盾構(gòu)機注漿系統(tǒng)液壓工作原理分析及應用

常華杰

（中隧集團職工大學，洛陽 471009）

盾構(gòu)機注漿系統(tǒng)液壓工作原理分析及應用

常華杰

（中隧集團職工大學，洛陽 471009）

本文對盾構(gòu)機上注漿系統(tǒng)液壓的結(jié)構(gòu)和工作原理進行詳細分析，并結(jié)合工程實際，闡述該液壓系統(tǒng)故障的原因及處理措施。

盾構(gòu)機同步注漿液壓系統(tǒng)故障

液壓傳動系統(tǒng)具有重量輕、體積小、運動慣性小、反應速度快等優(yōu)點。當采用電液聯(lián)合控制后，它也容易實現(xiàn)機器的自動化。盾構(gòu)機的推進系統(tǒng)、管片拼裝系統(tǒng)等重要機構(gòu)，都是采取液壓驅(qū)動的。但是，盾構(gòu)機液壓系統(tǒng)裝機功率大，元件眾多，液控關系復雜。本文以盾構(gòu)機注漿液壓系統(tǒng)中的一個管路為對象進行分析，旨在幫助讀者了解其工作過程，并能順利排除注漿系統(tǒng)的故障。

1　注漿系統(tǒng)液壓組成

同步注漿系統(tǒng)采用開式循環(huán)液壓系統(tǒng)，其內(nèi)部閥組通過系統(tǒng)壓力自動邏輯換向控制整個系統(tǒng)。系統(tǒng)的主要組成有液壓泵站、過濾系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和執(zhí)行元件。

液壓泵站：液壓泵站的動力源是一臺30kW的電機。該液壓泵是柱塞式變量泵。

過濾系統(tǒng)：過濾系統(tǒng)由濾芯和傳感器組成，但濾芯過臟時，傳感器會傳給PLC信號，PLC內(nèi)部計算處理后會在主控室控制屏上顯示濾芯故障并報警。

控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)分為兩部分，一是注漿主油缸的控制系統(tǒng)，二是連續(xù)進出料閥門控制系統(tǒng)。

執(zhí)行元件：每個注漿泵上有3個液壓缸，一個是注漿主油缸，負責泵送砂漿；另兩個是液壓缸，負責進料門和出料門的開啟和關閉。

液壓原理圖，如圖1所示。

圖1　液壓原理圖

2　工作過程分析

控制注漿主油缸的壓力油，經(jīng)電比例調(diào)速閥調(diào)整后由P口進入，到達插裝閥2，經(jīng)閥芯的節(jié)流孔到達手動或電磁控制的三位四通換向閥1。控制進料提升閥和出料提升閥的壓力油，由30kW電機驅(qū)動恒壓變量柱塞泵直接供油。

手動或電控換向閥1使之上位導通，經(jīng)換向閥1出來的壓力油到達換向閥3、9的控制端口，使其下位導通，同時該壓力油經(jīng)過單向閥組5到達換向閥8的控制端口，使之左位導通，使驅(qū)動進料提升閥和出料提升閥的主油路接通，并到達換向閥10的位置。此時，換向閥10上位導通，主油路進入進料提升閥的無桿腔和出料提升閥的有桿腔，即進料口關閉，出料口打開。由A2端口出來的壓力油經(jīng)調(diào)速閥后，到達換向閥4的控制油口，使之上位導通，經(jīng)電比例調(diào)速閥調(diào)整流量恒定的壓力油進入到注漿主油缸無桿腔，使活塞左移，開始打漿。當活塞左移到k3位置時，壓力油進入插裝閥6的ZS2端口。此時，由于ZS1連通油箱無油壓，該壓力油經(jīng)插裝閥出來后，再經(jīng)過換向閥9的下位到達換向閥10的控制油口，推動10閥芯上移，使之下位導通。此時，進料提升閥的有桿腔和出料提升閥的無桿腔開始供油，即進料口開始打開，出料口開始關閉。經(jīng)換向后壓力油由B2流出經(jīng)調(diào)速閥11后到達換向閥4的控制油口，推動4的閥芯上移，使下位導通，注漿主油缸開始回收。當主油缸的活塞走至k2油口時，壓力油經(jīng)插裝閥5流向換向閥9，再到達換向閥10的控制油口，使進料提升閥開始關閉，出料提升閥開始打開。至此，完成一個注漿工作循環(huán)。

如果將手動或電控換向閥置于下位，則注漿泵將進入反打模式。此時，壓力油是換向閥3、9上位導通，使得主油缸在回收時進料提升閥關閉，出料提升閥打開，出料管中的清洗液被吸入主油缸。換向后，進料提升閥打開，出料提升閥關閉，主油缸將清洗液打入儲漿罐中，完成對注漿系統(tǒng)的清洗。

3　故障現(xiàn)象與分析

某施工現(xiàn)場在注漿過程中發(fā)現(xiàn)注漿量少于實際設定值，一開始認為是注漿管路堵塞造成的。但是，經(jīng)過沖洗管路后仍然有注漿量不足的問題。排查后得知，故障原因是在打漿時出料提升閥不能完全開啟。經(jīng)過對液壓原理分析后，將出料提升閥的控制回路中的調(diào)速閥11、12拆下清洗。在清洗過程中發(fā)現(xiàn)，由于雜質(zhì)造成調(diào)速閥流量減小，使得打漿時，出料提升閥與主油缸動作不同步而造成注漿量不足。

［1］張志國.淺議盾構(gòu)同步注漿施工［J］.中小企業(yè)管理與科技旬刊，2008，（11）：142-144.

［2］侯會喜.液壓與氣動技術(shù)［M］.北京：北京理工大學出版社，2010.

AnalysisandApplicationofHydraulicWorking Principle of Shield Machine Grouting System

CHANG Huajie
（In group workers University，Luoyang 471009）

In this paper，the structure and working principle of the hydraulic system of the shield machine is analyzed in detail，and combined with the engineering practice，this paper expounds the causes and treatment measures of the hydraulic system fault.

shieldmachine，synchronousgroutinghydraulic system，fault