一种大直径盾构机注脂泵的泵送压力设定值计算方法与流程

本发明涉及大直径盾构施工，具体涉及一种大直径盾构机注脂泵的泵送压力设定值计算方法。

背景技术：

1、近年来随着我国越江海交通隧道的发展建设，水下盾构隧道出现超高水压、长距离和大直径等突出特点，工程水文地质条件复杂多变，加上抗震以及重要交通干线使命和百年服役期的要求，使得既有设计施工的基础理论和技术面临诸多新问题和挑战。

2、盾尾密封系统主要由盾尾刷和耐水压密封油脂构成，工程中遇到盾尾渗漏水时一般会加大油脂的注入压力和注入量。通常所述的油脂压力是指油脂的泵送压力，并非油脂腔内的注入压力，二者之间的关系只能定性判断，无法精确判断注入压力与泵送压力的差值。关于盾尾密封油脂注入方面，相关技术多集中于注入系统改进及其工作性能优化等，缺少油脂在管路流动过程中的能量损失计算方法，无法准确获取油脂腔的注入压力值，只能凭经验设定油脂泵的泵送压力，因此，大直径盾构机注脂泵的泵送压力设定值计算方法成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种大直径盾构机注脂泵的泵送压力设定值计算方法，填补了盾构机油脂泵的泵送压力设定值计算方法的空白，避免以往施工人员凭借经验进行油脂泵送压力值设定的错误，以此来防止油脂腔内注入压力过大或过小所造成的油脂浪费或盾尾击穿。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种大直径盾构机注脂泵的泵送压力设定值计算方法，包括如下步骤：

4、a、确定盾尾油脂腔所需注入压力值；

5、b、确定密封油脂性能参数、油脂管路尺寸及注脂孔位置信息；

6、c、确定油脂注入过程中压力损失的组成部分；

7、d、进行油脂管路中压力损失计算公式推导；

8、e、结合步骤a中油脂腔所需注入压力值，计算油脂泵的泵送压力设定值。

9、进一步的，在步骤c中，所述油脂注入过程中压力损失的组成部分包括管路阻力损失及高度损失。

10、进一步的，所述管路阻力损失包括沿程损失和局部损失；

11、所述油脂泵的泵送压力设定值计算公式为：

12、（1）。

13、进一步的，在步骤b中，所述密封油脂性能参数、油脂管路尺寸及注脂孔位置信息包括油脂密度、动力黏度、管路中的油脂平均流速、管路长度、管路截面直径、油脂注入口与泵送口的垂直高度差。

14、进一步的，沿程压力损失的计算公式为：

15、（2）

16、式中，为沿程阻力损失系数。

17、进一步的，沿程阻力损失系数采用blasince公式计算：

18、（3）

19、式中，为油脂的雷诺数；

20、油脂的雷诺数计算公式为：

21、（4）

22、式中，为运动黏度,单位为m2/s；

23、运动黏度与动力黏度的关系为：

24、（5）

25、式中，为动力黏度，单位为pa·s；

26、将式（3）、（4）、（5）代入式（2），得沿程压力损失计算公式为：

27、（6）。

28、进一步的，局部压力损失的计算公式为：

29、（7）

30、式中，为局部压力损失系数，直角弯头取0.9~1.2，油脂注入口取0.5、出口取1.0、直角弯管取0.12。

31、进一步的，高度损失的计算公式为：

32、（8）

33、式中，g为重力系数。

34、进一步的，根据盾构机注脂系统的特点，压力局部损失系数考虑成管路非直线性损失、注脂管嵌入盾壳处的直角弯管损失、注入口前的直角弯头损失和油脂注入口损失四部分，其中，将管路非直线性损失系数保守按照直角弯管取值为0.12；总局部损失系数为：

35、（9）；

36、将式（6）、（7）、（8）、（9）代入式（1）中，得油脂泵的泵送压力设定值计算公式为：

37、（10）。

38、进一步的，在步骤a中，所述盾尾油脂腔所需的注入压力值需综合考虑盾尾注浆压力、水土压力及盾尾刷工作性能进行确定。

39、本发明与现有技术相比所取得的有益效果如下：

40、1、本发明提出的油脂泵的泵送压力设定值计算方法可以建立起油脂腔的注入压力与油脂泵的泵送压力之间的压力关系，弥补了油脂泵送压力设定无理论依据指导的空白。避免以往施工人员凭借经验进行油脂压力值设定的错误，以此来防止油脂腔内注入压力过大或过小所造成的油脂浪费或盾尾击穿。根据现场情况确定的油脂腔注入压力值，利用该方法计算出注脂压力泵的泵送压力，可以精确控制密封腔内的油脂压力值，为盾尾密封的安全工作提供理论依据；

41、2、本发明提出的计算方法简单，用一个关系式即可计算满足油脂腔注入压力的泵送压力预设值；

42、3、相较于已有的注脂系统，本发明系统地阐述了注脂压力损失产生的原因，对后续注脂系统的改进提供一定参考。

技术特征：

1.一种大直径盾构机注脂泵的泵送压力设定值计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的泵送压力设定值计算方法，其特征在于，在步骤c中，所述油脂注入过程中压力损失的组成部分包括管路阻力损失及高度损失。

3.根据权利要求2所述的泵送压力设定值计算方法，其特征在于，所述管路阻力损失包括沿程损失和局部损失；

4.根据权利要求3所述的泵送压力设定值计算方法，其特征在于，在步骤b中，所述密封油脂性能参数、油脂管路尺寸及注脂孔位置信息包括油脂密度、动力黏度、管路中的油脂平均流速、管路长度、管路截面直径、油脂注入口与泵送口的垂直高度差。

5.根据权利要求4所述的泵送压力设定值计算方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的泵送压力设定值计算方法，其特征在于，沿程阻力损失系数采用blasince公式计算：

7.根据权利要求6所述的泵送压力设定值计算方法，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的泵送压力设定值计算方法，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的泵送压力设定值计算方法，其特征在于，

10.根据权利要求1-9任一项所述的泵送压力设定值计算方法，其特征在于，

技术总结本发明要解决的技术问题是提供一种大直径盾构机注脂泵的泵送压力设定值计算方法，填补了盾构机油脂泵的泵送压力设定值计算方法的空白，避免以往施工人员凭借经验进行油脂泵送压力值设定的错误，以此来防止油脂腔内注入压力过大或过小所造成的油脂浪费或盾尾击穿，其主要包括步骤，确定盾尾油脂腔所需注入压力值；确定密封油脂性能参数、油脂管路尺寸及注脂孔位置信息；确定油脂注入过程中压力损失的组成部分；进行油脂管路中压力损失计算公式推导；计算油脂泵的泵送压力设定值。技术研发人员：张哲,唐辉明,历朋林,杜昌言,王超,杨青林,贺小宾,陈建福,舒计城受保护的技术使用者：中铁十四局集团大盾构工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5