盾構(gòu)機內(nèi)循環(huán)水自動反沖洗裝置的應(yīng)用研究

劉永剛

摘? 要：文章主要介紹了盾構(gòu)機內(nèi)循環(huán)水自動反沖洗、自動補水和補壓裝置。實現(xiàn)了盾構(gòu)機內(nèi)循環(huán)水的自動清潔，自動調(diào)壓，自動補水的控制。本系統(tǒng)解決了由于盾構(gòu)機長時間運行，造成盾構(gòu)機內(nèi)部水源污染，對電氣元件造成損壞，管路堵塞等問題，為盾構(gòu)機的可靠施工提供保障。

關(guān)鍵詞：自動反沖洗;自動調(diào)壓;自動補水

中圖分類號：U455.3 文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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)機使用過程中，掘進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)機內(nèi)液壓系統(tǒng)、主驅(qū)動部分及配電柜內(nèi)電器部件等往往會產(chǎn)生大量的熱量，使電機、泵等設(shè)備及隧道內(nèi)的環(huán)境溫度升高，一旦溫度過高，會造成設(shè)備損壞和人員危險，所以，必須采取措施使其及時冷卻[2]。盾構(gòu)機功率比較大，大部分電機都是水冷電機。為了更好地對電機冷卻，并且防止外部來的水被污染，對盾構(gòu)機的管路，電氣元件，換熱片等造成污染。盾構(gòu)機的內(nèi)部都有內(nèi)循環(huán)水作為電機冷卻用水。目前的內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)存在以下缺點：內(nèi)循環(huán)水重復(fù)利用，由于管路內(nèi)部的污染，長時間運行之后，會對整個的內(nèi)循環(huán)水產(chǎn)生一些雜質(zhì)。產(chǎn)生的雜質(zhì)不能及時排除掉，容易對換熱片，電氣元件造成堵塞，損壞。目前大部分內(nèi)循環(huán)水電機都是直接啟動，不是變頻啟動，當(dāng)管路由于堵塞，造成壓力高時，不能及時調(diào)節(jié)泵的出口壓力。本文設(shè)計一套智能盾構(gòu)機內(nèi)循環(huán)水自動反沖洗裝置，解決了由于盾構(gòu)機長時間運行，造成盾構(gòu)機內(nèi)部水源污染，對電氣元件造成損壞，管路堵塞等問題，為盾構(gòu)機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)機泡沫自動控制系統(tǒng)硬件主要由輸入信號、輸出信號、變頻器、控制器、顯示屏部分組成。各部分功能如下：

（1）輸入信號部分：包括反沖洗進口壓力傳感器，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。

反沖洗進口壓力傳感器，反沖洗出口壓力傳感器，主要負責(zé)采集自動反沖洗裝置的輸入，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）輸出信號部分：包括自動加水閥，反沖洗電磁閥1，反沖洗電磁閥2，內(nèi)循環(huán)水電機變頻器。

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

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

內(nèi)循環(huán)水電機變頻器用于調(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。

（4）控制器部分：主控制器是整個控制系統(tǒng)的核心部分，主要對現(xiàn)場采集到的信號進行計算，并通過控制鍵盤進行控制，最后經(jīng)過變頻器、接觸器、電磁閥等執(zhí)行機構(gòu)進行相應(yīng)的控制。

（5）監(jiān)控部分：主要負責(zé)現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)視，傳感器實時數(shù)據(jù)和報警信息的顯示、存儲及查看。

3 工作原理

整個盾構(gòu)機內(nèi)循環(huán)自動反沖洗裝置分為壓差模式，時間模式，壓差-時間間隔控制模式。

3.1 壓差控制

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

當(dāng)連續(xù)反沖洗兩個循環(huán)，入口點與出口點壓力差仍大于30bar，且時間持續(xù)30s以上時，反沖洗過濾站發(fā)出聲光報警。并記錄報警時間和過濾器的進出口壓力。

3.2 時間控制

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

3.3 壓差-時間間隔控制

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

3.4 自動補水控制

根據(jù)內(nèi)循環(huán)水箱的液位，自動加水閥能自動進行開啟控制，控制水箱的液位在合理的液位。

3.5 自動補壓，補流量控制

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

4 結(jié)論

本論文通過內(nèi)循環(huán)水自動反沖洗裝置，自動補水裝置，實現(xiàn)了盾構(gòu)機內(nèi)部水源污染，電氣元件損壞，管路堵塞問題，為盾構(gòu)機的可靠施工提供保障。

參考文獻：

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[2]牟映潔，胡廣權(quán)，柳艷清.盾構(gòu)機工業(yè)水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計[J].隧道建設(shè)，2012，6（32）：907-910.

[3]耿澤昕，等.液壓支架乳化液高壓反沖洗過濾站自動控制系統(tǒng)開發(fā)[J].煤礦機械，2015（12）：178-182.