得很有必要。

2颗粒污染的危害

固体颗粒污染物的主要危害如下:容易卡住液压阀芯, 使液压阀动作失灵, 严重时会造成停机;易使过滤器堵塞, 导致泵吸油困难而吸入空气, 使液压泵发热, 产生噪声, 堵塞严重时因阻力大会将滤网击穿;污染物进入液压泵会堵塞泄漏通道、造成密封圈甚至压盖在运转时被冲出, 加速液压泵的磨损, 导致内泄漏加剧, 降低液压泵的容积效率, 缩短元件寿命, 并导致执行元件运动减慢;其产生的磨料磨损会加剧液压油的污染, 造成液压泵、油马达、油缸、液压阀的大面积过早磨损, 以致失效。不同液压元件对固体颗粒的敏感程度不同, 见表1。

表1为单个元件的颗粒敏感尺寸, 而一个液压系统的敏感尺寸通常以系统中各个液压元件的最小敏感尺寸为衡量, 根据实际经验以溢流阀堵塞情况做大致判断 (溢流阀颗粒敏感尺寸是5 μm) 。

3油液污染的控制

液压系统油液的污染控制贯穿于液压系统的设计、加工制造、使用维护等整个过程。需要明确的是:控制液压系统油液的污染并不可能完全去除污染物, 而是要通过污染控制措施, 最大程度地使油液的污染度保持在系统关键液压元件所能承受的范围内[3]。

污染物对液压元件有着很大的危害, 虽然在液压系统内通过设置较高精度的过滤器可以控制油液污染物的等级, 但仍需要在使用过程的各个环节注意液压系统的污染控制, 才能从根本上提高系统的工作性能, 延长液压系统的使用寿命。

目前盾构机械油液污染的解决办法大多依靠事后维修, 以及经验法或仪器离线式检测。该办法的缺点是液压元器件如泵、溢流阀等已经发生故障才去查明故障原因, 无法在故障发生时控制故障发展。由于在线状态检测能在故障初期起到预警作用, 因此在线式检测逐渐受到人们的关注, 在工业发达国家已经获得了广泛的应用, 我国企业也在向这方面过渡中。

鉴于盾构液压油污染主要由泥土或金属颗粒物引起, 本系统拟采用自动颗粒计数仪来测量液压油的污染度, 仪器经RS232总线与上位机通信, 以某一液压系统为例介绍其使用方法, 如图1所示。监测仪自带程序对污染度超标的油液进行报警提示并显示污染度等级, 由上位机显示油液污染度变化趋势, 以便及时采取措施使油液的污染度保持在一定范围内, 保证整个液压系统的可靠工作和元件的寿命。

美国太平洋科学仪器的HIAC PM4000型油液颗粒在线监测仪实物图见图2, 其面积不过手掌心大小, 但功能强大, 一般并联安装于油路, 如果两端液压过大则可以考虑选择该系列中的-2或-5, 其内置的止回阀能有效保护该设备。它遵循EN61010-1:1993和IEC825-1:1993以及ISO6149-2等国际上通用的标准, 具有机载显示功能, 能显示颗粒等级并自动报警, 并自带红外及RS232接口实现与上位机通信, 将在线检测数据实时传输到上位机, 以进一步判断颗粒变化趋势。

该监测仪核心部件采用激光光阻法传感器, 传感器是关键部件, 由它感知颗粒的数量和粒径大小。其原理如下:当每个粒子随液体通过一区域, 该区域被激光均匀照明, 粒子对激光的阻挡将在光检测器上产生一个正比于粒子投影面积的电压脉冲, 一次脉冲即记录下一个粒子, 同时, 由电压脉冲的高度可以定出这个粒子的等效粒度, 其测量粒径范围为01 μm～600 μm。

4结束语

盾构机液压系统在工作中被污染是不可避免的。工作人员应重视油液污染危害, 对油液进行日常维护, 尤其是要建立油液污染预警机制, 这样才能提高液压系统的使用寿命, 减少故障发生率, 从而降低维修、维护费用。

参考文献

[1]何其平.盾构液压系统污染处理[J].建筑机械, 2003 (5) :63-65.

[2]童伟, 刘树道.工程机械液压系统油液的污染控制[J].同济大学学报, 2001 (12) :1507-1509.

[3]湛从昌, 傅连东, 陈新元.液压可靠性与故障诊断[M].北京:冶金工业出版社, 2009.

盾构液压油的净化技术 第6篇

1. 结构

板式换热器由多层槽形片叠加而成,两侧各有1块固定板,通过紧固螺栓固定。槽形片表面设有沟槽,构成冷却水道和液压油道2个腔体。板式换热器固定板上、下各有2个管件接口与2个腔体相通,冷却水和液压油可分别从固定板上面的2个管件接口进入,从下面的2个管件接口流出,由冷却水对液压油进行冷却。

2. 拆卸

在拆卸板式换热器前,应测量2块固定板之间的间距并记录下来。为确保安装时各散热板之间的顺序不变,拆解板式换热器前,要使用不可擦除、耐久性强的油性记号笔在换热器侧面作三角形标记。

在拆卸固定板螺栓时,为了避免槽形片变形,要采用对角线方法并按照螺栓松卸力矩,分成3次、均衡地拧松所有紧固螺栓,不可单独拧松某个紧固螺栓。

槽形片应逐一拆卸、逐一检查,并在每个槽形片表面标记顺序号。拆卸时观察槽形片上的紊流通道有否出现腐蚀凹坑,密封是否出现龟裂、断裂、缺损,槽形片是否变形。

为了避免槽形片尖锐的边缘对手掌造成伤害,拆卸及装配槽形片时,应戴上橡胶防护手套。

3. 清洗

清洗时应使用不锈钢清洗剂,不能使用带有腐蚀性的化学溶液。清洗时不能拆下密封垫及上面的插脚、锁扣等安装部件。

使用软刷或用木签去除槽形片沟槽内的胶质沉淀物,不能使用钢丝刷刷洗槽形片。槽形片油流通道入口、边缘通道沉淀物较多,应重点清洗。清洗后用清水洗净槽形片表面,并用压缩空气吹干水渍。用钢丝刷将紧固螺栓的锈蚀层清理干净,在紧固螺栓上涂上润滑脂,润滑螺纹。

4. 装配

按所标记的顺序号叠放槽形片,侧面的三角形记号标记应对齐,每装配1片,观察边缘是否对齐,对齐后槽形片边缘会形成蜂窝形图案。

为了使槽形片装配整齐,可用尼龙棒车制4个直径与油、水口内径相同的圆柱型芯棒,将其插入每个槽形片的4个孔中。采用这种方法装配后,4个油、水口内径可达到同心。

全部槽形片组装后装上固定板,即可拧紧紧固螺栓。应采用对角线方法、分5次、平均施加拧紧力矩,对紧固螺栓进行紧固,使槽形片受力均匀。先预紧中间的螺栓,再采用对角线方法,沿中间的螺栓依次向上方或下方交替预紧。所有紧固螺栓依次达到标定力矩后,检测固定板之间的尺寸应与拆卸前相同。

5. 检测

板式换热器拆卸、清洗、装配后应进行检测,检测应采用气压和油压2种方法。试压时2个腔体的压差不能大于0.6MPa。

(1)检测准备

检测前,采用2个盲板(辅以密封件)将板式换热器固定板下面2个管件接口封闭,2个盲板各装配1块量程为1.0MPa的压力表,固定板上面2个管件接口各按装1个管式截止阀,截止阀关闭时应密封良好。

(2)气压检测

在2个截止阀上分别接上压缩空气管道。打开1个截止阀,向1个腔体口内注入0.6MPa压缩空气后关闭截止阀,另1个腔体与大气相同。观察压力表,1h后若气压表显示的压力保持不变,即表明该腔体不泄漏,再以同样方法测试另1个腔体。检测时若出现泄压现象,就要重新拆卸、检查、维修换热器。

(3)油压检测

压缩空气测试后,将压缩空气放净,使用液压油检测。使用液压泵或手动泵向一侧腔体内注入1.2MPa压力油后关闭截止阀,另一侧腔体内必需充入0.6MPa的压缩空气,以保证2个腔体的压差不超出0.6MPa。

将注入压力油与压缩空气的板式换热器侵入水中,观察水中有无气泡或油滴,保压4h后,2块压力表显示的压力若无下降现象,说明检测合格。

盾构液压油的净化技术 第7篇

1 液压系统的维护

1.1 定期巡检制度

为了保障盾构机的正常运行, 必须建立定期巡检制度。按照多年的盾构机维护经验, 应该同时制定日检、周检和月检制度。日检就是每天对盾构机液压系统进行常规巡查, 包括油管和管接头的泄露情况、油位和油温等的检查;周检就是每周定时对系统进行大范围检查, 包括关键部位油压、滤清器等检查;月检就是根据设备的使用情况, 每月对液压油的质量等进行送检, 以保障系统的正常运行。

1.2 防止固体杂质、灰尘、空气或水等污染物混入液压系统

(1) 防止系统进入杂质和灰尘。工程机械液压系统与平常系统有所不同, 有很多精密的零件, 如液压阀中有小的细缝和小的小孔。如果使杂质进入其中, 将造成精密零件产生一系列的问题, 从而使液压系统处于危险状态。使固体杂质进入系统的途径有很多:液压油不经常清洁、加液压油的工具不净等。所以, 在拆卸液压系统的一些组件时, 一定要避开灰尘;在拆卸部件的时候, 一定要先清洗再打开, 以免灰尘入侵;换油的过程也要注意这个过程;安装滤芯的时候, 一定要彻底清洁底部的脏污, 然后再使用液压专用无尘纸擦拭, 确保滤清器内部的清洁。

(2) 防止空气灌入液压系统。在常压常温下, 通常会有容积比为6%~8%的空气进入液压油中。当其中的压力降低时, 空气就会出来;当其中的压力上升的时候, 外面的气泡就会破裂, 最终产生气蚀现象。如果有大量的空气从其中分离出来, 就会导致压力过大, 从而使液压油的塑形增大, 大大影响工作效率。因此, 在维护过程中, 一定要注意将系统中的空气排除干净。

1.3 液压油的正确选择

液压油是液压系统十分重要的组成部分, 对于液压油的正确使用可以使液压系统的稳定性和可靠性变强。因此, 液压油在液压系统中有着不可替代的作用, 相当于设备的血液。在选择液压油的时候, 应该使用说明书中规定的液压油牌号中的液压油。如果有一定的其他要求或是问题, 应该保证代替的油的性能与规定的油的性能相同。因为不同牌号的油其中的添加剂是不同的, 因此不能混合, 以防止不同的液压油之间发生化学反应, 从而导致性能发生变化。

2 液压系统故障诊断及技术分析

如果对液压系统的故障进行诊断, 首先要熟练掌握液压系统原理图, 其次要了解电磁铁动作循环表, 再次可以检查滤清器内杂质等, 最后可以采用各种方法来确定故障。

2.1 熟练的掌握液压系统原理图

熟练的掌握液压系统图, 熟悉液压系统的基本工作原理, 掌握液压元件的类型、结构及性能, 是对液压系统进行故障诊断的基础, 也是查找液压故障的最基本条件。

2.2 了解电磁铁动作循环表

除了要熟悉液压系统原理图外, 还要了解电磁铁动作循环图表, 以便快速有效地查找液压系统的故障所在。按顺序一步一步查找问题, 最后确定故障发生的原因。这种方法比较适用于系统比较复杂、液压元件比较多的系统。

2.3 试验法诊断故障

试验法诊断故障可采用排除、比较和综合等方法进行试验, 以找出系统故障。

(1) 排除法是将与系统故障相关的元件逐一试验, 排除故障范围, 最后锁定故障点。这种方法可以有效检测出设备故障。

(2) 比较法是对可能引起故障的某一局部的零部件进行更换的试验方法。如果更换元件后对原故障无任何影响, 说明该元件不是真实的故障点。当更换元件后故障随之变化或者消失, 则说明它就是产生故障的原因。可见, 比较法可以非常直观地检测出问题所在。但是, 对于大范围故障来说, 这种方式不太适合。

(3) 综合法是综合以上的方法进行故障排除的方法, 适用于比较复杂的液压系统, 能够多方面诊断故障。需要注意的是, 在现实的诊断中, 综合法是最常用的方法。

3 利用PLC监控系统状态

现代盾构机的控制系统大多采用的是可编程控制器, 液压系统电磁阀的启闭也是由PLC控制的。在液压系统发生故障时, 利用笔记本电脑连接进PLC, 可以实时监测电磁铁状态, 从而了解液压系统运行情况, 从而很容易地检测出系统某方面的故障。但是, 这种方式对技术人员要求较高。

4 总结

每个故障都有其各自的特点, 每个故障都不尽相同, 要在一次又一次的实践中积累经验。只有在实践中不断学习、总结, 掌握故障的发生规律, 熟练运用各种方法对故障进行准确判断和正确分析, 才能将问题快速有效地解决。这需要提高工程技术人员的技术和能力, 要求工程技术人员具有扎实的理论基础和丰富的现场实践经验, 同时还能有效把握处理各种故障的理论方法和技巧, 灵活应用到实际工作, 提高故障诊断的效率。

摘要：盾构机液压系统的维护是使盾构机能够正常运行的必要条件。如果没有进行正确的维护, 不仅会导致盾构机性能下降甚至是损坏, 还可能会导致工程进度的落后, 造成没有必要的经济损失。本文从两个方面展开分析, 一是盾构机如何进行正确的维护;二是如何对出现的故障进行诊断, 并做技术分析。

关键词：盾构机,液压系统,维护,故障,诊断

参考文献

[1]王世明.工程机械液压系统故障监测诊断技术的现状和发展趋势[J].机床与液压, 2009, 37 (2) :175-180.

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[3]马军.工程机械液压系统故障诊断技术的发展探索[J].产业与科技论坛, 2013, 12 (10) .

液压盾构机管片拼装装置设计 第8篇

1管片拼装机的设计要求

管片拼装机需要把管片安全、迅速、精确地安装到位。首先需要管片拼装机具备六自由度, 即要求三个粗调自由度轴向平移、径向的提升、旋转;三个微调自由度横摇、俯仰、偏转, 由于微调控制同一个平台, 就有互相干涉牵制的问题, 直接影响定位的精度和管片的运动自由度。抓紧锁紧装置要求结构简单方便抓取, 做到迅速准确。本次设计管片拼装机的尺寸如表1。

2管片拼装机三维结构建模设计

2.1管片拼装机的原理和组成

管片拼装机包括平移系统、回转系统、提升系统、微调系统和抓取系统, 满足六个自由度的运动和抓取。主要部件有行走梁、回转盘体、提升横梁、液压缸及管片夹取装置等, 如图1。

1.偏转液压缸;2.横摇液压缸;3.提升横梁移动盘体;4.液压马达;5.行走梁;6.移动盘体;7.旋转盘体;8.抓取头;9.俯仰液压缸;10.提升导向杆;11.提升导向杆;12.平移液压缸

2.2平移系统

如图2, 平移系统包括两个平移双作用油缸、两组滚轮、L型固定块、行走梁及导轨。行走梁导轨起到导向和支撑整个管片拼装机的重量, 行走梁的刚性如果不足, 管片就无法做到准确定位。双作用缸运动要求同步, 保证平移架的移动位置精度。

2.3回转系统

如图3, 回转系统包括平移架、液压马达、传动轴、齿轮、单排四点接触球式回转轴承、回转盘等。两个液压马达对称安装在平移架上, 其中一个液压马达带有高性能旋转编码器, 精确控制回转角度。

1.行走梁;2.滚轮;3.平移架;4.L型固定块;5.弯曲横梁;6.平移油缸

1.回转盘;2.单排四点接触球式轴承;3.小齿轮;4.液压马达;5.吊耳

2.4提升系统

如图4, 提升系统包括回转盘、提升导杆、提升双作用缸、提升横梁。提升横梁通过导杆和导杆套的导向, 加上双作用提升液压缸提升液动力使得管片可以提升和上推, 提升双作用缸要做到同步, 保证活塞杆弯矩, 以防造成卡死或者折断。

1.回转盘;2.双作用提升液压缸;3.提升杆;4.提升横梁

2.5微调系统

微调系统主要有横摇、俯仰、偏转三个动作, 如图5、图6、图7。

横摇主要有两组横摇液压缸、微调平台、深沟球轴承、微调轴、中心关节球轴承等组成, 如图5;两组微调液压缸通过如图8的关节球, 一端铰接在提升横梁上, 一端铰接在微调平台上, 微调平台通过轴承装配在微调轴上, 微调轴通过中心球轴承和提升横梁装配一起。推动横摇液压缸时就能以中心关节球轴承为中心, 带动微调平台和微调轴转动。

如图5, 微调俯仰机构包括俯仰液压缸、微调平台、深沟球轴承、微调轴、中心关节球轴承等, 推动俯仰液压缸时就能以中心关节球轴承为中心带动微调平台和微调轴转动。如图7, 微调偏转机构包括偏转液压缸、L型偏转块、辅助偏转块、微调轴、中心关节球轴承等, 偏转液压缸通过关节球一端铰接在L型偏转块, 一端铰接在辅助偏转块上, L型偏转块通过螺栓锁紧在提升横梁上, 辅助偏转块通过键连接和微调轴连接, 推动偏转液压缸, 形成微调轴的转动, 通过偏转轴带动管片偏转。

微调需要具备三个自由度, 因此微调轴与提升横梁的连接采用中心球关节轴承 (满足三个转动自由度) , 但是承载能力受到限制。同时存在液压缸的干涉问题, 液压缸只能沿一个方向推动, 弯曲力矩会导致活塞卡死或者液压杆的折断。当进行横摇时, 会造成俯仰液压缸和偏转液压缸的弯曲, 本次设计微调的液压缸都采用了关节球铰接的方式来解决。为了降低偏转运动对横摇和俯仰动作的影响, 微调平台和微调轴采用了深沟球轴承。横摇采用了两个液压缸可以使得微调系统更稳定。

1.L型偏转块;2.偏转液压缸

1.提升横梁;2.微调平台;3.俯仰液压缸;4.微调轴;5.偏转辅助块;6.横摇液压缸

2.6抓取锁紧系统

如图9, 抓取锁紧系统包括锁紧液压缸、微调轴、抓取头等。抓取锁紧头和微调轴采用花键传动, 保证微调偏转时把转动传给管片, 如图10。

1.提升横梁;2.中心关节求轴承;3.抓取锁紧液压缸;4.微调轴;5.深沟球轴承;6.抓取锁紧头

1.微调轴;2.抓取锁紧头

3结语

本文采用Pro/E软件对管片拼装机进行建模仿真, 设计出符合六自由度的管片拼装机。通过建模仿真对管片拼装机每个运动进行了分析, 考虑是否存在运动的干涉问题, 对于相对比较复杂的微调机构, 在经过多次的修改假设后也得以解决。研究基于六自由度的完成还设计了管片的抓取锁紧设置, 采用自动抓取锁紧, 简易、方便, 减少了员工装夹的时间。

参考文献

[1]施虎.盾构掘进系统电液控制技术及其模拟试验研究[D].杭州:浙江大学, 2012.

[2]林建平.海瑞克盾构施工管片选型和安装[J].隧道建设, 2009, (S1) :19-25.

[3]张东晓, 李朝, 吕大桅, 孙成博, 徐杏华.盾构隧道管片上浮机理分析及控制研究[J].铁道标准设计, 2011 (07) :95-97.

盾构机推进液压系统设计与仿真分析 第9篇

盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。盾构机在实际施工过程中, 不同施工地层土质及其土压力的变化会对推进速度及推进压力产生很大影响。另外, 在盾构机实际推进过程中, 根据施工要求, 还要做出许多动作, 比如前倾、后仰、转弯和曲线行进, 这些都会导致盾构机的前进方向和设计轴线产生一定偏差。为了满足实际施工需要, 本文对推进速度控制采用比例变量泵来实现;推进压力控制采用分区比例减压阀来实现, 并采用AMESim软件分析了系统及其操作流程, 以保证系统持续稳定高效工作。

1 盾构机推进液压系统设计

1.1 推进液压系统的动力单元设计

推进油缸在实际工作过程中有两种模式:推进模式和管片拼装模式。推进模式要求推进力较大、速度较低;管片拼装模式为了提高效率, 要求推进缸伸缩速度快而压力不是很高。结合这种特殊工作模式, 得到推进液压系统的动力单元如图1所示。动力单元由3台泵组成, 主泵2采用比例变量泵, 它主要为系统提供高压低流量液压油, 担任主要的推进任务。在推进模式下, 操作手通过控制主控室的电位计旋钮, 直接控制变量泵的斜盘摆角, 进而实现推进速度的控制;在管片拼装模式下, 该泵以最大流量输出, 相当于定量泵使用。在管片拼装过程中, 由于要求推进缸伸缩速度快, 而不需要太高压力, 可利用双联叶片泵4为系统提供低压大流量液压油, 以提高管片的拼装效率。在盾构机施工过程中, 通过推进缸位移传感器反馈液压缸实际行程, 通过PLC计算实际运行速度, 如果与给定信号产生偏差, 利用偏差信号改变泵的排量使液压缸推进速度与设定值相同, 使盾构机按照给定的速度前进。主泵还具有二级遥控压力切断功能, 管片拼装模式的最大切断压力由溢流阀11调定, 推进模式的最大切断压力由溢流阀12调定, 通过三位四通换向阀10换向, 控制二级压力转换, 这样可以对系统进行过压保护。

1, 5-吸油过滤器;2-比例变量泵;2.1-负载敏感缸;2.2-小变量缸;2.3-比例换向阀;2.4-压力切断阀;3-电机;4-双联叶片泵;6, 7-电磁溢流阀;8, 9-压力表;10-三位四通换向阀;11, 12, 13-溢流阀;14, 15-单向阀;16-测压接头

1.2 推进系统的液压缸分布形式

推进系统由20个液压缸分为4个区控制, 其中下边分区液压缸承受开挖力最大, 这是由于盾构推进时周向阻力分布不均而造成的, 周向阻力呈梯形分布, 下部压力最大。因此下边的分区液压缸数目为8个, 上、左、右分区液压缸数目各为4个。图2为推进系统液压缸的上分区原理图。在盾构机推进系统中, 采用推进液压缸分区控制可以进行盾构掘进方向控制及纠偏, 在系统中对于每个独立分区都分别设有压力传感器和液压缸内置式的位移传感器, 以实时检测各分区的推进压力及位移。采用比例减压阀进行分区控制以调整盾构掘进机各区的推进压力, 液压缸的推进和缩回可以通过两位三通截止式电磁换向阀直接控制插装阀。

2 推进系统的仿真分析

当盾构机要做转弯或者曲线前进时, 分组液压缸的动作均可通过三通阀控制插装阀的开启而调定, 被选择的分区液压缸可以正常工作, 没被选择的分区液压缸始终不动。为了简化分析且便于仿真, 本研究将插装换向阀模块简化为1个三位四通换向阀, 省略部分插装阀只保留比例减压阀和执行元件液压缸, 利用HCD (液压元件设计模块) 建立其HCD模型。单组推进系统简化控制模型如图3所示。在盾构机的推进过程中, 比例变量泵可以满足推进时速度不断调节的要求, 由比例减压阀控制分区的压力。在压力调节过程中, 将压力升高到25 MPa保持不变, 经过5s, 调节泵的比例换向阀输入信号, 使推进流量由25L/min增加到35L/min, 仿真时间10s, 系统的压力变化曲线如图4所示。在流量调节过程中, 保持最大流量不变, 5s时压力从25 MPa变化为30 MPa, 系统的流量变化曲线如图5所示。由图4和5可以看出, 当系统启动瞬间突然加压、流量突然增加到最大值以及系统的压力、流量做出调整时, 推进系统的流量和压力均会受到一定的冲击, 并产生一定的波动, 但短时间内就稳定了下来。

26-比例减压阀;27-插装阀;28-两位三通电磁换向阀;29-液压缸

图4和5为推进系统的压力和流量突然增加到给定压力和流量的变化曲线, 但在盾构机的实际施工过程中, 操作员不可能突然加压造成大的压力冲击。图6和图7为变量泵和比例减压阀连续缓慢地调节给定流量和压力时系统的压力和流量变化曲线。由图6和7可以明显看出, 推进系统的压力和流量受到冲击时, 超调量明显减小, 控制效果明显得到改善。

3结论

采用电液比例泵和比例减压阀设计的推进液压系统是可行的。当盾构机在施工过程中, 推进压力和推进速度需要调整的时候, 采用电液比例泵和比例减压阀的控制策略能够很好地根据推进过程的压力和速度的改变做出适应性的调整。虽然在调整时候会出现一些液压波动, 但在实际操作过程中, 操作员在调节压力和流量时, 通过缓慢连续加压和改变流量, 可以在一定程度上减少这些波动, 达到工程的需求。

摘要：对盾构机推进液压系统做了详细的介绍, 阐述了其系统组成及工作原理。该系统应用电液比例控制技术实现了推进力和位移的控制。通过对推进系统的仿真分析表明:采用电液比例泵和比例减压阀的控制策略, 满足了系统的推进速度和压力要求。

关键词：盾构机,推进液压系统,设计,仿真

参考文献

[1]吴根茂.新编实用电液比例技术[M].杭州:浙江大学出版社, 2006.

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