[发明专利]盾构电液控制系统综合试验平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种试验平台，尤其涉及一种盾构电液控制系统综合试验平台。

背景技术

盾构作为地下隧道工程开挖的重要施工装备，它是用机械破碎岩石、出碴和隧道支护实行连续作业的一种综合设备。盾构是一种高智能化，集机、电、液、气、光、计算机技术为一体的隧道施工重大技术装备。其最大特点就是整个隧道掘进过程都是在这个被称作护盾的钢结构掩护下完成的，可最大限度地避免坍塌和地表变形。与传统的隧道掘进技术相比，盾构施工具有安全可靠、机械化程度高、工作环境好、施工进度快等优点，尤其在地质复杂的高水压大埋深的隧道，只能依赖盾构法施工。

电液控制系统通常用在盾构的刀盘主驱动、管片安装机、螺旋输送机、推进系统、同步注浆机等装置上。刀盘主驱动位于盾构的前部，是切削土体的装置，包含切削刀、刀盘、马达、减速机、旋转轴承、液压控制装置、数据采集及控制装置等组成；管片安装机是用于支护隧道的钢筋混凝土管片拼装的一种装置，包含支撑梁、旋转机构、管片抓举机构、伸缩油缸、液压控制装置、数据采集及控制装置等组成；螺旋输送机是用于输送刀盘切削下来的土体的一种装置，包含封土闸门、外筒、螺杆、泡沫注入口、伸缩油缸、液压控制装置、数据采集及控制装置等组成；盾构的推进系统是依靠支承环内大体等距布置的推进油缸作用于管片从而提供反作用力的装置，它为盾构前进提供推进力。包含推进油缸、撑靴、支撑架、液压控制装置、数据采集及控制装置等组成。

盾构不同于其它工程机械，它具有“量体裁衣”的针对性，需要针对隧道工程的地层地质及其它要求进行设计制造，适应性的设计方法和技术在盾构的发展中显得格外重要。因为隧道岩土工程的复杂性和现有数学计算的局限性，物理模拟试验成了盾构设计和关键技术进步的基础，是提高盾构可靠性的有效手段。目前我国尚没有适合国情的适应性设计理论的指导和盾构行业设计通用的标准，同时也没有盾构电液控制系统的设计经验数据库和施工经验数据库，系统的安装、调试技术也未完全掌握。所以有必要建设盾构电液控制系统综合试验平台，为完善系统设计理论提供试验数据和指导思想。

发明内容

为了克服背景技术中提到的盾构设计制造中存在的问题，满足施工生产的要求，本发明的目的在于提供一种盾构电液控制系统模拟试验和关键元器件的技术测试。从而对盾构电液控制系统在设计、组装和调试上的正确性进行检验，避免了在电液控制系统不完善时就直接与盾构联机带来的风险，缩短了盾构电液控制系统新产品的研发周期。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：综合试验台液压系统方案及用于该液压系统的数据采集与控制系统方案。

一种用于盾构电液控制系统综合试验平台，所述试验平台包括液压控制系统、数据采集及控制系统和控制系统软件三部分；所述液压控制系统包括三个单元：刀盘/管拼装机/螺旋输送机负载模拟系统，以及刀盘/管拼装机/螺旋输送机驱动及控制系统单元；推进负载模拟系统，以及推进驱动及控制系统单元；多自由度管片拼装定位控制系统单元；数据采集与控制系统主要用于盾构电液控制系统的监控，同时实时采集和记录来自试验平台中各种传感器和设备的运行数据，从而保证液压系统单元中的刀盘驱动模拟、推进系统动作以及泵、马达和阀的性能测试等各试验的顺利开展。

所述的综合试验台液压系统主要分为以下三个单元：刀盘/管拼装机/螺旋输送机负载模拟和驱动试验单元；模拟推进控制系统试验单元；多自由度管片拼装机构液压缸运动控制测试系统试验单元。

所述的综合试验台液压系统的数据采集与控制系统方案包含数据采集单元和控制系统单元。

一、刀盘/管拼装机/螺旋输送机负载模拟和驱动试验单元

刀盘/管片拼装机/螺旋输送机负载模拟和驱动试验系统单元采用闭式回路，主要由驱动和负载模拟两部分组成，其中驱动部分采用变量泵驱动变量马达形式，同时回路中包含比例方向流量阀，系统可以在泵控和阀控之间切换，以满足不同系统模拟试验要求。负载模拟部分可以组成闭式系统和开式系统，以满足不同系统负载模拟的要求。该试验系统单元采用模块化设计，可以通过各阀工作状态的切换使系统能够模拟盾构刀盘/管拼装机旋转/螺旋输送机驱动试验，在保证试验符合盾构实际工作状态的条件下，最大程度上简化了试验系统结构，降低了成本。此外，模块化的另一方面意义是可以对系统中的某些模块进行替换，以满足不同类型盾构系统测试的要求，具有可扩展性。