盾构机油箱水冷系统及盾构机油箱水冷控制方法技术方案

一种盾构机油箱水冷系统及盾构机油箱水冷控制方法，包括油箱、变频泵、高压过滤器、油管、冷却单元和PLC控制器；油箱内设有第五温度传感器；油管上设有第一流量传感器，油管包括第一进油段和第一出油段；所述冷却单元包括第一换热器、第一进水管、第一出水管、比例流量阀和第二流量传感器；所述油箱、变频泵、高压过滤器、第一换热器通过油管依次连通，且油管的末端连接到油箱中；所述第一进水管、第一换热器和第一出水管依次连接；第一进水管上设有比例流量阀和第二流量传感器，且比例流量阀设于第一进水管的前端部；所述变频泵、比例流量阀、第一流量传感器、第二流量传感器和第五温度传感器分别与PLC控制器连接。本发明专利技术可以对油液温度进行精确控温。度进行精确控温。度进行精确控温。

【技术实现步骤摘要】
盾构机油箱水冷系统及盾构机油箱水冷控制方法


[0001]本专利技术涉及盾构机油箱领域，特别涉及一种盾构机油箱水冷系统及盾构机油箱水冷控制方法。

技术介绍

[0002]盾构机的绝大部分工作机构主要由液压系统驱动来完成，如盾构机液压推进及铰接系统、刀盘驱动系统、管片拼装系统、辅助液压系统、螺旋输送系统、液压油主油箱及冷却过滤系统等，液压系统可以说是盾构机的心脏，在盾构机掘进中起到至关重要的作用。液压系统的正常与否，直接关系到盾构工作效率的高低。随着地下空间需求日益增大，施工环境越来越复杂，地下空间技术日益进步，对盾构机各系统要求会越来越高，这其中包括油温冷却系统。
[0003]液压系统在压力能与机械能转化过程中，功率损失大部分转变为热量，从而引起油温升高。液压系统油温一般不宜超过55℃，当温度超过60℃以后，液压系统容易出现：油温过高导致液压油质加速老化，黏度、容积效率均下降，因而泄漏增加，液压系统效率下降，甚至使机械设备无法正常工作。实验表明，当液压油温超过55℃时，液压油的氧化加剧，油温超过55℃后，温度每上升10℃左右，油液的使用寿命将缩短一半；油温过高，造成油液汽化，水分蒸发，加速油液氧化。油液氧化形成胶状沉积物，易堵塞系统元件，同时氧化产生腐蚀酸液对各液压元件穴蚀破坏，使液压系统不能正常工作；液压系统的零件受热膨胀，破坏了零件原来正常的配合间隙，导致摩擦阻力增加，将引起运动件动作失灵，特别是液压阀容易卡死；加速橡胶密封件老化变质，寿命缩短，甚至丧失其密封性能，使液压系统严重泄漏。
[0004]当液压系统油温上升幅度较大、油温上升速度过快时，会严重影响到液压油性能，降低液压元件的使用寿命，对设备的正常使用带来危害，增加设备的维修成本。由于盾构机油温上限联锁，当油温升高到设定极限时，将会迫使盾构机停止运转等待油温下降，影响工程掘进进度，所以盾构机液压油温不能过高，当液压油温大于等于50℃时报警，大于65℃时停机，要确保在连续运行工况温升不超过60℃。目前已有的盾构机油箱水冷系统无法将油箱油温稳定地控制在设定范围内，控制精度和稳定性需进一步提高；水冷模式单一，在超常工况条件下，当油箱温升过快，达到设定极限时，会迫使盾构机停止运转，等待油温下降后再人工重启，影响工程掘进进度。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种控制精度高，稳定性强，能使温升和冷却水流量处于一定程度的动态平衡的盾构机油箱水冷系统。
[0006]本专利技术的第二个目的在于提出一种盾构机油箱水冷控制方法。
[0007]为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了一种盾构机油箱水冷系统，包括油箱、变频泵、高压过滤器、油管、冷却单元和PLC控制器；所述油箱内设有第五温度传感器；
所述油管上设有第一流量传感器，所述油管包括第一进油段和第一出油段；所述冷却单元包括第一换热器、第一进水管、第一出水管、比例流量阀和第二流量传感器；所述油箱、变频泵、高压过滤器、第一换热器通过油管依次连通，且油管的末端连接到油箱中；所述第一进水管、第一换热器和第一出水管依次连接；所述第一进水管上设有比例流量阀和第二流量传感器，且比例流量阀设于第一进水管的前端部；所述变频泵、比例流量阀、第一流量传感器、第二流量传感器和第五温度传感器分别与PLC控制器连接。
[0008]基于上述设计，油液进入冷却单元，第三流量传感器对循环油路流量实时监测以防循环油路不通，第五温度传感器对油箱内的油液温度实时监测，二通插装型比例流量阀对进入的冷却水流量进行精确控制，来控制热交换速率，从而对油液温度进行精确控温，油温和冷却水流量处于一个动态平衡的稳定状态，达到对油液精确地控温。
[0009]另外，根据本专利技术上述实施例提出的一种盾构机油箱水冷系统，还可以具有如下附加的技术特征：
[0010]所述第一进油段上设有第一压力表、第一温度计和第一蝶阀；所述第一出油段上设有第三温度传感器、第二压力表和第二蝶阀；所述第三温度传感器与PLC控制器连接。
[0011]所述第一进水管上还设有第三压力表、第一温度传感器；所述第一出水管上设有第四压力表、第二温度计；所述第一温度传感器与PLC控制器连接。
[0012]还包括冷却机构，所述冷却机构包括第二换热器、第二进水管和第二出水管；所述油管还包括第二进油段和第二出油段，所述高压过滤器、第二进油段、第二换热器、第二出油段和第一进油段依次连通；所述第二进水管、第二换热器和第二出水管依次连接；第二进水管上设有第三流量传感器；所述第三流量传感器与PLC控制器连接。油箱中的油经变频泵抽出后，先经过高压过滤器过滤清除污染源，再经过冷却机构油液在第二换热器与冷却水完成热交换进行初步冷却，油液经冷却机构初步冷却后，再进入冷却单元能更好地对油液进行精确控温。
[0013]所述第二进油段上还设有第三温度计、第五压力表和第三蝶阀；所述第二出油段上设有第三温度传感器、第六压力表和第四蝶阀；所述第三温度传感器与PLC控制器连接。
[0014]所述第二进水管上还设有第四温度传感器、第七压力表、第五蝶阀；所述第二出水管上设有第四温度计、第八压力表、第六蝶阀；所述第四温度传感器与PLC控制器连接。
[0015]所述油箱内还设有液位开关组，所述液位开关组包括从上至下设置的高液位开关、低液位开关和停机液位开关，所述高液位开关、低液位开关和停机液位开关分别与PLC控制器连接。高液位开关、低液位开关和停机液位开关分别对油箱内的液位进行实时监测。
[0016]所述比例流量阀为二通插装型比例流量水阀；所述第一换热器和第二换热器均为板式换热器。
[0017]为达到上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了一种盾构机油箱水冷控制方法，利用所述的盾构机油箱水冷系统进行作业，在PLC控制器上设置参数，划分油温调控区间临界值t5、t4、t3、t2和t1，且t5>t4>t3>t2>t1；由变频泵将油箱中的油抽出，经过高压过滤器过滤清除污染源，再经过冷却机构，油液在第二换热器与冷却水进行热交换完成初步冷却；然后油液进入冷却单元，PLC控制器通过第五温度传感器监测油箱内的油液温度，来控制冷却单元中进入比例流量阀的冷却水流量，由第二流量传感器实时监测来控制热交换速率，将油温控制在t2≤t≤t3区间，最后油液回入油箱1中；
[0018]其中，油液的油温调控方法具体如下：
[0019]A.当油温t≥t5时，油温达到极限值，PLC控制器控制盾构机停机，使油温降下来，再重启设备；
[0020]B.当油温t4≤t≤t5时，油温达到报警值，变频泵加速，使得油液和冷却水热交换速率加快；同时PLC控制器控制冷却单元中的比例流量阀增大进入第一进水管中的冷却水流量，由第二流量传感器实时监测冷却水流量并上报至PLC控制器，由第五温度传感器实时监测油箱内的油温，将油温初步降至安全区间；
[0021]C.油液经过冷却机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构机油箱水冷系统，其特征在于：包括油箱(1)、变频泵(2)、高压过滤器(3)、油管(6)、冷却单元(4)和PLC控制器；所述油箱(1)内设有第五温度传感器(7)；所述油管(6)上设有第一流量传感器(59)，所述油管(6)包括第一进油段(61)和第一出油段(62)；所述冷却单元(4)包括第一换热器(43)、第一进水管(44)、第一出水管(45)、比例流量阀(46)和第二流量传感器(47)；所述油箱(1)、变频泵(2)、高压过滤器(3)、第一换热器(43)通过油管(6)依次连通，且油管(6)的末端连接到油箱(1)中；所述第一进水管(44)、第一换热器(43)和第一出水管(45)依次连接；所述第一进水管(44)上设有比例流量阀(46)和第二流量传感器(47)，且比例流量阀(46)设于第一进水管(44)的前端部；所述变频泵(2)、比例流量阀(46)、第一流量传感器(59)、第二流量传感器(47)和第五温度传感器(7)分别与PLC控制器连接。2.如权利要求1所述的盾构机油箱水冷系统，其特征在于：所述第一进油段(61)上设有第一压力表(4a)、第一温度计(49)和第一蝶阀(4b)；所述第一出油段(62)上设有第三温度传感器(40)、第二压力表(4c)和第二蝶阀(4d)；所述第三温度传感器(40)与PLC控制器连接。3.如权利要求1所述的盾构机油箱水冷系统，其特征在于：所述第一进水管(44)上还设有第三压力表(4e)、第一温度传感器(48)；所述第一出水管(45)上设有第四压力表(4f)、第二温度计(4g)；所述第一温度传感器(48)与PLC控制器连接。4.如权利要求1所述的盾构机油箱水冷系统，其特征在于：还包括冷却机构(5)，所述冷却机构(5)包括第二换热器(53)、第二进水管(54)和第二出水管(55)；所述油管(6)还包括第二进油段(63)、第二出油段(64)，所述高压过滤器(3)、第二进油段(63)、第二换热器(53)、第二出油段(64)和第一进油段(61)依次连通；所述第二进水管(54)、第二换热器(53)和第二出水管(55)依次连接；第二进水管(54)上设有第三流量传感器(58)；所述第三流量传感器(58)与PLC控制器连接。5.如权利要求4所述的盾构机油箱水冷系统，其特征在于：所述第二进油段(63)上还设有第三温度计(56)、第五压力表(50)和第三蝶阀(5a)；所述第二出油段(64)上设有第三温度传感器(57)、第六压力表(5b)和第四蝶阀(5c)；所述第三温度传感器(57)与PLC控制器连接。6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨高鹏，陈福涛，陈贝贝，刘恒，郭宏耀，
申请(专利权)人：厦门厦工中铁重型机械有限公司，
类型：发明
国别省市：