一种可自动切换的盾构机外循环水装置的制作方法

本实用新型涉及隧道施工技术领域，特别是一种可自动切换的盾构机外循环水装置。

背景技术：

盾构法隧道施工技术目前已在国内外地铁市场、输水隧洞、电力隧道、综合管廊等领域应用广泛，盾构机外循环水供水是盾构机自身散热及实现正常掘进施工的必备条件。本实用新型本着布置简单，自动化程度高的原则，能满足多种工况下盾构机外循环水供给，实现快速自动切换的功能，具有符合现阶段科学技术进步，实现盾构施工的全机械化和自动化控制的目标。

目前，国内盾构施工外循环水系统布置均为简便，大多为手动控制，且功能较为欠缺，工况类型单一，设备利用率低下。一般情况下均为一台增压水泵供一台盾构机外循环水，当其中一台增压泵故障时会导致所供应外循环的盾构机无法正常工作，对增压泵及管路故障的应对机制较差。

结合上述传统盾构机外循环供水装置的优劣势，发明了一种具有自动化控制程度高，适应多种工况类型和适用性广的盾构机外循环水自动切换装置。该装置对增压水泵故障的应对机制和措施齐全，自动化控制程度高，在其中一台增压水泵故障时可由前述四种工况中的任何一种启动工作，确保不会因增压泵故障而影响盾构机正常掘进。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种可自动切换的盾构机外循环水装置，通过布置三通连接管路及电磁阀可实现每台增压水泵单独供水、单独交叉供水及单台增压泵同时供应两台盾构机外循环，并能实现当正在工作的两台增压水泵其中一台故障无法工作时系统会自动切换到一台增压泵同时供应两路外循环水的模式，确保正在掘进的盾构机设备的正常运转，避免引起盾构机设备损坏。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种可自动切换的盾构机外循环水装置，包括外循环水池、第一盾构机内循环水系统及第二盾构机内循环水系统，第一盾构机内循环水系统通过第一外循环回水管及第一外循环进水管与外循环水池连接，第二盾构机内循环水系统通过第二外循环进水管及第二外循环回水管与外循环水池连接；所述第一外循环进水管上，沿水流方向依次设有第一手动蝶阀、第一Y型过滤器、第一减震接头、第一外循环水泵、第一压力控制器、第一电磁阀及第二电磁阀, 所述第二外循环进水管上，沿水流方向依次设有第二手动蝶阀、第二Y型过滤器、第二减震接头、第二外循环水泵、第二压力控制器、第三电磁阀及第四电磁阀；还包括用于连接第一外循环进水管与第二外循环进水管的连接管，连接管的一端连接于第一电磁阀与第二电磁阀之间，另一端连接于第三电磁阀与第四电磁阀之间，在连接管上设有第五电磁阀；还包括第一分支管及第二分支管，第一分支管用于连接第一外循环进水管与外循环水池，第二分支管用于连接第二外循环进水管与外循环水池，第一分支管的一端连接于第一外循环水泵与第一压力控制器之间，另一端与外循环水池连接，第二分支管的一端连接于第二外循环水泵与第二压力控制器之间，另一端与外循环水池连接，在第一分支管及第二分支管上分别设有第一弹簧安全阀及第二弹簧安全阀。

优选的，还包括控制器，所述第一手动蝶阀、第一Y型过滤器、第一减震接头、第一外循环水泵、第一压力控制器、第一电磁阀、第二电磁阀、第二手动蝶阀、第二Y型过滤器、第二减震接头、第二外循环水泵、第二压力控制器、第三电磁阀、第四电磁阀及第五电磁阀均与控制器连接。

优选的，所述控制器为PLC控制器。

优选的，所述第一盾构机内循环水系统及第二盾构机内循环水系统上均设有内外循环水热交换区。

本实用新型提供一种可自动切换的盾构机外循环水装置，布置简单，自动化程度高，能满足多种工况下盾构机外循环水供给，实现快速自动切换的功能，具有符合现阶段科学技术进步，实现盾构施工的全机械化和自动化控制的目标。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型控制系统的原理图。

具体实施方式

如图1-2所示，一种可自动切换的盾构机外循环水装置，包括外循环水池、第一盾构机内循环水系统及第二盾构机内循环水系统，第一盾构机内循环水系统通过第一外循环回水管及第一外循环进水管与外循环水池连接，第二盾构机内循环水系统通过第二外循环进水管及第二外循环回水管与外循环水池连接；所述第一外循环进水管上，沿水流方向依次设有第一手动蝶阀J、第一Y型过滤器K、第一减震接头L、第一外循环水泵M、第一压力控制器P、第一电磁阀N及第二电磁阀O, 所述第二外循环进水管上，沿水流方向依次设有第二手动蝶阀A、第二Y型过滤器B、第二减震接头C、第二外循环水泵D、第二压力控制器H、第三电磁阀E及第四电磁阀F；还包括用于连接第一外循环进水管与第二外循环进水管的连接管，连接管的一端连接于第一电磁阀N与第二电磁阀O之间，另一端连接于第三电磁阀E与第四电磁阀F之间，在连接管上设有第五电磁阀G；还包括第一分支管及第二分支管，第一分支管用于连接第一外循环进水管与外循环水池，第二分支管用于连接第二外循环进水管与外循环水池，第一分支管的一端连接于第一外循环水泵M与第一压力控制器P之间，另一端与外循环水池连接，第二分支管的一端连接于第二外循环水泵D与第二压力控制器H之间，另一端与外循环水池连接，在第一分支管及第二分支管上分别设有第一弹簧安全阀Q及第二弹簧安全阀I。

优选的，还包括控制器，所述第一手动蝶阀J、第一Y型过滤器K、第一减震接头L、第一外循环水泵M、第一压力控制器P、第一电磁阀N、第二电磁阀O、第二手动蝶阀A、第二Y型过滤器B、第二减震接头C、第二外循环水泵D、第二压力控制器H、第三电磁阀E、第四电磁阀F及第五电磁阀G均与控制器连接。

优选的，所述控制器为PLC控制器。

优选的，所述第一盾构机内循环水系统及第二盾构机内循环水系统上均设有内外循环水热交换区。

当盾构机外循环水装置工作时，当供水压力超过限定值时部分水通过弹簧安全阀Q、I回流至循环水池中以起到减压作用。当盾构机向前掘进一段距离需要延伸外循环水管时，关闭延伸管道中设置的阀门后，压力控制器（P、H）启动工作，增压泵自动关闭，待延伸管道接好后开启阀门后增压泵自动启动工作。

所述盾构机外循环水装置电气控制系统由7个中间继电器KA，2个交流接触器KM，2个热继电器FR，9个指示灯L，2个电接点压力表PG（上限位为常闭点，下限位为常开点），2个旋钮开关S，2个启动、停止按钮SB连接而成。盾构机外循环水装置控制系统主要通过控制各电气元件及设备，实现装置在各工况下的自动快速切换。

通过旋钮开关S和按钮开关SB的选择可以实现以下四种工况：

工况一：增压泵D通过管道1-7-9-5的顺序单独给第二盾构机外循环供水，增压泵M通过管道2-8-10-6的顺序单独给第一盾构机外循环供水，两台水泵独立工作互不干涉；

工况二：增压泵D通过管道1-7-9-10-6的顺序单独给第一盾构机外循环供水或者1-8增压泵M通过管道2-8-10-9-5的顺序单独给第二盾构机外循环供水，即在两台增压泵不同时工作的情况下可实现交叉供水；

工况三：增压泵D通过管道1-7-9-5、1-7-9-10-6的顺序同时给第一、第二盾构机外循环供水或者增压泵（M通过管道）2-8-10-6、2-8-10-9-5同时给第一、第二盾构机外循环供水，即可实现任意一台增压泵可同时供两台盾构机外循环水；

工况四：在工况一的工作条件下正常运转时，若其中任意一台增压水泵（D、M）断电，控制系统会自动切换到工况三工作。

盾构机外循环水装置布置系统主要由循环水池预留管道安装手动蝶阀，主要起维修或检修外循环水系统时切断增压水泵供水源的作用，Y型过滤器主要起过滤作用，防止循环水中杂质进入盾构机外循环系统中。减震接头安装在增压水泵供水端，防止因增压泵启动时产生共振损坏Y型过滤器及蝶阀的接头，起减震防爆管作用。增压水泵为盾构机外循环水供水的心脏，是外循环水的动力来源，为确保增压水泵出水压力符合管道承压要求，因此在节点8和节点7处分别接三通安装弹簧安全阀，确保管道压力正常。在节点7和节点8后端分别安装压力控制器和电磁阀，与节点9与节点10之间的电磁阀及其他两套电磁阀共同工作，起供水方向及供水管路自动切换的作用。盾构机外循环水分别通过2台盾构机内外循环水热交换器后返流至循环水池冷却装置后流入循环水池中。

考虑到盾构机掘进时需要延伸隧道内外循环水管，因此在布置及控制系统中布入压力控制器。当某台盾构机外循环水管需要延伸时，关闭延伸管中定距设置的阀门中的最末端的，当增压泵供水压力超过压力控制器限值后，增压泵自动停止工作，当延伸水管恢复，压力消除后增压泵自动启动工作，避免了安装延伸水管时需安排专人关闭、启动增压水泵的繁琐流程。

结合上述传统盾构机外循环供水装置的优劣势，提供了一种具有自动化控制程度高，适应多种工况类型和适用性广的盾构机外循环水自动切换装置。该装置对增压水泵故障的应对机制和措施齐全，自动化控制程度高，在其中一台增压水泵故障时可由前述四种工况中的任何一种启动工作，确保不会因增压泵故障而影响盾构机正常掘进。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。