一种超高压水并联调压系统及调压方法技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。本发明专利技术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。

An ultra-high pressure water parallel pressure regulating system and method

The invention discloses an ultra-high pressure water parallel pressure regulating system and a pressure regulating method, which solves the problems that the pressure of the high pressure water system in the prior art is not easy to adjust and the synchronization is not good. The invention includes at least one set of ultra-high pressure water pneumatic pressure regulating system, the ultra-high pressure water pneumatic pressure regulating system is connected with the upper computer, the ultra-high pressure water pneumatic pressure regulating system includes an electrical control part and at least one set of high pressure water system, the electrical control parts are respectively connected with the high pressure water system and the upper computer, the bypass pipe of the high pressure water system is provided with a high pressure pneumatic stop valve, and the high pressure pneumatic stop valve is arranged The valve is connected with the electrical control part through the first pipeline, and the first pipeline is equipped with a proportional speed regulating valve and a one-way valve in parallel, and the proportional speed regulating valve is connected with the upper computer. The high-pressure pneumatic stop valve realizes the adjustment of the pump outlet pressure through the balance of internal air pressure and water pressure, realizes the adjustment of the output pressure of eight groups of pumps in the ultra-high pressure water system, and improves the stability and synchronization of the high-pressure water system.

【技术实现步骤摘要】
一种超高压水并联调压系统及调压方法
本专利技术涉及高压水破岩
，特别是指一种超高压水并联调压系统及调压方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中的不足，本专利技术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。本专利技术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）；S4：当P2×S2=F2≤F1=P1×S1时，液体压力不大于气体压力，高压气动截止阀关闭，高压水直接从第二管路进入高压水系统内；当P2×S2=F2＞F1=P1×S1时，液体压力大于气体压力，高压气动截止阀打开高压水部分从高压气动截止阀溢流口排出，起到卸压作用。在步骤S3和S4过程中，上位机通过控制电磁换向阀和比例调速阀，实时调节高压气动截止阀内气体压力值设定为P1的大小，来实现对高压水系统水压P2的调节。本专利技术将并联控制技术与高压气动截止阀相结合的新型超高压水调压技术，通过上位机PLC控制器并联同步控制两组超高压水气动调压系统的启停，单组超高压水气动调压系统由一个两位两通电磁换向阀并联同步控制四组高压气动截止阀，从而实现八组高压气动截止阀的并联控制。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，保证高压水传输的可靠性和安全性，进而提高施工效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术整体原理示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，实施例1，一种搭载于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的数量根据高压水系统采用的管路设计。超高压水气动调压系统通过导线与上位机9相连接，上位机为超高压水气动调压系统的控制中心。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，高压水系统根据需要可设置两个或四个或六个，电气控制件分别与高压水系统、上位机9相连接。高压水系统的管路上设有高压气动截止阀3，高压气动截止阀3通过第一管路11与电气控制件相连接，高压气动截止阀3上分别连接有水源和气源，第一管路11上设有并联设置的比例调速阀5的单向阀4，比例调速阀5与上位机9连接，上位机通过比例调速阀实现对气体压力的调节和远程控制。比例调速阀5与单向阀4并联设计，实现正向（从气源到高压气动截止阀）气体压力调节远程控制，反向气体压力快速卸荷。进一步，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。即本系统用于对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。进一步，所述高压水系统包括水箱10，水箱10通过第二管路12与高压水系统相连接，第二管路12上串联设有高压水泵1和旁通设有高压安全阀2。高压水泵为高压水射流系统提供动力，高压安全阀（2）起到对高压水系统的安全保护作用。所述第二管路12上旁通设有高压气动截止阀3，第二管路12的高压水进入高压气动截止阀，形成水压，当气体压力大于水压时，高压气动截止阀关闭，高压水进入第二管路输出；当气体压力小于水压时，高压气动截止阀打开，部分高压水从截止阀内释放，气压的大小决定着高压气动截止阀打开的开度，也决定了高压水系统的输出压力。更进一步，所述电气控制件包括气动三联件7和电磁换向阀8，气动三联件7包括空气过滤器、减压阀和油雾器，用以手动调节气体回路的压力以及对气体进行干燥和油雾处理。气动三联件7的进气端与气源6相连通，气动三联件7的出气端与电磁换向阀8相连通，所述电磁换向阀8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11相连通。电磁换向阀8与上位机9相连接。两位两通电磁换向阀通过上位机的电信号来控制气源的通断。实施例2，一种搭载于TBM上的超高压水并联调压系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种搭载于TBM上的超高压水并联调压系统，其特征在于：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（9）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（9）相连接，高压水系统的旁通管路上设有高压气动截止阀（3），高压气动截止阀（3）通过第一管路（11）与电气控制件相连接，第一管路（11）上并联设置有比例调速阀（5）和单向阀（4），比例调速阀（5）与上位机（9）连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种搭载于TBM上的超高压水并联调压系统，其特征在于：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（9）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（9）相连接，高压水系统的旁通管路上设有高压气动截止阀（3），高压气动截止阀（3）通过第一管路（11）与电气控制件相连接，第一管路（11）上并联设置有比例调速阀（5）和单向阀（4），比例调速阀（5）与上位机（9）连接。


2.根据权利要求1所述的搭载于TBM上的超高压水并联调压系统，其特征在于：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。


3.根据权利要求1或2所述的搭载于TBM上的超高压水并联调压系统，其特征在于：所述高压水系统包括水箱（10），水箱（10）通过第二管路（12）与高压水系统相连接，第二管路（12）上设有高压水泵（1）和高压安全阀（2）。


4.根据权利要求3所述的搭载于TBM上的超高压水并联调压系统，其特征在于：所述第二管路（12）上旁设有高压气动截止阀（3）。


5.根据权利要求1或4所述的搭载于TBM上的超高压水并联调压系统，其特征在于：所述电气控制件包括气动三联件（7）和电磁换向阀（8），气动三联件（7）的进气端与气源（6）相连通，气动三联件（7）的出气端与电磁换向阀（8）相连通，电磁换向阀（8）与上位机（9）相连...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭顺辉，周小磊，顾永升，俞培德，蔡留金，张杰，郭攀登，吴豪，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41