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1、上海吉原公司 培训讲稿盾构机辅助系统原理一. 盾构机辅助系统组成盾构机是一综合性的大型地下隧道开挖机械。集机械、电子电器、液压、传感技术等于一体，自动化程度较高，除主要的液压系统和电气系统外，还需要各种不同的系统来完成不同的功能，其上就有十几个辅助系统，这些系统有：1. 刀盘减速器润滑冷却系统；2. 盾尾密封油脂系统；3. 主轴承密封油脂系统；4. 油脂润滑密封系统；5. 供水及冷却系统；6. 同步注浆系统；7. 泡沫发生系统；8. 添加聚合物系统；9. 添加膨润土系统；10. 压缩空气系统；11. 土仓加压系统；12. 人仓加压系统。二. 刀盘减速器润滑冷却系统该系统以主轴承密封外壳为储油箱
2、，配有4KW的齿轮油泵、益流阀、过滤器、水冷却器、流量分配阀，形成一循环系统。系统中装有油温传感器、压力表、流量传感器、低油位警报开关及检查密封状况的泄漏检查箱。油泵从减速器中抽出的油经过滤、冷却，由分配阀分为等量的四路油两路送往主轴承的OAX5、OAX1口润滑大滚子轴承，另两路送往OR4、OR1口润滑小滚子轴承。如果前面的一、二道密封损坏，就会有浆液流入泄漏检查箱，如果第三道密封损坏，就会有齿轮油流入泄漏检查箱。油位过低、油温过高或流量较小都会使刀盘无法旋转。 三. 盾尾密封油脂系统盾尾密封油脂系统向盾尾上布置的8根盾尾油脂注入管注入油脂到密封装置，以失油密封形式阻止隧洞内的水、土及压注材料
3、从盾尾进入盾构内。系统由气动油脂泵、集油器、8路支管及8个气动闸阀和8个压力传感器组成。从空气压缩机送来的压缩空气由气动油脂泵的P口进入，然后分两路，一路经气源调节装置过滤器、减压阀（带压力表）、油雾器、手动换向阀到达油脂压力盘油缸，以达到向油脂泵供油的目的。另一路经气控阀、气源调节装置达到油脂泵，靠油脂泵的自动往复运动将油脂泵出。泵上装有低油脂警报开关、压力表和计数式流量传感器。泵出的油脂送到集油器分8路，四路进入一、二道钢刷密封之间的前四个注入孔，另四路进入二、三道钢刷密封之间的后四个注入孔。每一路都可以气控阀单独控制，也可以同时控制。四. 主轴承密封油脂系统主轴承设置有三道唇形外密封和两
4、道唇形内密封，外密封前两道采用永久性失脂润滑来阻止土仓内的渣土和泥浆渗入，后一道密封是防止主轴承内的润滑油渗漏。主轴承密封油脂系统只向前一道外密封前提供油脂。由气动油脂泵（原理同盾尾油脂泵）泵出的油脂到达集油分配器，将油脂均匀的分为四路分别送到主轴承上的CA1、CA2、CA3、CA4接口进入外密封的前端，靠密封油脂的外溢来阻止土仓内渣土和泥浆的渗入。五. 油脂润滑密封系统该系统比较复杂，在谋某一处以密封为主润滑为辅，另一处可能以润滑为主密封为辅，也许两样兼备。它自动定量地向一级螺旋输送机、二级螺旋输送机、主轴承外密封、主轴承内密封及回转中心接头提供润滑和密封油脂。系统主要由气动油脂泵、过滤器、
5、二级储油箱、油脂分配泵、分支集油及溢了装置、分支油脂分配器等。气动油脂泵与盾尾油脂泵相同。泵出的高压油脂经过滤器过滤后到达二级储油箱，经分配泵加压后的油脂从分配器的各分支出口输出，根据各装置油脂的需量配置了不同的管径和管子数量。两根管以上配有集油器，主分配器处理的油送往以下部位：1. 一级螺旋输送机输出轴第一、二道密封之间（F3口），单管输出，起密封作用。2. F4口为手动注脂，润滑一级螺旋机铰接球面。3. 一级螺旋机集油器（三管输出），再经分支分配器到输出轴的第一、二道密封之间（F1口）和第二、三道密封之间（F2口）。起密封和润滑作用。4. 密封和润滑二级螺旋机第一、二道密封之间（F3口）和
6、铰接球面（F4口）。（单管输出）5. 密封和润滑一、二级螺旋输送机连接器球铰（FG1、FG2口）。6. 二级螺旋机集油器（三管输出），再经分支分配器到输出轴的第一、二道密封之间（F1口）和第二、三道密封之间（F2口）。起密封和润滑作用。7. 主轴承外密封集油器（6管输出），再经分支分配器到达主轴承一、二道外密封之间（FA1FA6口），密封和润滑主轴承输出端。8. 手动润滑主轴承一、二道内密封之间（FI1-FI4口），内密封前一道阻止盾体内大气尘土的侵入，后一道防止主轴承内润滑油的外渗。9. 回转中心接头集油器，（2管输出），再经分支分配器到达中心接头四路泡沫通道之间的密封（FD1FD10口），
7、起润滑和密封的作用。10. 手动润滑中心接头的前轴承（FL1、FL2口）后轴承（FL3、FL4口），LL1为前溢流口，LL2为后溢流口。二级储油箱上装有两个低油位开关和两个高油位开关，起警报和停机控制。系统还装有三个计数式流量传感器，用以控制一、二级螺旋机和主轴承外密封的密封和润滑油脂量。三个电磁阀起回油作用。六. 供水和冷却系统供水系统由闭式循环回路和开式循环回路两大回路组成，闭式循环主要用于刀盘旋转马达（8个）、主轴承润滑冷却油、空气压缩机（2台）和电气柜的冷却。这些系统温度高，对水质要求较高。开式回路除冷却闭路循环水和液压油外，主要用于泡沫系统、注浆系统、膨润土系统和冲洗用水。闭式回路由
8、一7.5KW水泵将水箱里的水送往两台空压机、两个电气柜、8个驱动马达和主轴承润滑油冷却器，对其进行冷却，经外冷却器冷却后回到水箱，完成循环。8个马达和电气柜有节流阀控制流量，回路中装有温度传感器、温度计、流量传感器、水箱低水位开关。开式回路的水从洞外冷却塔引入，一路经过滤器、闭路水冷却器、液压油冷却器返回洞外冷却塔。另一路到各个用水闸阀、泡沫系统、膨润土系统、人仓及土仓，用于冲洗和系统施工。盾构机里的污水由盾体中的隔膜气泵排出。七. 同步注浆系统该系统能在掘进过程中同时把沙浆泵人管片后的间隙中，通过压力的调整，使其及时得到填充。保证了施工质量、防止了地面下沉。沙浆在地面拌和好后，送入洞内注浆泵
9、的沙浆罐里，由两台注浆泵分四路从盾尾注入管片后部间隙。每路管路上都装有压力传感器，以控制沙浆的注入压力，每一路可以单独工作和调整，也可同时工作。还可通过调整泵的注入频率控制沙浆的注入量。八. 泡沫发生系统泡沫的作用是改善土囊，防止黏土结成泥饼。同时也起到降低摩擦力，减少磨损和节能，还有润滑冷却的作用。系统由泡沫泵，水泵，气、液电控闸阀，气、液流量传感器，泡沫发生器，压力传感器等。其工作原理是：由可调速电机带动的泡沫泵送出一定的泡沫剂，与水泵的压力水混合后分四路送出，调速电机的速度由供水流量传感器（1S033）信号控制，严格按电脑设定的比例进行控制。混合液经电磁闸阀（1Z028）、流量传感器，在
10、进入泡沫发生前与高压空气混合，经泡沫发生器产生泡沫，然后送入刀盘、土仓或螺旋输送机。四路泡沫管路可分别单独控制，也可同时控制。每路的空气量和泡沫液流量由管路上的电磁阀控制，并可通过流量传感器反馈的信号进行修正。系统中的压力传感器起监控作用。九. 聚合物系统聚合物是一种长链分子的有机化合物。可与膨润土或泡沫混合使用，也可单独使用。当聚合物与渣土混合时，聚合物的分子就附着在土的颗粒表面，当这些颗粒相互碰到一起时，聚合物分子就将颗粒粘结在一起。系统比较简单，由气动泵和两个电磁开关组成。气动泵由空气带动，电气开关控制，经气源调节器带动往复式柱塞泵将聚合物泵往土仓，在进入土仓前由两个电磁开关控制。十.
11、膨润土系统膨润土可在工作面上形成低渗透性的泥膜，有利于水土压力的平衡，可以改变密封土仓内渣土的和易性，减少喷涌，同时也可减小盾构机推力和刀盘扭矩。该系统由膨润土罐、泥浆泵、流量开关、供水管及空气搅拌和回流节流控制组成。节流量由减压阀控制。泵出的膨润土到达泡沫管路泡沫发生器的出口端，四个单向阀阻止膨润土回流到泡沫系统，使膨润土只能流向刀盘、土仓或螺旋输送机。十一. 压缩空气系统压缩空气系统主要为盾构机上的气动设备和气动元件提供动力源，同时也给人仓和土仓加气和补气。系统由两台55KW螺杆空压机并联供气，备有1M3储气罐一个。用气的单元有：1. 经减压阀向铰接应急密封充气；2. 土仓补气；3. 经气
12、源调节器控制聚合物电磁开关；4. 经气源调节器控制8个气动闸阀（电控气）；5. 去泡沫系统；6. 经气源调节器去空气排污泵；7. 去膨润土系统（两路）；8. 去聚合物泵；9. 经气源调节器去电缆卷筒气动马达；10. 去润滑油脂泵；11. 去主减速器密封油脂泵；12. 去盾尾密封油脂泵；13. 去土仓补气；14. 去水管卷筒刹车；15. 去盾体和各拖车用气闸阀。十二. 土仓加气系统在地质条件较差的情况下检查、更换刀具及排除工作面异物等时需要进行气压作业。气压作业是指利用压缩空气以平衡盾构围岩的水土压力，使其保持稳定的作业。因对土仓和人仓加压所需的空气量较大，且要求气体压力必须稳定，为保证作业安全
13、，需配备两套气源系统。所以本系统除盾构机上的空压系统外，地面还装备有一套空压机系统。两路气源经减压阀减压后送往人仓和土仓，送往土仓的空气在进入土仓之前，经一套逻辑控制阀再次平稳的减压后，送进土仓。逻辑控制阀是将土仓的压力与减压阀（1S001）设定的压力进行必较来控制闸阀（1V002）的开启和关闭来提供供气压力的。土仓内压力过高时从溢流阀溢出。在土仓隔板上还装有5个土压传感器，以便观察土仓内的各处压力。十三. 人仓加气系统人仓一般有两个仓，一个主仓、一个辅仓，来自气源的压缩空气经减压阀、在分别经两个节流阀向主、辅仓加气，人仓上配有压力计、时钟、电话、温度计、记录仪、照明灯、喷水装置、溢流阀和一些进气、排气闸阀。人仓压力由进气减压阀（1S010）调定，当人仓压力过高时，气压从溢流阀排除。进、排气闸阀在人仓里外都可以控制。人仓外还设有三个压力计和两个纪录仪，分别观察和记录土仓、主人仓和辅人仓的压力情况。
