盾构机推拼同步状态下的匀速推进阀控方法及系统

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状态下的匀速推进阀控方法及系统。

背景技术

随着近年来各国城市道路建设和地下空间建设的迅猛发展，目前国内外盾构法隧道工程已经往大深度、大断面、长距离的方向发展，这就造成了盾构隧道施工工期的延长。常规盾构施工操作是在盾构机掘进完一环管片宽度、完全停下来后才开始拼装管片。在盾构隧道形成的过程中，工期主要取决于盾构推进和管片拼装两部分时间，且两者耗时接近。为缩短工期、提高施工效率，全球各大盾构机设计研发企业都在装备升级和施工效率提升方面投入大量的经费和精力，为跨越式地提高盾构施工效率，可将管片拼装时间融入到盾构推进过程中，使管片拼装与盾构推进同步进行，理论上可将施工工期最大程度地缩短一半。

在同步推拼盾构机进行管片拼装工作时，在待拼管片的位置，需要缩回几组油缸，为管片提供插入余量，其余油缸则保持推进状态，由于泵的输出流量是一定的，推进状态的油缸数量减少，从液压泵分配到每一组推进油缸的流量相应会增大，导致油缸推进速度的增大，使刀盘贯入度变大，进而造成刀盘扭矩变大，刀盘磨损严重。

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状态下的匀速推进阀控方法及系统，解决现有的盾构机因泵的输出流量恒定而在推拼同步时油缸推进速度增大导致刀盘扭矩变大及磨损严重的问题。

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状态下的匀速推进阀控方法，所述盾构机上设有多个推进油缸和为多个推进油缸提供动力的液压泵，所述匀速推进阀控方法包括如下步骤：

提供比例流量阀，将所述比例流量阀连接在所述液压泵和所述推进油缸之间；

在所述盾构机处于推拼同步状态时，获取当前参与推进的推进油缸的数量，并计算获取的当前参与推进的推进油缸的数量占推进油缸的总数量的比值作为调节比例；

利用所述调节比例控制调节所述比例流量阀的开度，以实现调节供给推进油缸的供油量，从而使得盾构机实现匀速推进。

本发明的阀控方法通过设置的比例流量阀实现了盾构机在推拼同步状态下的匀速推进控制，在参与推进的推进油缸的数量减少时，利用比例流量阀相应的减少输出至推进油缸处的油量，让盾构机保持匀速推进，避免刀盘扭矩变大及刀盘磨损严重的现象发生。设置比例流量阀实现匀速控制，具有结构简单，成本低的优点。

本发明盾构机推拼同步状态下的匀速推进阀控方法的进一步改进在于，还包括：

建立调解比例与信号强度关系对照表；

计算得到调节比例后，查找调节比例与信号强度关系对照表以获得对应的信号强度，利用获得的信号强度控制调节所述比例流量阀的开度。

本发明盾构机推拼同步状态下的匀速推进阀控方法的进一步改进在于，所述液压泵的输出流量为恒定值。

本发明盾构机推拼同步状态下的匀速推进阀控方法的进一步改进在于，还包括：

在盾构机处于推拼同步状态时，与盾构机的推进系统建立通信连接，获取所述推进系统输出的推进指令；

根据所述推进指令为当前参与推进的推进油缸分配油量。

本发明盾构机推拼同步状态下的匀速推进阀控方法的进一步改进在于，还包括：

提供调节阀，为每一推进油缸配置一对应的调节阀；

根据所述推进指令调节控制所述调节阀从而实现调节分配给对应的推进油缸的油量。

本发明还提供了一种盾构机推拼同步状态下的匀速推进阀控系统，所述盾构机上设有多个推进油缸和为多个推进油缸提供动力的液压泵，所述匀速推进阀控系统包括：

连接在所述液压泵和所述推进油缸之间的比例流量阀，所述比例流量阀通过管路与各推进油缸连接；

获取模块，用于在盾构机处于推拼同步状态时，获取当前参与推进的推进油缸的数量；

计算模块，与所述获取模块连接，用于利用当前参与推进的推进油缸的数量与推进油缸的总数量计算占比作为调节比例；以及

控制模块，与所述计算模块和所述比例流量阀连接，用于利用所述调节比例控制调节所述比例流量阀的开度，以实现调节供给推进油缸的供油量，从而使得盾构机实现匀速推进。

本发明盾构机推拼同步状态下的匀速推进阀控系统的进一步改进在于，还包括存储模块，所述存储模块内存储有调节比例与信号强度关系对照表；

所述控制模块接收到调节比例后，读取调节比例与信号强度关系对照表，并查找得到对应的信号强度以形成对应的信号指令发送给所述比例流量阀，从而实现控制调节所述比例流量阀的开度。

本发明盾构机推拼同步状态下的匀速推进阀控系统的进一步改进在于，所述液压泵的输出流量为恒定值。

本发明盾构机推拼同步状态下的匀速推进阀控系统的进一步改进在于，在盾构机处于推拼同步状态时，所述控制模块与盾构机的推进系统通信连接，并获取所述推进系统输出的推进指令，所述控制模块根据所述推进指令为当前参与推进的推进油缸分配油量。

本发明盾构机推拼同步状态下的匀速推进阀控系统的进一步改进在于，还包括多个调节阀，每一推进油缸处配置一对应的调节阀；

所述控制模块与各调节阀控制连接，所述控制模块根据所述推进指令调节控制所述调节阀从而实现调节分配给对应的推进油缸的油量。

附图说明

图1为本发明盾构机推拼同步状态下的匀速推进阀控系统的系统图。

图2为本发明盾构机推拼同步状态下的匀速推进阀控方法的流程图。

图3为本发明盾构机推拼同步状态下的匀速推进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状态下的匀速推进阀控方法及系统，用于控制盾构机匀速推进，避免因推进油缸的推进速度增大而使得刀盘贯入度变大进而造成刀盘扭矩变大，刀盘磨损严重的现象发生。本发明的匀速推进阀控方法及系统通过在推拼同步状态下获取当前的参与推进的推进油缸的数量计算得出调节比例，利用该调节比例来调节比例流量阀的开度，以使得供油量能够匹配实际工作的推进油缸的数量，使得盾构机匀速推进。本发明的阀控方法及系统具有结构简单，成本低等优点。下面结合附图对本发明盾构机推拼同步状态下的匀速推进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状态下的匀速推进阀控系统的系统图。下面结合图1，对本发明盾构机推拼同步状态下的匀速推进阀控系统进行说明。

如图1所示，本发明的盾构机推拼同步状态下的匀速推进阀控系统用于控制盾构机匀速推进，结合图3所示，盾构机10上设有多个推进油缸11和为多个油缸11提供动力的液压泵12，本发明的匀速推进阀控系统包括比例流量阀21、获取模块22、计算模块23以及控制模块24，控制模块24与比例流量阀21和计算模块23连接，获取模块22与计算模块23连接。比例流量阀21连接在液压泵21和推进油缸11之间，该比例流量阀21通过管路与各推进油缸11连接，比例流量阀21通过管路为推进油缸11供油，以实现为推进油缸11提供动力。获取模块22用于在盾构机处于推拼同步状态时，获取当前参与推进的推进油缸11的数量，盾构机的推拼同步状态是指同步进行向前推进和管片拼装，在管片拼装时，盾构机10后方的推进油缸11有部分需回缩以留出管片的拼装空间，所以推拼同步状态下，有部分推进油缸未参与推进。计算模块23接收获取模块22发送的当前参与推进的推进油缸的数量，利用当前参与推进的推进油缸的数量与推进油缸的总数量计算占比作为调节比例，具体地，利用参与推进的推进油缸的数量除以推进油缸的总数量得到调节比例。控制模块24接收计算模块23发来的调节比例，控制模块24利用调节比例控制调节比例流量阀21的开度，以实现调节供给推进油缸的供油量，从而使得盾构机实现匀速推进。

通过调节比例调控比例流量阀的开度，使得从比例流量阀处输出的流量与当前参与推进的推进油缸的数量相匹配，使得盾构机能够保持匀速推进。

较佳地，获取模块22与盾构机的推进系统通信连接，盾构机的推进系统用于实现盾构机的推拼同步的控制，盾构机在推拼同步状态下，推进系统控制哪些推进油缸回缩，哪些推进油缸向前推进以及具体的推进量。获取模块22自推进系统处获得当前参与推进的推进油缸的数量。

在另一较佳实施方式中，获取模块22获取的当前参与推进的推进油缸可预先存入到匀速推进阀控系统中，本发明的匀速推进阀控系统包括存储模块，该存储模块内存储有拼装区域和对应位于拼装区域处的推进油缸的数量的关系表，获取模块22与管片拼装机通信连接，获取模块22自管片拼装机处获取当前拼装区域的信息，利用当前拼装区域的信息查找存模块内存储的关系表从而得知对应需要回缩的推进油缸的数量，再利用推进油缸的总数量减去回缩的推进油缸的数量就得到了当前参与推进油缸的数量。

在本发明的一种具体实施方式中，本发明的匀速推进阀控系统还包括存储模块，该存储模块内存储有调节比例与信号强度关系对照表；控制模块24接收到调节比例后，读取调节比例与信号强度关系对照表，并查找得到对应的信号强度以形成对应的信号指令发送给比例流量阀21，从而实现控制调节比例流量阀21的开度。具体地，控制模块24发送给比例流量阀21的信号指令为电信号，通过电信号的强度来实现控制比例流量阀21的开度，从而控制调节自比例流量阀21处输出的流量，也即调节了输入给推进油缸的油量，实现了根据实际工作的推进油缸的数量自动调节输出，让盾构机保持匀速推进。

进一步地，液压泵12的输出流量为恒定值。设置比例流量阀在液压泵12和推进油缸11之间，液压泵12的输出流量为恒定的流量，此时液压泵12无需具备流量调节功能，相应地能够减少液压泵的成本，比例流量阀的设置具有结构简单，成本低的优点。

较佳地，比例流量阀21上设有电磁铁，当比例流量阀21接收到控制模块24发生的电信号后，电磁铁根据该电信号控制阀芯移动，比例流量阀21的节流口开度发生改变，通过比例流量阀的油量相应发生改变，也即改变了流量，流量的变化匹配参与推进的推进油缸的数量，能够改变推进油缸的速度，让盾构机保持匀速推进。

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，控制模块24与盾构机的推进系统通信连接，控制模块24获取推进系统输出的推进指令，控制模块24根据推进指令为当前参与推进的推进油缸分配油量。通过油量分配可实现盾构机稳定的向前推进，提高推拼同步的施工质量。

进一步地，本发明的匀速推进阀控系统还包括多个调节阀，每一推进油缸处配置一对应的调节阀，将调节阀安装在推进油缸与比例流量阀连接的管路上，调节阀能够控制管路的开合以及管路的打开程度，从而实现对推进油缸的单独控制。控制模块24与各调节阀控制连接，控制模块24根据推进指令控制调节对应的调节阀，从而实现调节分配给对应的推进油缸的油量，实现了推进油缸的单独的流量控制。

在一较佳实施方式中，调节阀为比例减压阀。在另一较佳实施方式中，调节阀为比例溢流阀。

具体地，推进系统对各推进油缸进行编号，为每一推进油缸设置一个对应的编号形成编号信息，利用编号信息可标识推进油缸。在确定好管片的拼装区域后，推进系统根据回缩的推进油缸的位置，对其余的推进油缸的供油量进行分配，从而形成对应的推进指令。控制模块24接收到推进指令后，依据推进指令将推进油缸处设置的调节阀进行适应的调节，提高了盾构机向前推进的稳定性。

本发明还提供了一种盾构机推拼同步状态下的匀速推进阀控方法，下面对该匀速推进阀控方法进行说明。

如图2所示，本发明的匀速推进阀控方法用于实现控制盾构机匀速推进，盾构机上设有多个推进油缸和为多个推进油缸提供动力的液压泵，本发明的匀速推进阀控方法包括如下步骤：

执行步骤S101，提供比例流量阀，将比例流量阀连接在液压泵和推进油缸之间；接着执行步骤S102；

执行步骤S102，在盾构机处于推拼同步状态时，获取当前参与推进的推进油缸的数量，并计算获取的当前参与推进的推进油缸的数量占推进油缸的总数量的比值作为调节比例；接着执行步骤S103；

执行步骤S103，利用调节比例控制调节比例流量阀的开度，以实现调节供给推进油缸的供油量，从而使得盾构机实现匀速推进。

本发明的匀速推进阀控方法通过设置的比例流量阀实现了盾构机在推拼同步状态下的匀速推进控制，在参与推进的推进油缸的数量减少时，利用比例流量阀相应的减少输出至推进油缸处的油量，让盾构机保持匀速推进，避免刀盘扭矩变大及刀盘磨损严重的现象发生。设置比例流量阀实现匀速控制，具有结构简单，成本低的优点。

在本发明的一种具体实施方式中，本发明的匀速推进阀控方法还包括：

建立调解比例与信号强度关系对照表；

计算得到调节比例后，查找调节比例与信号强度关系对照表以获得对应的信号强度，利用获得的信号强度控制调节比例流量阀的开度。

较佳地，利用电信号控制比例流量阀的开度，通过电信号的强度来实现控制比例流量阀的开度，以实现调节自比例流量阀处输出的流量。让输出的流量与实际工作的推进油缸的数量相匹配，实现盾构机的匀速推进。

进一步地，液压泵的输出流量为恒定值。此时液压泵12无需具备流量调节功能，相应地能够减少液压泵的成本，比例流量阀的设置具有结构简单，成本低的优点。

在本发明的一种具体实施方式中，本发明的匀速推进阀控方法还包括：

在盾构机处于推拼同步状态时，与盾构机的推进系统建立通信连接，获取推进系统输出的推进指令；

根据推进指令为当前参与推进的推进油缸分配油量。

在本发明的一种具体实施方式中，本发明的匀速推进阀控方法还包括：

提供调节阀，为每一推进油缸配置一对应的调节阀；

根据推进指令调节控制调节阀从而实现调节分配给对应的推进油缸的油量。

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。