[发明专利]一种超高压水并联调压系统及调压方法

说明书

本发明公开了一种超高压水并联调压系统及调压方法，解决了现有技术中高压水系统压力不易调节、同步性不佳的问题。本发明包括至少一组超高压水气动调压系统，超高压水气动调压系统与上位机相连接，所述超高压水气动调压系统包括电气控制件和至少一组高压水系统，电气控制件分别与高压水系统、上位机相连接，高压水系统的旁通管路上设有高压气动截止阀，高压气动截止阀通过第一管路与电气控制件相连接，第一管路上并联设置有比例调速阀和单向阀，比例调速阀与上位机连接。本发明高压气动截止阀通过内部气压与水压平衡来实现泵出口压力的调节，实现超高压水系统中八组水泵输出压力的调节，提高高压水系统的稳定性和同步性。

技术领域

本发明涉及高压水破岩技术领域，特别是指一种超高压水并联调压系统及调压方法。

背景技术

传统的隧道硬岩掘进机（TBM）采用机械式破岩，通过滚刀对硬岩实施压、滚、磨等作用，使硬岩产生高应力区和裂痕，随着裂痕扩展形成碎石片，从而实现硬岩隧道掘进的目的，但该种破岩方式对滚刀的磨损极为严重，据统计，硬岩环境下滚刀磨耗成本及维修更换时间在项目成本和工期中所占比均高达30-40％，甚至更多，严重影响了施工速度和经济效益。近年来，国内外学者提出了一种应用高压水射流辅助TBM滚刀破岩的概念，这种概念就是应用高压水的冲击力来实现对TBM滚刀辅助硬岩的目的，要想实现该想法，不仅要考虑高压水射流系统与现有TBM结构及施工兼容的问题，还要充分考虑如何设计供水泵站的压力以及对泵出口压力的调节。

现有调压系统多采用调压阀、安全阀、爆破阀或变频器三种方式，比如申请号CN201710174708.2的一种高压水射流自动调压安全系统及其自动调压方法的专利申请文件，采用变频器进行水压的调节，但是现有的水压调节方式承压能力和同步性不适用于高压工况下的TBM，因此需要设计一种新的超高压水并联调压系统。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种超高压水并联调压系统及调压方法，解决了现有技术中高压水系统压力不易调节、同步性不佳的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种搭载于TBM上的超高压水并联调压系统，包括至少一组超高压水气动调压系统，超高压水气动调压系统与上位机相连接，所述超高压水气动调压系统包括电气控制件和至少一组高压水系统，电气控制件分别与高压水系统、上位机相连接，高压水系统的旁通管路上设有高压气动截止阀，高压气动截止阀通过第一管路与电气控制件相连接，第一管路上设有并联设置的比例调速阀的单向阀，比例调速阀与上位机连接。

该系统包括两组并联设置的超高压水气动调压系统，每组超高压水气动调压系统包括四组并联设置的高压水系统。

所述高压水系统包括水箱，水箱通过第二管路与高压水系统相连接，第二管路上设有高压水泵和高压安全阀。

所述第二管路上旁设有高压气动截止阀。

所述电气控制件包括气动三联件和电磁换向阀，气动三联件的进气端与气源相连通，气动三联件的出气端与电磁换向阀相连通，电磁换向阀与上位机相连接。

所述电磁换向阀采用两位两通电磁换向阀，两位两通电磁换向阀与第一管路相连通。

一种搭载于TBM上的超高压水并联调压系统的调压方法，包括如下步骤：

S1：高压水系统运行，电气控制件暂不运行，高压水系统高压水泵低压启动，水通过高压气动截止阀溢流口排出；

S2：然后电气控制件运行，上位机控制电磁换向阀和比例调速阀打开，向高压气动截止阀内通入气体，气体压力值设定为P1，气体侧受力面积为固定值S1；

S3：随着气体压力P1的升高，第二管路中的高压水进入高压气动截止阀内的液体压力值P2也随之升高，液体侧受力面积为固定值S2）；