盾构机推拼同步推进系统的阀控方法及系统

技术领域

本发明涉及盾构施工工程领域，特指一种盾构机推拼同步推进系统的阀控方法及系统。

背景技术

在现代化都市建设过程中，盾构法施工因为机械化程度高、工作环境安全、工作人员劳动强度低、施工速度快、对地面结构与周围影响小、地下水位可保持等数个优势，而逐步占据施工领域的主导地位。随着隧道建设本身向大直径、长距离、多功能的方向拓展，盾构机也以成本低廉化、施工高效化、寿命长久化、过程安全化的核心进行优化升级。

为了提升施工效率，同步推拼技术作为一种新型技术被引入了新盾构的设计中。同步推拼施工法的特征就是在盾构主机推进的同时进行管片的拼装，通过将两种施工过程进行重叠从而达到施工效率提升的效果。

运用同步推拼技术的盾构机可大致分为单推进系统类型与双推进系统类型。对于超大直径盾构，单推进系统结构有着更好的成本优势与尺寸优势。而单推进系统结构的盾构机想要实现同步推拼施工，相比起传统盾构，需要具备以下几个能力：全油缸推进模式转变成缺块油缸推进模式，不参与推进的油缸可自由伸缩；任何推进模式与模式转换过程中，盾构主机本身的工作状态基本不变，推进姿势维持在基准区间内，推进速度稳定在设计范围内。

现有的盾构机上为各推进油缸配置独立的动力源，通过控制各个动力源来实现对应的推进油缸的控制，如此虽然能够实现同步推拼，但其动力源的数量较多，结构设计复杂，成本也较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种盾构机推拼同步推进系统的阀控方法及系统，解决现有的盾构机为每一个压力分区内推进油缸组成不能灵活改变的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种盾构机推拼同步推进系统的阀控方法，所述盾构机上设有多个推进油缸，所述阀控方法包括如下步骤：

提供控制阀，为每一推进油缸配置一对应的控制阀；

提供液压泵，将所述液压泵通过管路分别与各推进油缸处设置的控制阀连接，通过所述液压泵为各推进油缸提供动力；

在盾构机处于推拼同步状态时，获取所述推进系统输出的推进指令，所获取的推进指令包括推进油缸的编号信息及与推进油缸所对应的压力目标值；以及

根据所述推进指令中的压力目标值调节推进油缸处的控制阀，从而实现调节各推进油缸处的推进压力。

本发明为推进油缸配置独立的控制阀，通过对各控制阀进行控制使得盾构机的推进压力可控，且各推进油缸的推进压力可独立进行控制，能够满足同步推拼的施工需求。本发明的阀控方法只需设置一个液压泵，结构设计简单，安装方便，且控制阀的价格低廉，成本低。

本发明盾构机推拼同步推进系统的阀控方法的进一步改进在于，还包括：

实时采集各推进油缸的压力对应形成压力数据并予以显示。

本发明盾构机推拼同步推进系统的阀控方法的进一步改进在于，还包括：

实时采集各推进油缸的速度对应形成速度数据并予以显示。

本发明盾构机推拼同步推进系统的阀控方法的进一步改进在于，所述控制阀为比例减压阀或比例溢流阀。

本发明盾构机推拼同步推进系统的阀控方法的进一步改进在于，在所述盾构机处于推拼同步状态时，所述推进系统根据需回缩的推进油缸计算得出其余的推进油缸的推进压力，进而利用推进压力计算得到对应的压力目标值并形成对应的推进指令。

本发明还提供了一种盾构机推拼同步推进系统的阀控系统，所述盾构机上设有多个推进油缸，所述阀控系统包括：

配置于每一推进油缸处的控制阀；

与各推进油缸处的控制阀均连接的液压泵，通过所述液压泵为各推进油缸提供动力；

与各控制阀及所述推进系统通信连接的处理单元，所述处理单元用于在盾构机处于推拼同步状态时，获取所述推进系统输出的推进指令，所获取的推进指令包括推进油缸的编号信息及与推进油缸所对应的压力目标值；所述处理单元还用于根据所述推进指令中的压力目标值调节推进油缸处的控制阀，从而实现了调节各推进油缸处的推进压力。

本发明盾构机推拼同步推进系统的阀控系统的进一步改进在于，还包括安装于所述推进油缸上的压力传感器，用于实时采集所述推进油缸的压力对应形成压力数据；

所述压力传感器与所述处理单元通信连接，所述处理单元接收所述压力传感器发送的压力数据并予以显示。

本发明盾构机推拼同步推进系统的阀控系统的进一步改进在于，还包括安装于所述推进油缸上的速度传感器，用于实时采集所述推进油缸的速度对应形成速度数据；

所述速度传感器与所述处理单元通信连接，所述处理单元接收所述速度传感器发送的速度数据并予以显示。

本发明盾构机推拼同步推进系统的阀控系统的进一步改进在于，所述控制阀为比例减压阀或比例溢流阀。

本发明盾构机推拼同步推进系统的阀控系统的进一步改进在于，在所述盾构机处于推拼同步状态时，所述推进系统用于根据需回缩的推进油缸计算得出其余的推进油缸的推进压力，进而利用推进压力计算得到对应的压力目标值并形成对应的推进指令。

附图说明

图1为本发明盾构机推拼同步推进系统的阀控系统的系统图。

图2为本发明盾构机推拼同步推进系统的阀控方法的流程图。

图3为本发明盾构机推拼同步推进系统的阀控方法及系统所应用的盾构机及推进油缸的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参阅图1，本发明提供了一种盾构机推拼同步推进系统的阀控方法及系统，用于解决现有盾构机每一个压力分区内推进油缸组成不能灵活改变的问题。本发明的阀控方法及系统通过设置液压泵及多个控制阀，在结构上，能够简化连接线路，使得结构连接简单方便操作，还能够降低成本。控制阀及液压泵的设计，使得推进油缸能够独立的进行压力控制，增强了压力可控性与变化能力，可满足同步推拼施工需求。下面结合附图对本发明盾构机推拼同步推进系统的阀控方法及系统进行说明。

参阅图1，显示了本发明盾构机推拼同步推进系统的阀控系统的系统图。下面结合图1，对本发明盾构机推拼同步推进系统的阀控系统进行说明。

如图1所示，本发明的盾构机推拼同步推进系统的阀控系统用于调控推进油缸的推进压力，结合图3所示，盾构机10上设有多个推进油缸11，多个推进油缸11在盾构机10的盾尾处沿环向间隔设置。本发明的泵控系统不仅适用于圆形盾构机的推进油缸的自由控制，同样适用于其他形状的盾构机的推进油缸的控制，比如类矩形盾构机。

本发明的阀控系统包括多个控制阀21、液压泵22以及处理单元23，控制阀21配置于每一推进油缸11处，该控制阀21与推进油缸11一一对应连接，控制阀21的数量与推进油缸11的数量相一致；液压泵22为一个，液压泵22与各推进油缸11处的控制阀21均连接，通过液压泵22为各推进油缸提供动力，较佳地液压泵22的输出压力恒定。处理单元23与各控制阀21及推进系统通信连接，处理单元23用于在盾构机10处于推拼同步状态时，获取推进系统输出的推进指令，所获取的推进指令包括推进油缸11的编号信息以及与推进油缸11相匹配的压力目标值；处理单元23还用于根据推进指令中的压力目标值调节推进油缸11处的控制阀，从而实现了调节各推进油缸11处的推进压力。

本发明的阀控系统通过为每一推进油缸设置单独的控制阀，通过控制阀来实现推进油缸的压力控制，能够实现推进油缸的压力的独立控制，进而实现了盾构机在推拼同步时各推进油缸的分区数量及方式的自由变化，增强了推进油缸压力的可控性与变化能力，可满足同步推拼施工需求。

盾构机的推拼同步是指盾构机在推进的同时进行后方管片的拼装，为便于管片的拼装，需要回缩部分推进油缸以形成拼装空间，其余的推进油缸继续推进使得盾构机能够保持向前推进。由于回缩油缸的位置是对应拼装区域而定的，所以各推进油缸的推拼同步模式中的推进压力是非固定的，是不断变化的，故，为每一推进油缸配置一个控制阀，使得推进油缸的可控性增加。

在本发明的一种具体实施方式中，本发明的阀控系统还包括安装于推进油缸11上的压力传感器24，压力传感器24用于实时推进油缸11的压力对应形成压力数据，每一推进油缸11处均安装一个压力传感器24，各压力传感器24均与处理单元23通信连接，处理单元23接收各压力传感器24发送的压力数据，并将压力数据予以显示。处理单元23将接收到的压力数据进行实时显示，实现了泵控系统的实时反馈，可便于操作人员实时查看各推进油缸的压力情况，能够直观且及时的了解实际施工情况。

较佳地，处理单元23还用于将接收到的压力数据进行存储，以便于后续对压力数据进行统计分析。

在本发明的一种具体实施方式中，本发明的阀控系统还包括安装于推进油缸11上的速度传感器，该速度传感器用于实时采集推进油缸11的速度对应形成速度数据，每一推进油缸11处均安装一个速度传感器，各速度传感器均与处理单元23连接，处理单元23接收各速度传感器发送的速度数据，并将速度数据予以显示。处理单元23将接收到的速度数据进行实时显示，实现了泵控系统的实时反馈，可便于操作人员实施查看各推进油缸的速度情况，能够直观且及时的了解实际施工情况。

较佳地，处理单元23还用于将接收到速度数据进行存储，以便于后续对速度数据进行统计分析。

本发明的阀控系统实现了对每个推进油缸的速度及压力的实时采集及显示，形成了有效且及时的正反馈。

在本发明的一种具体实施方式中，控制阀21为比例减压阀或比例溢流阀。

处理单元23通过电信号控制比例减压阀的开度，使得通过比例减压阀的液压油的压力与推进油缸所需的压力目标值相一致，实现了调节推进油缸的推进压力。较佳地，在阀控系统中存储有液压油压力和信号强度的关系对照表，处理单元23接收到推进指令，利用推进指令中的压力目标值查找得到对应的信号强度以形成电信号发送给控制阀21，通过电信号的强度来实现控制阀的开度调节，从而调节了自控制阀处流出的液压油的压力，从而调节了推进油缸的推进压力。

在本发明的一种具体实施方式中，在盾构机处于推拼同步状态时，推进系统用于根据需回缩的推进油缸计算得出其余的推进油缸的推进压力，进而利用推进压力计算得到对应的压力目标值并形成对应的推进指令。

具体地，推进系统对各推进油缸进行编号，即为每一推进油缸设置一对应的编号形成编号信息，每一推进油缸的编号信息是唯一的，利用编号信息可标识推进油缸。在确定好管片的拼装区域之后，推进系统利用管片的拼装区域可得到对应拼装区域的推进油缸的编号信息，此时该些推进油缸需呈回缩状态，以留出拼装管片的空间。推进系统以回缩的推进油缸为基础，对其余的推进油缸进行分区，进而在根据盾构机掘进施工的总推力计算得出各个区域的目标推力作为推进压力，利用推进压力计算得到对应的推进油缸所需的压力目标值，再将各区域内的推进油缸的编号信息与压力目标值相关联从而形成推进指令，并将推进指令发送给阀控系统的处理单元。

在一较佳实施方式中，推进系统可采用专利申请号为202010720677.8，发明创造名称为推拼同步模式下盾构推进系统顶力分配计算方法中公开的计算方法得到各千斤顶的推进压力。

本发明的阀控系统通过处理单元输出信号来控制每个推进油缸处的控制阀的开度，从而控制该推进油缸的推进压力，从而控制了总推进压力的上限值，还对每个推进油缸的速度及压力进行了实时采集及显示，实现了每一推进油缸的独立控制，增加了推进压力的可控性，使得推进油缸的压力分区数量及方式能够自由变化，可满足同步推拼施工需求。

本发明还提供了一种盾构机推拼同步推进系统的阀控方法，下面对该阀控方法进行说明。

如图2所示，本发明的阀控方法用于实现控制盾构机的推进压力，盾构机上设有多个推进油缸，本发明的阀控方法包括如下步骤：

执行步骤S101，提供控制阀，为每一推进油缸配置一对应的控制阀；接着执行步骤S102；

执行步骤S102，提供液压泵，将液压泵通过管路分别与各推进油缸处设置的控制阀连接，通过液压泵为各推进油缸提供动力；接着执行步骤S103；

执行步骤S103，在盾构机处于推拼同步状态时，获取推进系统输出的推进指令，所获取的推进指令包括推进油缸的编号信息及推进油缸所对应的压力目标值；接着执行步骤S104；

执行步骤S104，根据推进指令中的压力目标值调节推进油缸处的控制阀，从而实现调节各推进油缸处的推进压力。

本发明为推进油缸配置独立的控制阀，通过对各控制阀进行控制使得盾构机的推进压力可控，且各推进油缸的推进压力可独立进行控制，能够满足同步推拼的施工需求。本发明的阀控方法只需设置一个液压泵，结构设计简单，安装方便，且控制阀的价格低廉，成本低。

在本发明的一种具体实施方式中，本发明的阀控方法还包括：

实时采集各推进油缸的压力对应形成压力数据并予以显示。在实时采集各推进油缸的压力形成压力数据时，还对压力数据进行存储。

在本发明的一种具体实施方式中，本发明的阀控方法还包括：

实时采集各推进油缸的速度对应形成速度数据并予以显示。在实时采集各推进油缸的速度形成速度数据时，还对速度数据进行存储。

在本发明的一种具体实施方式中，控制阀为比例减压阀或比例溢流阀。

在本发明的一种具体实施方式中，在盾构机处于推拼同步状态时，推进系统根据需回缩的推进油缸计算得出其余的推进油缸的推进压力，进而利用推进压力计算得到对应的压力目标值并形成对应的推进指令。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。