隧道盾构液压系统及相关节能技术

隧道盾构液压系统及相关节能技术

王长亮

中铁隧道股份有限公司 河南 郑州 450000

摘要：随着时代的发展，科技水平的提高，我们在隧道施工方面的设备也越来越先进。而在这一过程中，液压系统也是必不可少的。因此，本文着重对盾构的液压系统和有关的节能技术进行了深入的研究，并且还提出了相应的意见和建议，希望能给有关人员带来帮助和参考。

关键词：隧道；盾构液压系统；节能技术

引言

隧道盾构掘进机是一种能够一次完成掘进、渣土运输、洞壁支护等作业的高技术工程机械。它的液压系统功率高达几千千瓦，能源消耗巨大。近几年，随着国家经济的快速发展，各项基建项目相继启动，其中不乏与隧道建设密切相关的公路、地铁等大型工程。

1盾构机的机械原理

何谓盾构机，是一种专门用于挖掘、切割、运输渣土的专用设备。结合隧道衬砌等多种功能，包括地质、液压、测量等。它的应用范围很广，对耐用性和可靠性都有很高的要求，为了满足不同的施工条件，需要“量身定做”。而在使用盾构时，既能节约大量的人工，又能提高工程进度，又不会因环境的恶劣天气而改变。在很多大型项目中，比如隧道、地铁等，盾构机的重要性不言而喻。在各种工程中，盾构机是不可或缺的，而盾构机又分为泥浆、水力平衡和土压力平衡两种，用途非常广泛。盾构机的推进动力主要来自于推进式液压系统，它的作用是通过驱动油缸沿盾面的方向进行驱动。采用盾构推进液压系统，能够实现多个油缸的并行工作。减少燃料的损耗，既能确保工程质量，又能提高生产效率。在我们经常遇到的隧道施工中，盾构推进式液压系统的效果十分显著，该推进液压系统还可以完成一系列复杂的弯道和偏移校正工作。

2盾构机的液压系统简析

2.1推进液压系统

推进液压系统是盾构推进的动力，主要是由沿着盾体分布的组压油缸组成，采用群控方式实现群控。采用盾构推进液压系统，可以使多个油缸同时工作，保证在直线隧道施工过程中，不会出现任何差错。盾构机的推进液压系统在地铁隧道开挖施工中起到了重要的作用。推进液压系统也可以独立完成曲线推进、管片拼装等工作，所以该系统在工作过程中发挥了非常重要的作用，相关人员要注重对该种系统进行科学合理的维护。

2.2刀盘驱动液压系统

刀盘传动液压系统的主要作用是推动液压传动机构带动刀盘转动，将挖掘出的泥土切开，完成盾构机的工作。在掘进施工中，切割作业是由液压泵带动数个液压马达，经减速器减速后，再驱动刀盘，完成切割作业。

2.3螺旋输送液压系统

螺杆输送液压系统的主要作用是将盾构机封闭的土槽内的泥土排出，尤其是在开挖隧道时。该工艺主要是通过螺旋转动来完成的。这个系统实际上是一个封闭的系统，在土槽中安装的土压传感器可以把切割过的土壤的压力状态信息传递给运输系统。在此基础上，采用螺旋输送机的液压系统，通过调节液压系统的液流，带动螺杆转动，实现切削、推进和排放的协调控制。螺旋输送液压系统在具体工作过程中能够发挥非常重要的作用，能够保证整个机械设备的正常运转，对于生产工作来说是至关重要的。

2.4管片拼装液压系统

在液压系统中，管片拼装液压系统是很重要的一个环节。管片装配是一种特殊的设备，用于对隧道内的管片进行安装。管片装配系统就像一个具有自由活动的机械臂，其主要作用是推动环形隧道的形成。它具有灵活、可靠的特点，可以实现基本的自动控制，被广泛应用于地铁、隧道等领域。

3液压系统的节能技术

本公司的液压系统主要是通过对各种液压缸的伸缩进行控制，推进式液压系统主要是调整推进缸间的压差，比如把整个推进缸分成四部分，每个分区都是由一定数量的推进油缸组成，每一段都有一根比例阀门，用于调整整个区域的压力，而每一根推杆上都有一根换向阀，它是为了控制油路的开启和关闭，通过对各区域的压力进行控制，形成相应的压力差，以实现盾构的转向。其它液压系统也可以根据不同的工作需要，根据不同的工作需要进行相应的调节，以达到更快的速度。要对整个系统进行节能技术的研究，首先要了解其工作原理。液压系统的能源主要来自于将机械能转换为液压能的液压泵。在没有其它因素的前提下，油压泵的整体效率对整个液压系统的效率有很大的影响，而液压泵的结构、粘度，这两个因素对液压泵的效能有很大的影响，因此要从它的效能开始，为了适应不同的工程需要采用不同的方式，需要对其进行改进。如果在高电压地区使用低压泵，则整个装置的效率会下降，因此，要根据我们的负荷来选用合适的液压泵，这能提高我们的生产力。其次，调整液压系统中的油泵的速度，使油压系统工作在较低的地方，高速运转会造成较大的空载。高速度、低能量消耗，不但对机器设备有损伤，还会产生无谓的浪费，因此要调整工作条件，使液压系统处于最优的工作状态，使其在合理的范围之内。液压系统节能技术在具体应用过程中要有相关人员进行科学合理的分析和探讨，确保相应的技术能够发挥具体的作用。

4如何提高盾构机的效率

在整个项目中，要想提升我们的整体工作效率，必须要把所有的工作都做好，而我们的工作最注重的就是工作的效率。我们需要考虑的是，怎样在最短的时间内完成高品质的工作。而在盾构机的应用中，采用液压系统的节能技术是提高整个液压系统的综合效能的一种技术手段。而要提高液压系统的工作效率，主要有两个途径：一是增加目前的压力效率，二是增加全减压阀的容积。提高泄压阀的容积，就可以减少泄漏量，减少一部分动能的损失，通过做功来更快捷的完成我们给定的工作量。增加减压阀的压比，可以降低流体的流量，从而增加工作的效率。这将会降低不需要的能源。而降低油压的方法，通常是将油管的吸油量降到最低的油管，如果管道内的压力太大，造成工艺不均或管道太短，都会影响到数值，另外，减小管道长度可以减少管道的阻力，节约能源和缩短工作时间。节约能源主要是为了减少不必要的弯折，防止因管线太长造成的损耗。盾构机在具体工作过程中要想提升相应的工作效率，有关人员主要通过上述两个途径来提高，在此过程中要按照具体的规范和标准进行操作，这样才能够有效的减少动能的损失，增加整体工作的效率，对于整个生产工作的进行来说也是至关重要的。

结束语

因此，要针对不同的项目，对资料进行适时的分析，对液压系统进行全方位的观测和监控。在公路、道路等工程中，液压系统的运行状况各不相同。因此在施工过程中，我们要不断地总结经验，发现问题后，及时改正，并把问题记录下来。不要超过三次。同时，通过对各种情况的反复总结，可以得到在各种情况下该怎样运用盾构机。随着科技的发展和时代的发展，目前的工程，特别是在整个隧道工程中，盾构机的液压系统节能技术对我们的工作有很大的促进作用。同时，能耗下降，人工成本下降。因此，我们要在液压系统的节能技术上继续下大的功夫。

参考文献：

[1]徐国良.地铁区间隧道盾构法施工安全风险识别与评价研究[D].山东大学,2021.DOI:10.27272/d.cnki.gshdu.2021.001838.

[2]朱瑶宏,杨振华,陈飞飞,柳献.模拟土与隧道相互作用的液压加载系统设计与试验应用[J].铁道科学与工程学报,2020,17(04):915-923.DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20190526.

[3]高华军.地铁隧道盾构施工风险管理研究[D].武汉理工大学,2013.