浅析盾构机液压系统

盾构机全名盾构隧道掘进机,是一种隧道掘进的专用工程机械,目前已经广泛应用在各大城市的地铁施工中。现代盾构机集光、机、电、液、伺服控制及信息传输等技术于一体,具有切屑岩土、自动换刀、渣土改良输送、管片吊装拼接、隧道衬砌、激光导向和姿态调整等功能,涉及地质、土木、测量、力学、化学、机械、液压流体、电气、控制以及气体检测等学科领域,在众多学科中液压传动与控制在盾构施工中发挥着极其重要的作用,所以有必要对液压系统进行分析,减少故障发生,确保盾构机可以高效地完成施工任务。     

盾构机液压推进系统稳定性研究

为了确保盾构机液压推进系统的工作状态稳定,通过建立盾构机液压推进系统的数学模型,求出传递函数,并对该系统的稳定性进行了分析。研究结果表明:减小调速阀的流量增益,增大液压缸无杆腔活塞面积、液压固有频率、液压阻尼比等,系统的稳定性将得到提高。若阻尼比变化变大,系统的稳定性将变差。增大液压缸活塞面积、系统的工作压力,或者减少液压油缸的体积、活塞及负载折算到活塞上的总质量,以及净化液压油液中水份与空气,系统的响应速度将得到提高。     

盾构机液压系统研究进展综述

针对大直径泥水盾构机液压系统,结合中铁十四局集团大盾构工程有限公司开展的芜湖长江隧道项目进程中使用的大直径泥水盾构机,围绕盾构机的工作原理及主体结构、盾构机液压系统的工作原理及主要组成成分,对盾构机液压系统故障类型及故障诊断相关技术的研究进展进行综述。总结了目前盾构机液压系统的相关技术发展现状,为盾构机领域相关研究指明了方向。对我国相关行业技术人员深入研究盾构机液压系统的组成结构及故障诊断方面提供帮助,推动行业技术进步。     

盾构机推进液压系统仿真控制研究

推进液压系统是盾构机的关键设备之一,对盾构掘进姿态、隧道开挖速度以及掌子面的稳定起着至关重要的作用。常规推进液压系统采用比例调速阀及比例溢流阀控制系统的速度与压力,利用PID算法抑制推进过程中系统的速度和压力的波动。该常规PID控制方法在稳定性较高的地质条件下效果明显,但在软弱不均的地质环境下波动明显,影响开挖速度及精度。通过对系统及推进过程中的稳态性误差进行分析,建立系统AMEsim仿真模型;然后利用Simulink算法建立一种BP神经网络控制器,将AMEsim模型与Simulink算法的BP神经网络控制器进行联合仿真。结果表明:与常规PID控制相比,BP神经网络结合PID控制策略针对变流量、变压力工况有更好的响应特性,可以更好地抑制速度与压力的波动。     

盾构机推进液压系统能耗特性研究

针对盾构机推进单级压力源液压系统在软弱不均、富含砂卵石等复杂地质环境下易受干扰,造成压力与速度波动,进而引起系统产生较大能量损失的问题,采用一种新型多级压力源液压系统,并针对复杂地质环境下传统比例积分微分(Proportional Integral Derivative, PID)控制器无法抑制外界干扰的问题设计了一种抗干扰控制器。通过分析多级压力源切换负载口独立控制系统原理,建立盾构机推进多级压力源液压系统AMEsim模型,将AMEsim模型与Matlab/Simulink抗干扰控制器模型进行联合仿真,结果表明：多级压力源液压系统结合抗干扰控制器相较于单极压力源液压系统结合传统PID控制器能更好地抑制外界干扰,将系统能量损耗减小22%左右。     

盾构机液压推进系统稳态误差研究

为了替盾构机液压推进系统的设计与优化提供技术支持。通过对盾构机液压推进系统由输入信号和外加负载信号引起的系统稳态误差进行了分析。研究结果表明:当系统处于稳态工作时,系统的稳态误差与系统本身的参数与输入信号的形式有关。对于跟随误差,当输入信号形式分别为阶跃输入、等速输入、等加速输入时,误差值分别为0、有限值、无穷大,且有限值的大小主要取决于液压缸活塞面积、等速输入信号的速度值、液压缸泄漏系数、负载弹簧刚度的大小。对于负载误差,当信号形式分别为阶跃输入、等速输入、等加速输入信号时,误差值依次为有限值、无穷大、无穷大,且有限值主要取决于负载干扰力的大小。     

盾构机注浆液压系统的改造

基于盾构机同步注浆系统工作原理,分析了盾构机同步注浆液压系统高压化的三种改造方案、对应的电气系统的三种改造方案,以及每种方案的优缺点,为在城市地铁建设中安全可靠地使用盾构机提供了参考。     

盾构机液压系统元件封存方法

正盾构机完成一项工程后若闲置较长时间,需对其液压系统的泵、马达、阀、液压缸及管路等元件进行封存,本文通过1个实例讲述没有进行有效封存所造成的危害,并介绍正确封存方法。1.存放不良的危害1台完成了广深港工程、直径为11.2m的泥水平衡盾构机拆机后,由于没有存放场地,操作人员未对其泵、马达、阀、液压缸等进行有效封存,就将其放置在室外任凭暴晒雨淋2年。当盾构机再次启用时,发现上述液压元件已经     

盾构机液压推进系统故障分析与仿真研究

针对盾构机液压推进系统的故障诊断问题,以在芜湖长江隧道项目过程中所使用的大型液压驱动型泥水盾构机为研究对象,分析了盾构机液压推进系统的工作原理,总结了推进系统中液压缸泄漏、换向阀泄漏及溢流阀泄漏故障模式的发生机理及其对推进系统造成的影响。利用AMESim平台建立推进系统模型,对液压缸泄漏、换向阀泄漏及溢流阀泄漏3类故障进行仿真分析,并提取液压缸推进速度、推进行程、无杆腔流量和系统压力4种推进参数的仿真数据。仿真结果表明：发生液压缸泄漏故障时,活塞杆无法伸出,推进速度为0;发生换向阀泄漏故障时,液压缸出现自走现象,推进速度明显降低;发生溢流阀泄漏故障时,系统压力明显降低,液压缸无法克服阻力向前推进。为后续盾构机推进系统的故障诊断和预测提供了有价值的参考。     

盾构机推进液压系统仿真分析

阐述了盾构机推进液压系统的原理,利用AMESim仿真工具对该系统进行了仿真分析。仿真结果表明,压力流量复合控制方式既可以进行压力闭环控制又可以进行流量闭环控制,从而减小压力和流量的波动,达到对推进压力和推进速度的实时控制的目的。     

盾构机推进液压系统方案一例

介绍了一例电液比例泵配合其他控制元件实现盾构推进系统控制的设计方案。     

盾构机刀盘闭式液压系统的节能特性研究

目前盾构机作为挖掘隧道、地下通道、地下铁路的主力设备,越来越广泛地应用在国内外城市建设中。然而这个地下巨无霸的能源消耗也是巨大的,所以研究盾构机的驱动系统节能成了设计工程师工作的重要内容。现以6.28米盾构机旋转刀盘闭式液压驱动系统为研究对象,利用AMESim10软件构建该盾构机刀盘闭式液压驱动系统的仿真模型,并通过AMESim和Simulink的联合仿真,计算与分析了系统的节能特性。目前多数盾构机制造企业使用的是开式液压系统,其能量利用效率约是50%~55%,而闭式液压系统的传动效率可以达到65%~70%。这一结果通过所做的仿真得到了验证。     

盾构机液压马达磨损监测研究

液压马达输出功率密度大,控制性能好,广泛应用于盾构机驱动刀盘工作。该文提出了基于信息融合的多尺度状态监测方法对盾构机刀盘驱动液压马达的工作过程进行了状态监测,对液压马达故障分析和定位奠定了基础。     

盾构机液压系统维护及故障诊断研究

盾构机液压系统能够维持盾构机的正常运转,需要对盾构机液压系统进行长时间的维护。如果工程技术人员选择的维护措施不恰当,将会导致盾构机性能大幅度下降,还可能在工作过程中造成损坏,危及设备运转以及操作人员人身安全。因此对盾构机液压系统进行维护具有非常重要的现实意义以及经济意义。本文从两个方面进行探讨,一是盾构机液压系统的维护措施,如何采用正确的维护标准;另一个是对于盾构机液压系统在日常工作中所出现的故障,进行有效的诊断,查出故障的原因,并做技术性的分析,以达到故障排除的高效率,希望能够有效提高盾构机液压系统的维护水平,加快故障诊断的效率,给相关施工技术人员以借鉴和参考。     

浅谈对盾构机螺旋液压系统的改造

螺旋输送机系统在盾构机施工中扮演着重要角色,其性能好坏直接影响着盾构机出渣效率及整机掘进作业效率。该文就某型盾构机在施工中因液压核心系统发生的严重故障而进行因地制宜的改造进行梳理与探讨,在液压和电气两个方面进行了改动探索与实践,供业内同行参考。     

基于PROE的盾构机液压系统总成设计

作为制造型业企业,为提高竞争力,必须要求一个产品由最初的概念构想到制造完成,再到销售,所需的时间要尽量短,产品质量要好,制造成本要低,且满足用户个性化的需求。本产品是基于PRO/E参数化实体模型进行的装配总成设计。根据设备实际工况,模拟进行整个液压系统与盾构机主机设备的装配,从而使总成设计能够在各个阶段保持整体性和一致性。同时,为系统内部的装配布置提供了更大的灵活性和合理性。与传统的产品设计方法和生产模式相比,该设计有效避免了图纸与实际安装不符造成的变动,节省了制造工期和因修改而新增的材料,产生了较大的经济效益,并得到了用户的充分肯定,赢得了后续的产品销售合同。     

盾构机液压系统的维护及故障诊断分析

盾构机液压系统的维护是使盾构机能够正常运行的必要条件。如果没有进行正确的维护,不仅会导致盾构机性能下降甚至是损坏,还可能会导致工程进度的落后,造成没有必要的经济损失。本文从两个方面展开分析,一是盾构机如何进行正确的维护;二是如何对出现的故障进行诊断,并做技术分析。     

基于ARIMA的盾构机液压推进系统数据预测方法研究

液压推进系统是盾构机的关键构成,承担着盾构机姿态控制、纠偏和同步前进等重要功能,以推进系统的运行数据为基础,精准预测数据的变化是分析、预测和避免盾构机产生安全问题的重要手段。基于随机时序分析法(Autoregressive Integrated Moving Average model, ARIMA)对盾构机液压推进系统数据进行预测研究。首先利用相关性分析方法,获得了与盾构机液压推进系统推进过程相关性较高的数据类别为掘进速度,基于该数据进行了自相关性的分析;之后,基于ARIMA方法,建立了盾构机液压推进系统ARIMA模型,并利用该模型进行了平稳性分析与贝叶斯信息准则;最后,基于优化模型分析比较了基于K-means的循环神经网络(Recurrent Neural Network, RNN)预测方法以及线性回归预测方法对数据预测的效果。研究表明,ARIMA模型下的线性回归方法能很好的预测盾构机液压推进系统数据变化趋势及异常数据预测,对盾构机的故障诊断及预测有重要的意义。     

盾构机主驱动液压控制系统关键技术研究

该文详细阐述了盾构主驱动液压系统组成,并针对泵控马达控制关键技术原理和调速方式作了全面分析,并通过数学模型和AMESim中的液压模块化库进行效率分析和模拟研究,最后结合厦门地铁盾构主驱动液压系统的实际应用,证明了利用泵控马达容积调速控制技术进行盾构主驱动液压系统设计,具有技术上合理性。     

盾构机推进液压系统比例压力流量复合控制仿真

本文以盾构挖掘机为背景,对其推进负载进行简化,建立盾构推进系统的模型,并进行仿真分析.提出比例压力流量复合控制方案,并应用AMEsim对其进行仿真.仿真证明比例压力流量复合控制方式可以减小控制压力引起的流量波动,提高了系统的控制性能,对盾构的自动控制有重要意义.