盾構(gòu)機(jī)內(nèi)循環(huán)水自動(dòng)反沖洗裝置的應(yīng)用研究

劉永剛

摘? 要：文章主要介紹了盾構(gòu)機(jī)內(nèi)循環(huán)水自動(dòng)反沖洗、自動(dòng)補(bǔ)水和補(bǔ)壓裝置。實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)機(jī)內(nèi)循環(huán)水的自動(dòng)清潔，自動(dòng)調(diào)壓，自動(dòng)補(bǔ)水的控制。本系統(tǒng)解決了由于盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，造成盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部水源污染，對(duì)電氣元件造成損壞，管路堵塞等問(wèn)題，為盾構(gòu)機(jī)的可靠施工提供保障。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)反沖洗;自動(dòng)調(diào)壓;自動(dòng)補(bǔ)水

中圖分類號(hào)：U455.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）34-0175-02

Abstract： This paper mainly introduces the automatic backwashing， automatic water replenishment and pressure replenishment device for circulating water in the shield machine. The automatic cleaning of circulating water in the shield machine， automatic pressure regulation and automatic water replenishment control are realized. This system solves the problems of pollution of the internal water source of the shield machine， the damage to electrical components， and the blockage of the pipeline， due to long-term operation of the shield machine， thus providing guarantee for the reliable construction of the shield machine.

Keywords： automatic backwashing; automatic pressure regulation; automatic water replenishment

1 概述

在盾構(gòu)機(jī)使用過(guò)程中，掘進(jìn)需要將熱量和用水吸收，因此其換熱效率和節(jié)能要求尤其重要[1]。盾構(gòu)機(jī)內(nèi)液壓系統(tǒng)、主驅(qū)動(dòng)部分及配電柜內(nèi)電器部件等往往會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，使電機(jī)、泵等設(shè)備及隧道內(nèi)的環(huán)境溫度升高，一旦溫度過(guò)高，會(huì)造成設(shè)備損壞和人員危險(xiǎn)，所以，必須采取措施使其及時(shí)冷卻[2]。盾構(gòu)機(jī)功率比較大，大部分電機(jī)都是水冷電機(jī)。為了更好地對(duì)電機(jī)冷卻，并且防止外部來(lái)的水被污染，對(duì)盾構(gòu)機(jī)的管路，電氣元件，換熱片等造成污染。盾構(gòu)機(jī)的內(nèi)部都有內(nèi)循環(huán)水作為電機(jī)冷卻用水。目前的內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)存在以下缺點(diǎn)：內(nèi)循環(huán)水重復(fù)利用，由于管路內(nèi)部的污染，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行之后，會(huì)對(duì)整個(gè)的內(nèi)循環(huán)水產(chǎn)生一些雜質(zhì)。產(chǎn)生的雜質(zhì)不能及時(shí)排除掉，容易對(duì)換熱片，電氣元件造成堵塞，損壞。目前大部分內(nèi)循環(huán)水電機(jī)都是直接啟動(dòng)，不是變頻啟動(dòng)，當(dāng)管路由于堵塞，造成壓力高時(shí)，不能及時(shí)調(diào)節(jié)泵的出口壓力。本文設(shè)計(jì)一套智能盾構(gòu)機(jī)內(nèi)循環(huán)水自動(dòng)反沖洗裝置，解決了由于盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，造成盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部水源污染，對(duì)電氣元件造成損壞，管路堵塞等問(wèn)題，為盾構(gòu)機(jī)的可靠施工提供保障。

2 控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成

智能盾構(gòu)機(jī)泡沫自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件主要由輸入信號(hào)、輸出信號(hào)、變頻器、控制器、顯示屏部分組成。各部分功能如下：

（1）輸入信號(hào)部分：包括反沖洗進(jìn)口壓力傳感器，內(nèi)循環(huán)水溫度傳感器，內(nèi)循環(huán)水液位傳感器，反沖洗出口壓力傳感器，內(nèi)循環(huán)水流量傳感器。

反沖洗進(jìn)口壓力傳感器，反沖洗出口壓力傳感器，主要負(fù)責(zé)采集自動(dòng)反沖洗裝置的輸入，輸出口壓力信息，并將信息傳送給控制器。

內(nèi)循環(huán)水溫度傳感器，采集內(nèi)循環(huán)管路水的溫度，并將信息傳送給控制器。

內(nèi)循環(huán)水液位傳感器，采集內(nèi)循環(huán)水箱的液位，并將信息傳送給控制器。

內(nèi)循環(huán)水流量傳感器，采集內(nèi)循環(huán)水管路的流量，并將信息傳送給控制器。

（2）輸出信號(hào)部分：包括自動(dòng)加水閥，反沖洗電磁閥1，反沖洗電磁閥2，內(nèi)循環(huán)水電機(jī)變頻器。

自動(dòng)加水閥，當(dāng)內(nèi)循環(huán)水箱液位低時(shí)自動(dòng)加水，當(dāng)水箱液位高時(shí)，自動(dòng)停止。

反沖洗電磁閥1，反沖洗電磁閥2用于根據(jù)反沖洗過(guò)濾站的壓力自動(dòng)啟動(dòng)，控制[3]。

內(nèi)循環(huán)水電機(jī)變頻器用于調(diào)節(jié)內(nèi)循環(huán)水的流量，壓力。

（3）控制鍵盤部分：主要用于控制模式的切換，各控制功能的啟動(dòng)。

（4）控制器部分：主控制器是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部分，主要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集到的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，并通過(guò)控制鍵盤進(jìn)行控制，最后經(jīng)過(guò)變頻器、接觸器、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的控制。

（5）監(jiān)控部分：主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視，傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和報(bào)警信息的顯示、存儲(chǔ)及查看。

3 工作原理

整個(gè)盾構(gòu)機(jī)內(nèi)循環(huán)自動(dòng)反沖洗裝置分為壓差模式，時(shí)間模式，壓差-時(shí)間間隔控制模式。

3.1 壓差控制

內(nèi)循環(huán)水泵輸出的內(nèi)循環(huán)水由進(jìn)水口進(jìn)入自動(dòng)反沖洗過(guò)濾站，分別經(jīng)主閥一、主過(guò)濾器一和主閥二、主過(guò)濾器二到達(dá)出水口并流向盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)。當(dāng)測(cè)得入口與出口壓力差大于10bar且時(shí)間持續(xù)5s以上時(shí)，（1）電磁先導(dǎo)閥一動(dòng)作，控制液通過(guò)電磁先導(dǎo)閥一、控制主閥一動(dòng)作，進(jìn)液經(jīng)主閥二、主過(guò)濾器二、主過(guò)濾器一、主閥一至沖洗排液口排出，反沖洗時(shí)間1-10s，反沖洗結(jié)束時(shí)電磁先導(dǎo)閥一復(fù)位;（2）電磁先導(dǎo)閥二動(dòng)作，控制液通過(guò)電磁先導(dǎo)閥二控制主閥二動(dòng)作，進(jìn)液經(jīng)主閥一、主過(guò)濾器一、主過(guò)濾器二、主閥二至反沖洗排液口排出，反沖洗時(shí)間1-10s，反沖洗結(jié)束時(shí)電磁先導(dǎo)閥二復(fù)位。每反沖洗電磁先導(dǎo)閥一和電磁先導(dǎo)閥二均按順序動(dòng)作一次。

當(dāng)連續(xù)反沖洗兩個(gè)循環(huán)，入口點(diǎn)與出口點(diǎn)壓力差仍大于30bar，且時(shí)間持續(xù)30s以上時(shí)，反沖洗過(guò)濾站發(fā)出聲光報(bào)警。并記錄報(bào)警時(shí)間和過(guò)濾器的進(jìn)出口壓力。

3.2 時(shí)間控制

當(dāng)過(guò)濾站連續(xù)工作時(shí)間大于設(shè)定值（1-60min可調(diào)）時(shí)，如前所述，電磁先導(dǎo)閥一、電磁先導(dǎo)閥二后動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)主過(guò)濾器一、主過(guò)濾器二的反沖洗，反沖洗時(shí)間為1-10s可調(diào)。

3.3 壓差-時(shí)間間隔控制

當(dāng)入口，出口兩處的壓差或過(guò)濾站工作時(shí)間任一項(xiàng)超過(guò)設(shè)定值時(shí)，如前所述，電磁先導(dǎo)閥一、電磁先導(dǎo)閥二先后動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)主過(guò)濾器一、主過(guò)濾器二的反沖洗，反沖洗時(shí)間為1-10s可調(diào)。

3.4 自動(dòng)補(bǔ)水控制

根據(jù)內(nèi)循環(huán)水箱的液位，自動(dòng)加水閥能自動(dòng)進(jìn)行開(kāi)啟控制，控制水箱的液位在合理的液位。

3.5 自動(dòng)補(bǔ)壓，補(bǔ)流量控制

根據(jù)內(nèi)循環(huán)水的流量和入口壓力數(shù)值，自動(dòng)調(diào)節(jié)內(nèi)循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到合理內(nèi)循環(huán)壓力和流量。

4 結(jié)論

本論文通過(guò)內(nèi)循環(huán)水自動(dòng)反沖洗裝置，自動(dòng)補(bǔ)水裝置，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部水源污染，電氣元件損壞，管路堵塞問(wèn)題，為盾構(gòu)機(jī)的可靠施工提供保障。

參考文獻(xiàn)：

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