采用液压变压器盾构推进节能系统设计.pdf

学兔兔 采用液压变压器的盾构推进节能系统设计 施 虎，龚国芳，杨华勇 (浙江大学流体传动及控制国家重点实验室) 摘 要：推进系统是盾构机的重要组成部分。以应用最为广泛的 6．3 m土压平衡盾构推进系统为 例，提出一种采用液压变压器的新型节能盾构液压推进系统。该系统以液压变压器作为控制元件，4组推 进液压缸分别由4个相应的液压变压器控制，系统的动力源由蓄能器和补油泵共同提供。采用液压变压 器的推进系统结构简单、能量利用率高，避免了传统阀控系统中存在的严重溢流截流损失。介绍系统的工 作原理和设计流程，提出设计步骤和设计方法，通过较精确的计算，确定一种装机功率相对阀控方式较小 的盾构推进液压系统。在拥有同样设计推进能力的情况下，与通常的阀控系统相比，液压变压器推进系统 可使装机功率降低30％，体现出较大的节能优势。 (c 二 ccl‘ 0 c c0 c c0．c= c0．c cc _ cc c ：0cc cc 己0cc cc _ ：0cc 巴 -c： 关键词：盾构；推进系统；液压变压器；节能；设计 推进系统为盾构向前推进提供推动力，是盾构 由于盾构推进系统承担着盾构的推进和姿态控 机的重要组成部分。由于推进系统的载荷很大，液压 制的任务，通常沿盾构圆周方向将推进液压缸分为 技术在盾构推进系统中得到了广泛应用。现有盾构 若干组，进行协调控制。图1为城市地铁建设中广泛 推进液压系统采用阀控形式，能量损失严重，而损失 应用的 6．3 m土压平衡式盾构推进液压系统液压 的能量以发热形式释放使掘进工作环境恶化，对施 缸布置图，共32套液压缸，分为4组。图中z1～ 工极为不利。液压变压器是近年发展的一种全新的 代表液压缸，在 、 、 、 ：处装有位移传感器，用 液压能量转换元件，理论上能够无损传输液压能Ⅲ。 于检测所在分组的推进位移，以控制整个盾构的前 采用液压变压器原理的盾构推进液压系统能够极大 进速度以及各分组之间的同步运动关系。 地降低系统的装机功率，达到节能降耗的目的。 图2为采用液压变压器的盾构推进节能液压系 统单组工作原理图。当盾构停止推进时，调节变量泵 l 工作原理 1．油箱 2．补油泵 3．电机 4．溢流阀 5．蓄能器 6．1变量 泵／马达 6．2定量泵，马达 7．二位三通电磁换向阀 8．液压缸 图1 6．3 m盾构推进系统液压缸分布示意图 图2 液压变压器推进系统单组工作原理图 $国家“863”计划项目(2007AA041806) 作者简介：施虎(1984一)，男，山西应县人，博士，研究方向：掘进装备电液控制技术。 一 36— 学兔兔 l ／马达6．1的排量，使连接变量元件和定量元件的轴 ，、 、 、． 1 保持转矩平衡 此时泵／马达6．1、6．2均保持静