[发明专利]矩形盾构机土压平衡控制系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及矩形盾构机的创新，尤其涉及一种矩形盾构机土压平衡控制系统及其方法。

背景技术

通常的圆形或者小截面的土压平衡盾构机是一种用于软土地下隧道工程开挖的技术密集型重大工程装备。通常都采用一台螺旋输送机进行排土输送，主要作用是将盾构机泥土仓内刀盘切削下来的泥土排出盾体，并控制和保持土压平衡，是土压平衡盾构机的重要组成部分。

大截面矩形盾构机由于其截面较大，如采用一台螺旋输送机进行排土输送则无法满足施工排土的需求，故需采用二台螺旋输送机（即双螺旋输送机）来进行排土输送，这使得土压平衡系统控制的难度将大大增加，对土压平衡的自动控制提出了更高的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能迎合双螺旋输送机排土输送要求的矩形盾构机土压平衡控制系统及其方法。

为了解决这一技术问题，本发明提供了一种矩形盾构机土压平衡控制系统，用以对配备双螺旋输送机的矩形盾构机进行土压平衡控制，包括了交互操作设备、计算机PLC主站、液压泵站和土压力传感器，所述计算机PLC主站与所述交互操作设备连接，所述土压力传感器设于盾构机的土仓，所述计算机PLC主站根据所述土压力传感器传输而来的数据通过所述液压泵站控制两个所述螺旋输送机的运作。

所述矩形盾构机土压平衡控制系统还包括了电气控制柜，所述计算机PLC主站通过所述电气控制柜与所述液压泵站连接。

所述液压泵站包括两个电机液压泵和两个液压比例阀，两个电机液压泵分别与所述两个所述液压比例阀连接，所述两个电机液压泵均与所述计算机PLC主站连接，所述两个液压比例阀分别与两个所述螺旋输送机连接。

所述矩形盾构机土压平衡控制系统还包括了计算机PLC从站，设于盾构机的推进千斤顶上的行程速度传感器以及设于所述螺旋输送机上的转速传感器，所述行程速度传感器和转速传感器均通过所述计算机PLC从站与所述计算机PLC主站连接。

所述矩形盾构机土压平衡控制系统还包括设于地面上的全站仪设备，所述全站仪设备与所述计算机PLC主站连接。

所述交互操作设备包括操作台和触摸屏。

本发明还提供了一种矩形盾构机土压平衡控制方法，采用了本发明提供的矩形盾构机土压平衡控制系统，还提供了设于盾构机的推进千斤顶上的行程速度传感器、设于所述螺旋输送机上的转速传感器以及设于地面上用以检测沉降状况的全站仪设备；

首先，先设定土压的目标值，在掘进过程中，所述计算机PLC主站根据所述土压力传感器、行程速度传感器、转速传感器和全站仪设备传输而来的数据计算出土仓的土压检测值与土压的目标值之间的差值；

当所述土压力传感器检测到土仓内的土压检测值大于目标值时，则通过所述计算机PLC主站加大所述螺旋输送机的转速，直至土仓内的土压检测值达到目标值；当所述土压传感器检测到土仓内的土压检测值小于目标值时，则通过所述计算机PLC主站减小所述螺旋输送机的转速，直至土仓内的土压检测值达到目标值。

可选的，在加大或减小所述螺旋输送机的转速时，操作人员在所述交互操作设备上实施操作，通过所述计算机PLC主站分别手动控制两个所述螺旋输送机的转速。

可选的，在加大或减小所述螺旋输送机的转速时，所述计算机PLC主站自动根据所述土压力传感器、行程速度传感器、转速传感器和全站仪设备传输而来的数据分别自动控制两个所述螺旋输送机的转速。

在自动控制的过程中，所述计算机PLC主站还根据预设的PID算法以及操作人员输入的PID参数进行转速控制命令的自动生成。

本发明提供了一种矩形盾构机土压平衡控制系统和方法，一方面，利用土压力传感器和计算机PLC主站之间的信息传递，本发明可以实时地针对土仓土压的情况进行反馈控制，另一方面，对于螺旋输送机转速的控制，本发明引入了计算机PLC主站与液压泵站的组合使用，运用液压驱动液压比例阀控制变量泵的技术，使得土压的控制更灵敏、更快速、更可靠。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的矩形盾构机土压平衡控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的矩形盾构机土压平衡控制系统的系统示意图；

图3是本发明实施例1提供的矩形盾构机土压平衡控制方法的手动控制模式下的流程示意图；

图4是本发明实施例2提供的矩形盾构机土压平衡控制方法的自动控制模式下的流程示意图；

图5和图6是本发明实施例1与实施例2中触摸屏的示意图；

图7是本发明实施例1与实施例2中操作台的示意图；