一种泥水盾构机用冲洗水压力控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及盾构机技术领域，特别地，涉及一种泥水盾构机用冲洗水压力控制系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]泥水盾构机是目前地铁隧道中应用很多的盾构机型，它有很高的地面沉降控制精度，其最大的特点是通过泥浆管道系统将刀盘开挖的渣土输送到隧道外面。泥水盾构机的泥浆管道系统也叫环流系统，它主要由进浆管道、排浆管道、旁通管道和其他辅助管道组成。泥浆管道上布置有阀门、泥浆泵、检测元件等，其中球阀使用数量最多，特别是规格为DN200以上的球阀。
[0003]由于球阀的结构特点，球阀阀芯和阀体之间存在较大的环向空隙，在球阀使用过程中特别是启闭过程中，管道内的泥浆往往会进入球阀的环向空隙内，如果不及时将其泄放或冲刷掉，泥浆所携带的固体杂质将很快沉淀和累积，达到一定程度将阻碍球阀的正常启闭，如果发生固结，甚至使球阀完全无法动作。因此，对球阀进行冲洗是非常必要和重要的，而冲洗方式主要是采用高压水。
[0004]由于泥浆管道系统上安装的球阀数量众多(尤其是大直径泥水盾构，数量多，规格大)，不同位置的球阀其启闭时间和规律随着泥水盾构机的掘进状态不断变化，这导致泥浆管道上冲洗球阀所需的冲洗水量波动较大。
[0005]目前所使用的冲洗水供水系统一般不配备水罐，且任意一处球阀需要冲洗均需启动增压水泵，这种冲洗水供水方式有以下缺点:1)增压泵频繁启动，影响其使用寿命；2)在一定工作时间段内，增压泵工作总时间长；3)增压泵的额定流量往往大于单个球阀冲洗时的需求水量，当前采用溢流的方式泄压既浪费水又浪费电；4)供水压力随着冲洗水消耗量变化而波动巨大，影响冲刷效果并易导致泥浆渣土残留在球阀内，影响球阀启闭。
【发明内容】
[0006]本发明目的在于提供一种泥水盾构机用冲洗水压力控制系统，以解决增压泵频繁启动、供水压力随着冲洗水消耗量变化而波动巨大的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本发明提供了一种泥水盾构机用冲洗水压力控制系统，包括PLC控制器、通过控制线路与PLC控制器相连的空气保压系统、液位调节组件和进水调节组件，所述空气保压系统、液位调节组件和进水调节组件均与水罐相连，水罐的出水口连接至若干个需要使用所述冲洗水的含球阀的终端；
[0008]所述空气保压系统包括进气调节阀、排气调节阀和压力传感器，所述进气调节阀、排气调节阀分别安装在进气管道和排气管道上，所述进气管道和排气管道与水罐内部相通；压力传感器设置在最高的高位液位开关所在水平面的上方；
[0009]所述液位调节组件位于水罐侧面，包括位于不同水平面高低的至少一个高位液位开关和至少一个低位液位开关；
[0010]所述进水调节组件包括进水手动球阀、第一单向阀和增压水泵机组，所述增压水泵机组通过进水管路连接至水罐，所述进水手动球阀、第一单向阀安装在进水管路上。
[0011]优选的，所述终端包括连接在冲洗管路上的流量计、电动球阀、第二单向阀、手动球阀和终端球阀；所述冲洗管路与水罐连通。
[0012]优选的，所述空气保压系统还包括阀门控制器，所述阀门控制器与进气调节阀、排气调节阀、压力传感器相连。
[0013]优选的，进气管道上设置进气手动球阀，排气管道上设置排气手动球阀。
[0014]优选的，在水罐顶部区域安装安全阀。
[0015]优选的，在所述冲洗管路的主干管道上设置电磁流量计。
[0016]本申请还提供了一种泥水盾构机用冲洗水压力控制方法，包括步骤:
[0017]A、在系统启动前设定阀门控制器的保压值和安全阀的起跳压力，调节连接终端的冲洗管路上的电动球阀的开度，保持进气手动球阀和排气手动球阀、电动球阀均处于关闭状态，进水手动球阀、出水手动球阀、终端手动球阀处于打开状态，
[0018]B、启动增压水泵机组开始往进水管路和水罐内充水；
[0019]C、当水罐内液位达到液位开关位置时，液位开关发出信息，PLC控制器发出指令停止增压水泵机组，然后打开进气手动球阀和排气手动球阀，启动空气保压系统，系统初始状态准备就绪；
[0020]D、在终端球阀需要清洗时，在终端球阀动作前先打开电动球阀通过冲洗管路对终端球阀进行冲洗，在终端球阀动作停止后再关闭电动球阀。
[0021]优选的，当水罐内液位降低至低位液位开关以下时，PLC控制器启动增压水泵机组，增压水泵机组开始往水罐内充水，直至水罐内液位到达高位液位开关的位置。
[0022]优选的，冲洗管路上的供水压力在8到20Bar之间。
[0023]本申请提供了一种泥水盾构机，所述泥水盾构机含有如上述的冲洗水压力控制系统。
[0024]本发明具有以下有益效果:
[0025]1、在PLC控制器与终端管路间设置用于存储冲洗水的水罐，冲洗用水可直接从水罐中导出，不但减少了增压水泵启动次数，而且减少了电力和冲刷水的浪费；例如，在没有设置水罐时，任一球阀需要冲洗时(不论需要的冲洗水量多少)都要启动增压水泵，而安装水罐后由于水罐自身具有一定储水量且压力恒定(由保压装置维持)，依靠水罐内的储水即可满足一定频次的球阀冲洗需求。
[0026]2、通过空气保压系统保持水罐的出口压力，使得冲刷水的供水压力不受消耗量变化的影响，压力稳定，有效防止冲刷水消耗量变动引起的供水压力波动；
[0027]3、终端管路用电动球阀取代常规的电磁阀，并且在电动球阀后部管路上加设手动球阀，提高了管路系统的可靠性。
[0028]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0029]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0030]图1是本发明优选实施例的实施例一结构图；
[0031]图2是本发明优选实施例的实施例二结构图；
[0032]其中，1、PLC控制器，
[0033]2、空气保压系统，21、进气调节阀，22、排气调节阀，23、压力传感器，24、进气管道，25、排气管道，26、阀门控制器，27、进气手动球阀，28、排气手动球阀；
[0034]3、液位调节组件，31、高位液位开关，32、低位液位开关；
[0035]4、进水调节组件，41、进水手动球阀，42、第一单向阀，43、增压水泵机组，44、进水管路；
[0036]5、水罐，51、安全阀；52、出水手动球阀，
[0037]6、终端，61、冲洗管路，62、流量计，63、电动球阀，64、第二单向阀，65、终端手动球阀，66、终端球阀，67、电磁流量计。
【具体实施方式】
[0038]以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0039]参见图1，一种泥水盾构机用冲洗水压力控制系统，包括PLC控制器1、通过控制线路与PLC控制器I相连的空气保压系统2、液位调节组件3和进水调节组件4，所述空气保压系统2、液位调节组件3和进水调节组件4均与水罐5相连，水罐5的出水口连接至若干个终端6，以便于利用水罐内的水对终端管路进行清洗。
[0040]所述空气保压系统2包括进气调节阀21、排气调节阀22和压力传感器23，所述进气调节阀21、排气调节阀22分别安装在进气管道24和排气管道25上，所述进气管道24和排气管道25与水罐5内部相通；压力传感器23设置在最高的高位液位开关31所在水平面的上方。
[0041]空气保压系统2还可以包括阀门控制器26，所述阀门控制器26与进气调节阀21、排气调节阀22、压力传感器23相连，对这三者进行管理。进气管道24上设置进气手动球阀27，排气管道25上设置排气手动球阀28，以便控制进气管道24和排气管道25的开合。
[0042]所述液位调节组件3位于水罐5侧面，包括位于不同水平面高低的至少一个高位液位开关31和至少一个低位液位开关32，分别检测多个液位水平面。例如，设置高低两个液位开关，当水罐内液位达到高位液位开关31位置时，该液位开关发出信息，PLC控制器发出指令停止增压水泵机组向水罐内加水的工作；当水罐内液位达到低位液位开关32位置时，该液位开关发出信息，PLC控制器发出指令开启增压水泵机组向水罐内加水的工作。
[0043]高位液位开关31可以位于水罐的顶点和上三分点之间，即处于水罐的最上1/3区域内。
[0044]压力传感器23可设置在处于最高位的液位开关的上方，以获得水罐内的水承受的实时压力，确认水是否可以顺畅从水罐出口流出。
[0045]所述进水调节组件4包括进水手动球阀41、第一单向阀42、增压水泵机组43，所述增压水泵机组43通过进水管路44连接至水罐5，所述进水手动球阀41、单向阀42安装在进水管路44上。第一单向阀42保证水罐5内的水不会倒灌到增压水泵机组43内；并确保在增压水泵机组43没有启动期间，仅依赖水罐5的压力可以保持整个冲洗水管路的压力恒定。
[0046]水罐5的出水口以及增压水