一种盾构机超高压水射流泵组装置控制系统的制作方法

本发明涉及盾构机辅助破岩高压水射流，具体涉及一种盾构机超高压水射流泵组装置控制系统。

背景技术：

1、近年来，随着我国地下轨道交通建设的迅速发展，大量的大中型城市构建了由多条地铁线路构成的城市地下轨道交通网络，盾构法隧道开挖技术以其安全、快速、环境影响小、机械化施工等特点，成为了城市地下轨道交通网络建设的不二选择。然而在采用盾构法施工时，盾构机时常会遭遇各类地下障碍物，其中以高强度、高磨蚀性硬岩、桩基、地下连续墙等最为常见。常规盾构机面对这类地下障碍物会造成刀盘、刀具异常损坏、卡机等工程问题，安全性低、施工速度慢，会拖延项目工期，给工程带来较大的经济成本和时间成本。

2、上述问题主要是因为传统盾构机破岩和切桩能力不足，为了解决传统盾构机破岩和切桩能力不足的难题，超高压水射流系统破岩切桩的思路被提出，利用超高压水射流系统进行辅助破岩，超高压水射流泵装置作为整个高压水射流系统的核心，当需要多组超高压水泵组同时工作时，需要超高压水泵组装置的控制系统实现对水压的控制，目前是通过定频电机进行控制超高压水泵使水进行升压，但是这种控制系统设计不合理，超高压水泵压力从0mpa升到280mpa会引起较大的压力波动，即在超高压工作时会产生较大的压力波动，会对整个水射流系统造成冲击，同时会对整个盾构施工过程带来风险。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种盾构机超高压水射流泵组装置控制系统，以解决目前超压泵水射流泵装置中不合理控制系统，在超高压工作时产生较大的压力波动，会对水射流系统造成冲击和对整个盾构施工带来风险的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种盾构机超高压水射流泵组装置控制系统，包括：低压供水装置、过滤装置、超高压水泵组、高压软管、压力传感器和控制器，所述低压供水装置、过滤装置、超高压水泵组、高压软管依次连通，所述超高压水泵组数量有多个，多个所述超高压水泵组之间相互并联，所述超高压水泵组的出口处设有先导式溢流阀，所述先导式溢流阀用于控制超高压水泵组的水流出口压力，所述压力传感器用于测量超高压水泵组的水流出口压力，所述先导式溢流阀位于压力传感器和超高压水泵组之间，所述先导式溢流阀、压力传感器和超高压水泵组的超高压水泵控制件均与控制器电连接。

3、本方案的原理：水流依次通过低压供水装置、过滤装置、超高压水泵组和高压软管输送盾构机的刀盘中，然后通过喷射装置喷射到掌子面上进行辅助破岩，压力传感器实时监测超压泵组的水流出口压力，控制器根据压力值进行控制超高泵组的相关设备运行参数和先导式溢流阀，以保障切割水流的压力达到预设值，同时在先导式溢流阀处再次控制水压，减少切割水流的压力波动。

4、本方案优点：本方案通过超高压水泵组初步调整水压和水流量，再利用先导式溢流阀再次调整水压，确保水压达到预设水压，减少切割水流的波动；可大大降低启动控制过程中的压力波动，而且可以保护各个元器件不被损坏，在保证破岩、切桩效果的情况下降低了施工风险，保证了盾构机掘进的顺利进行；可将多组超高压泵组并联汇成一路出口增大超高压水射流系统的总流量，可以对切割水流的流量进行调控。

5、优选的，所述低压供水装置包括供水箱和供水泵，所述供水箱通过供水泵向过滤装置内供水，所述供水箱通过供水管与水源连通。水通过供水管进入到供水箱内，供水泵将供水箱中的水抽取到过滤装置中。

6、优选的，所述供水箱内设有液位传感器，所述液位传感器用于监测供水箱内液位，所述供水管上设有控制进水的气动阀门，所述液位传感器和气动阀门均与控制器电连接。通过液位传感器实时监测供水箱内液位，控制器通过液位传感器的数值控制气动阀门开启和关闭，向供水箱内及时添加水。

7、优选的，所述供水管出口端位于供水箱内底部。减少水流与空气接触，减少水流携带的空气量，避免影响到水流的增压速度和增压效果。

8、优选的，所述过滤装置包括过滤器、第一压力表和第二压力表，所述第一压力表和第二压力表分别用于监测过滤器进出口处压力。通过监测过滤器的进出口压力，可通过两者差值判断水流中的杂质是否过多或者发生堵塞，从而对供水水源进行更换过滤或者更换过滤器的滤芯。

9、作为一种改进，所述过滤器上安装有压差发讯器，所述压差发讯器位于第一压力表和第二压力表之间。这样在过滤器堵塞时会发出报警信号，及时清洗更换滤芯。

10、作为一种改进，所述超高压水泵组包括超高压水泵和变频电机，所述变频电机用于控制超高压水泵的转速和流量，所述变频电机与控制器电连接，所述超高压水泵与高压软管连通，所述先导式溢流阀设置在超高压水泵与高压软管连通的连通管道上。采用变频电机，超高压水泵转速可以逐级提高。

11、优选的，所述超高压水泵与高压软管的连通管道上均设有单向阀，所述单向阀的导通方向为从超高压水泵到高压软管。

12、作为一种改进，所述超高压水泵与高压软管的连通管道上设有第三压力表，所述单向阀位于第三压力表和先导式溢流阀之间。第三压力表可以方便工作人员进行查看数据，压力传感器方便将压力数据上传至控制系统，同时进行两次测量连通管道上的压力数据，使得压力数据更加准确。

13、作为一种改进，所述超高压水泵组包括第一超高压水泵组和第二超高压水泵组，所述第一超高压水泵组的先导式溢流阀的溢流通道与第二超高压水泵组的超高压水泵进水口连通，所述第二超高压水泵组的先导式溢流阀的溢流通道与第一超高压水泵组的超高压水泵进水口连通。这样可以设置另一泵组的转速较低，避免能量浪费，同时可节约水资源。

技术特征：

1.一种盾构机超高压水射流泵组装置控制系统，其特征在于，包括：低压供水装置、过滤装置、超高压水泵组、高压软管、压力传感器和控制器，所述低压供水装置、过滤装置、超高压水泵组、高压软管依次连通，所述超高压水泵组数量有多个，多个所述超高压水泵组之间相互并联，所述超高压水泵组的出口处设有先导式溢流阀，所述先导式溢流阀用于控制超高压水泵组的水流出口压力，所述压力传感器用于测量超高压水泵组的水流出口压力，所述先导式溢流阀位于压力传感器和超高压水泵组之间，所述先导式溢流阀、压力传感器和超高压水泵组的超高压水泵控制件均与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种盾构机超高压水射流泵组装置控制系统，其特征在于：所述低压供水装置包括供水箱和供水泵，所述供水箱通过供水泵向过滤装置内供水，所述供水箱通过供水管与水源连通。

3.根据权利要求2所述的一种盾构机超高压水射流泵组装置控制系统，其特征在于：所述供水箱内设有液位传感器，所述液位传感器用于监测供水箱内液位，所述供水管上设有控制进水的气动阀门，所述液位传感器和气动阀门均与控制器电连接。

4.根据权利要求2所述的一种盾构机超高压水射流泵组装置控制系统，其特征在于：所述供水管出口端位于供水箱内底部。

5.根据权利要求2所述的一种盾构机超高压水射流泵组装置控制系统，其特征在于：所述过滤装置包括过滤器、第一压力表和第二压力表，所述第一压力表和第二压力表分别用于监测过滤器进出口处压力。

6.根据权利要求5所述的一种盾构机超高压水射流泵组装置控制系统，其特征在于：所述过滤器上安装有压差发讯器，所述压差发讯器位于第一压力表和第二压力表之间。

7.根据权利要求1所述的一种盾构机超高压水射流泵组装置控制系统，其特征在于：所述超高压水泵组包括超高压水泵和变频电机，所述变频电机用于控制超高压水泵的转速和流量，所述变频电机与控制器电连接，所述超高压水泵与高压软管连通，所述先导式溢流阀设置在超高压水泵与高压软管连通的连通管道上。

8.根据权利要求7所述的一种盾构机超高压水射流泵组装置控制系统，其特征在于：所述超高压水泵与高压软管的连通管道上均设有单向阀，所述单向阀的导通方向为从超高压水泵到高压软管。

9.根据权利要求8所述的一种盾构机超高压水射流泵组装置控制系统，其特征在于：所述超高压水泵与高压软管的连通管道上设有第三压力表，所述单向阀位于第三压力表和先导式溢流阀之间。

10.根据权利要求1所述的一种盾构机超高压水射流泵组装置控制系统，其特征在于：所述超高压水泵组包括第一超高压水泵组和第二超高压水泵组，所述第一超高压水泵组的先导式溢流阀的溢流通道与第二超高压水泵组的超高压水泵进水口连通，所述第二超高压水泵组的先导式溢流阀的溢流通道与第一超高压水泵组的超高压水泵进水口连通。

技术总结本发明涉及盾构机辅助破岩高压水射流技术领域，公开了一种盾构机超高压水射流泵组装置控制系统，包括：低压供水装置、过滤装置、超高压水泵组、高压软管、压力传感器和控制器，低压供水装置、过滤装置、超高压水泵组、高压软管依次连通，超高压水泵组数量有多个，多个超高压水泵组之间相互并联，超高压水泵组的出口处设有先导式溢流阀，先导式溢流阀用于控制超高压水泵组的水流出口压力，压力传感器用于测量超高压水泵组的水流出口压力，先导式溢流阀、压力传感器和超高压水泵组的超高压水泵控制件均与控制器电连接。本方案通过超高压水泵组初步调整水压，先导式溢流阀再次调整水压，大大降低了启动控制过程中的压力波动。技术研发人员：魏顺华,许京伟,于普涟,邓小杰,邱健受保护的技术使用者：济南重工集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10