一种适用于盾构机刀盘泡沫喷口的防堵装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程机械领域，特别是涉及一种刀盘泡沫喷口冲洗防堵装置及其方法。
【背景技术】
[0002]在隧道施工过程中，根据施工地质条件，盾构掘进时通过刀盘喷口向土仓内注入泡沫来对渣土特性进行改善，稳定掌子面，降低渣土渗透系数，同时起到隔水作用，便于施工，同时降低刀盘扭矩，减少刀具磨损。泡沫的正常注入关系到盾构机能否正常掘进，目前刀盘泡沫防护主要是在喷口安装橡胶垫，但是橡胶垫在掘进过程中由于磨损和反复使用会发生疲劳，从而失去保护作用，渣土会慢慢进入刀盘喷口内，从而将喷口堵死，导致喷口无法使用，以往当需要对刀盘喷口堵塞进行清理时，工作人员只能带压进仓清理或隧道掘通以后再进行清理，工人劳动强度大，且具有一定的危险性。
【发明内容】
[0003]本发明的一个目的在于提供一种可自动报警、自动冲洗刀盘泡沫喷口的装置。
[0004]本发明的另一个目的在于提供一种适用于前述装置的控制方法。
[0005]为实现上述目的，本发明的技术解决方案是:
本发明是一种适用于盾构机刀盘泡沫喷口的防堵装置，在盾构机的泡沫系统内包括多条相互独立的泡沫注入管路，各个泡沫注入管路中皆设有压力传感器及泡沫栗；同时在各个泡沫注入管路中各旁接一高压水清洗管路，该各个高压水清洗管路中皆设有用于水路通断的控制球阀；一下位机直接与各个泡沫注入管路的压力传感器、泡沫栗及各个高压水清洗管路中的控制球阀相连接，用于接收各个压力传感器所反馈的压力信号并控制泡沫栗及控制球阀的启/闭运转;一上位机与下位机相连，该上位机能接收下位机所反馈的压力值，并对下位机发出控制指令。
[0006]进一步，该泡沫注入管路皆安装有泡沫栗、压力表、第一单向阀、流量计、泡沫发生器、泡沫视镜、压力传感器、球阀及第二单向阀；同时在各个泡沫注入管路上的第一单向阀与第二单向阀之间皆单独旁接高压水清洗管路。
[0007]进一步，在各个泡沫注入管路的泡沫栗上还各并联一安全阀。
[0008]进一步，所述的各个高压水清洗管路的进水端汇集到一起通过外接一高压水栗及单向阀与水源端导通。
[0009]进一步，所述的控制球阀为气动球阀或电磁球阀或液控球阀。
[0010]进一步，所述的下位机为可编程逻辑控制器。
[0011]进一步，所述的上位机操作平台上还包括声光报警装置。
[0012]本发明还公开了一种适用于盾构机刀盘泡沫喷口的防堵方法，具体是:
当上位机通过下位机实时接收任一泡沫注入管路内的压力值Pl，当其中任一泡沫注入管路内的压力值P1>T位机内预存的泡沫注入管路内核定的堵塞故障工作压力P2时，上位机进行报警提示，提示工作人员需对该条堵塞的泡沫注入管路进行清洗，会出现以下两种操作选择:
情况1:如果此时工作人员发现上位机发出的报警提示，及时通过上位机向下位机发送清洗指令，则下位机会对所有泡沫注入管路中的泡沫栗发出停止工作指令，并将与该路泡沫注入管路相连接的高压水清洗管路中的控制球阀切换为开启状态，将高压水清洗管路中的高压水引入该路泡沫注入管路中，对回转中心的刀盘喷口进行冲洗，冲洗持续时间为Tl，然后间隔T2时间后重新检测泡沫注入管路中压力值，直至重新检测的压力值小于下位机内预存泡沫注入管路内核定的正常工作压力的最大值P3，P3 < P2，则系统恢复正常工作；
情况2:如果此时工作人员由于工作疏忽，未及时通过上位机向下位机发送清洗指令，该路堵塞的泡沫注入管路内的压力值会持续升高，当压力值Pl >下位机预存的泡沫注入管路内核定的紧急停机故障压力值P4时，P4>P2，则下位机会自动向所有泡沫注入管路中的泡沫栗发出停止工作指令，并将与该路泡沫注入管路相连接的高压水清洗管路中的控制球阀切换为开启状态，将高压水清洗管路中的高压水引入该路泡沫注入管路中，对回转中心的刀盘喷口进行冲洗，冲洗持续时间为Tl;待冲洗结束下位机重新判断该堵塞的泡沫注入管路内的压力值Pl是否小于P3，如果P1<P3，则系统恢复正常工作;如果Pl 2 P3，则下位机如情况2前述所述的冲洗流程，重新对该堵塞的泡沫注入管路进行高压冲洗，再检测，该下位机预设的冲洗循环次数为N次，循环冲洗N次后，如果P3 <P1<P4,则上位机发出人工冲洗操作报警，操作人员通过上位机向下位机发出冲洗控制控制指令，直至Pl <Ρ3，系统恢复正常工作；如果Pl >Ρ4，则下位机停止发出自动冲洗指令，上位机发出泡沫喷口堵塞报警提不O
[0013]进一步，所述的冲洗持续时间Tl为8秒至15秒，Τ2为0至5秒，循环冲洗次数N为2_5次。
[0014]采用上述方案后，当即便是操作人员由于一时疏忽未及时针对上位机所发出的警报信息及时启动泡沫注入管路的清洗动作，系统会根据下位机预设的清洗流程，一旦泡沫注入管路内的压力值超过紧急停机故障压力值Ρ4，系统会自动将泡沫注入管路内的泡沫栗关停，并开启高压水清洗管路内的控制球阀，将高压水及时导入泡沫注入管路内进行清洗，实现自动冲洗；同时在清洗过程中，会根据泡沫注入管路内的实时压力值Pl的大小，调整冲洗的次数并发出报警提示，提升泡沫注入管路内的冲洗效果，最终降低泡沫注入管路末端泡沫喷口的堵塞情况。
[0015]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的控制装置原理方框图；
图3是本发明的防堵方法流程图。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示，本发明是一种适用于盾构机刀盘泡沫喷口的防堵装置，在盾构机的泡沫系统内包括多条相互独立的泡沫注入管路I，该泡沫注入管路I中由泡沫栗11、压力表12、第一单向阀13、流量计14、泡沫发生器15、泡沫视镜16、压力传感器17、球阀18及第二单向阀19依次串联形成，同时在泡沫栗11上还并联一安全阀111，确保泡沫栗11的正常工作，在该泡沫注入管路I的末端设有泡沫喷口，该泡沫喷口设置在刀盘装置中(图未示);在各个泡沫注入管路I上的第一单向阀13与第二单向阀19之间皆单独旁接高压水清洗管路2，该各个高压水清洗管路2中皆设有用于水路通断的控制球阀21，且各个高压水清洗管路2的进水端汇集到一起通过外接一高压水栗22及单向阀23与水源端导通。
[0018]所述的泡沫视镜16用来观察泡沫注入管路I内泡沫的发生情况。
[0019]所述的球阀18作为每条泡沫注入管路I的卸荷口，当前端的泡沫喷口堵塞了，管路内的压力过大了，这时候可人为通过该球阀18释放压力，避免泡沫视镜16过载破裂;同时通过该球阀18可以对泡沫管道内的积水进行排放。
[0020]如图2所示，一下位机3，通常为可编程逻辑控制器(PLC单片机)，其与各个泡沫注入管路I的压力传感器17、泡沫栗11及各个高压水清洗管路2中的控制球阀21相连接，用于接收各个压力传感器17所反馈的压力信号并控制泡沫栗11及控制球阀21的启/闭运转;一上位机4，通常为带屏幕及键盘的计算机，该上位机操作平台上还包括声光报警装置，该上位机4与下位机3相连，可接收下位机3所反馈的压力值，并对下位机3发出控制指令。
[0021]前述所提及的泡沫注入管路及高压水清洗管路中的控制球阀可选择:气动球阀或电磁球阀或液控球阀等能接收外部指令并实现通断的球阀。
[0022]本发明具体通过如下方法来解决盾构机刀盘泡沫喷口的堵塞问题:
如图1、3所示，当盾构机在进行泡沫注入作业时，泡沫经泡沫栗11、压力表12、第一单向阀13、流量计14、泡沫发生器15、泡沫视镜16、压力传感器17、第二单向阀19，最终从泡沫注入管路的末端