一种应用于大坡度斜井TBM的闭式冷却循环水系统的制作方法

本申请涉及掘进装备，特别地，涉及一种应用于大坡度斜井tbm的闭式冷却循环水系统。

背景技术：

1、在tbm掘进过程中，机内的液压系统、主驱动部分及配电系统中的设备会产生大量热量，为了避免系统设备的温度过高而影响施工进程，需要将产生的热量及时带走。目前，在掘进装备技术领域中，多采用冷却循环水系统对发热设备进行冷却，包括内循环冷却水系统和外循环冷却水系统。其中内循环水通过水泵加压用于冷却发热设备，外循环水用于冷却内循环水及设备用水、注浆清洗等工业水系统。具有一个安全可靠的冷却循环水系统是保证tbm正常工作的前提。

2、对于大坡度斜井tbm，其在斜井工况下工作时，各冷却支路与水泵之间的高度差不同，对于齿轮油和减速机等设备，由于位于tbm前端，所以其与水泵之间高度差较大；对于锚杆钻机、变压器和液压泵站等设备，供水和回水的高度差较小。且在爬坡工况下工作时，各冷却支路与水泵之间高度的变化导致对泵的扬程的需求发生变化。由于不同冷却支路与水泵之间存在不同高度差以及高度差的变化，会对冷却系统各支路冷却水的流量分配产生影响，导致高处的冷却支路冷却效果不佳，而低处的冷却支路水流量富裕造成节流损失较大；而且大高差下的回水冲击可能会对元器件造成破坏。

技术实现思路

1、本申请提供了一种应用于大坡度斜井tbm的闭式冷却循环水系统，以解决大坡度斜井tbm施工过程中各支路不同高差对冷却系统各支路水流量分配的影响、低区节流损失较大、大高差回水冲击及高差变化下的适应性技术问题。

2、本申请采用的技术方案如下：

3、一种应用于大坡度斜井tbm的闭式冷却循环水系统，包括外循环水系统、补水装置、供气装置、闭式内循环水泵站、冷却系统、控制面板，

4、所述外循环水系统与闭式内循环水泵站相连接，用于与闭式内循环水泵站进行热交换；所述补水装置与闭式内循环水泵站相连接，用于当冷却系统的内部压力低于阀值时为闭式内循环水泵站补水；所述供气装置与闭式内循环水泵站相连接，用于当闭式内循环水泵站的内部压力低于阀值时注入压力气确保闭式内循环水泵站内部压力稳定；所述冷却系统在最高点设置有排气装置且进水端与回水端分别与闭式内循环水泵站的输出端和回水端相连接，用于对tbm掘进机的各设备进行换热冷却，所述控制面板分别与闭式内循环水泵站、冷却系统电路连接。

5、进一步地，所述闭式内循环水泵站包括水箱定压装置、闭式内循环水箱、内循环水泵、内外水换热器、补水泵、电控阀，

6、所述水箱定压装置的输入端通过电控阀与供气装置相连接，输出端与闭式内循环水箱相连接，所述电控阀与控制面板电路连接；所述闭式内循环水箱通过补水泵与补水装置相连接，所述补水泵与控制面板电路连接；所述闭式内循环水箱通过内循环水泵与冷却系统相连接，所述内外水换热器设置在冷却系统回水端和内循环水箱回水端之间的管路上并与外循环水系统相连接实现换热。

7、进一步地，所述电控阀采用电比例阀。

8、进一步地，所述闭式内循环水泵站还包括设置在内循环水箱上的安全阀。

9、进一步地，所述闭式内循环水泵站还包括设置在所述闭式内循环水箱上且与控制面板电路连接的第一压力传感器，当检测到所述闭式内循环水箱内部压力低于阀值时，控制面板开启电控阀向所述闭式内循环水箱内部注入压力气确保闭式内循环水泵站内部压力稳定。

10、进一步地，所述供气装置采用空气压缩机或储气罐。

11、进一步地，所述冷却系统包括自动排气装置、截止阀、第二压力传感器、若干并列设置的冷却支路，所述自动排气装置通过截止阀设置在冷却系统的最高处，所述第二压力传感器设置在冷却系统的最高处且与控制面板电路连接。

12、进一步地，每条冷却支路均设置有对掘进机相应区域的设备进行冷却的冷却器。

13、进一步地，每条冷却支路的冷却器的输入端均设置有流量控制阀，输出端设置有温度传感器，所述流量控制阀、温度传感器均与控制面板电路连接。

14、进一步地，每条冷却支路的温度传感器的下游均设置有球阀。

15、相比现有技术，本申请具有以下有益效果：

16、本申请提供的闭式循环冷却水系统不与大气相通，避免了因各冷却支路高度不同引起的冷却水流量分配不满足散热需求的问题；变工况适应性好，不受爬坡工况下冷却支路高差变化的影响；本申请的闭式内循环水泵站的扬程只需克服管网内的压力损失，无需采用高扬程水泵；本申请在闭式系统最高点增加自动排气装置，系统运行无冲击、无气泡；本申请的闭式内循环水泵站连接供气装置，供气装置通过输入压力气可以便捷地实现闭式内循环水泵站内的压力稳定；本申请的闭式内循环水泵站与补水装置连接，可以满足系统泄漏或维修时的补水需求，确保系统稳定可靠运行。

17、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本申请还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本申请作进一步详细的说明。

技术特征：

1.一种应用于大坡度斜井tbm的闭式冷却循环水系统，其特征在于，包括外循环水系统(1)、补水装置(2)、供气装置(3)、闭式内循环水泵站(4)、冷却系统(5)、控制面板(6)，所述外循环水系统(1)与闭式内循环水泵站(4)相连接，用于与闭式内循环水泵站(4)进行热交换；所述补水装置(2)与闭式内循环水泵站(4)相连接，用于当冷却系统(5)的内部压力低于阀值时为闭式内循环水泵站(4)补水；所述供气装置(3)与闭式内循环水泵站(4)相连接，用于当闭式内循环水泵站(4)的内部压力低于阀值时注入压力气确保闭式内循环水泵站(4)内部压力稳定；所述冷却系统(5)在最高点设置有排气装置且进水端与回水端分别与闭式内循环水泵站(4)的输出端和回水端相连接，用于对tbm掘进机的各设备进行换热冷却，所述控制面板(6)分别与闭式内循环水泵站(4)、冷却系统(5)电路连接。

2.根据权利要求1所述的应用于大坡度斜井tbm的闭式冷却循环水系统，其特征在于，所述闭式内循环水泵站(4)包括水箱定压装置(40)、闭式内循环水箱(41)、内循环水泵(42)、内外水换热器(43)、补水泵(44)、电控阀(47)，所述水箱定压装置(40)的输入端通过电控阀(47)与供气装置(3)相连接，输出端与闭式内循环水箱(41)相连接，所述电控阀(47)与控制面板(6)电路连接；所述闭式内循环水箱(41)通过补水泵(44)与补水装置(2)相连接，所述补水泵(44)与控制面板(6)电路连接；所述闭式内循环水箱(41)通过内循环水泵(42)与冷却系统(5)相连接，所述内外水换热器(43)设置在冷却系统(5)回水端和内循环水箱(41)回水端之间的管路上并与外循环水系统(1)相连接实现换热。

3.根据权利要求2所述的应用于大坡度斜井tbm的闭式冷却循环水系统，其特征在于，所述电控阀(47)采用电比例阀。

4.根据权利要求2所述的应用于大坡度斜井tbm的闭式冷却循环水系统，其特征在于，所述闭式内循环水泵站(4)还包括设置在内循环水箱(41)上的安全阀(46)。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的应用于大坡度斜井tbm的闭式冷却循环水系统，其特征在于，所述闭式内循环水泵站(4)还包括设置在所述闭式内循环水箱(41)上且与控制面板(6)电路连接的第一压力传感器(45)，当检测到所述闭式内循环水箱(41)内部压力低于阀值时，控制面板(6)开启电控阀(47)向所述闭式内循环水箱(41)内部注入压力气确保闭式内循环水泵站(4)内部压力稳定。

6.根据权利要求1所述的应用于大坡度斜井tbm的闭式冷却循环水系统，其特征在于，所述供气装置(3)采用空气压缩机或储气罐。

7.根据权利要求1所述的应用于大坡度斜井tbm的闭式冷却循环水系统，其特征在于，所述冷却系统(5)包括自动排气装置(58)、截止阀(59)、第二压力传感器(510)、若干并列设置的冷却支路，所述自动排气装置(58)通过截止阀(59)设置在冷却系统(5)的最高处，所述第二压力传感器(510)设置在冷却系统(5)的最高处且与控制面板(6)电路连接。

8.根据权利要求7所述的应用于大坡度斜井tbm的闭式冷却循环水系统，其特征在于，每条冷却支路均设置有对掘进机相应区域的设备进行冷却的冷却器。

9.根据权利要求8所述的应用于大坡度斜井tbm的闭式冷却循环水系统，其特征在于，每条冷却支路的冷却器的输入端均设置有流量控制阀(50)，输出端设置有温度传感器(511)，所述流量控制阀(50)、温度传感器(511)均与控制面板(6)电路连接。

10.根据权利要求9所述的应用于大坡度斜井tbm的闭式冷却循环水系统，其特征在于，每条冷却支路的温度传感器(511)的下游均设置有球阀(51)。

技术总结
本申请提供了一种应用于大坡度斜井TBM的闭式冷却循环水系统，包括外循环水系统、补水装置、供气装置、闭式内循环水泵站、冷却系统、控制面板，所述外循环水系统与闭式内循环水泵站相连接，用于与闭式内循环水泵站进行热交换；所述补水装置与闭式内循环水泵站相连接，用于为闭式内循环水泵站补水；所述供气装置与闭式内循环水泵站相连接，用于确保闭式内循环水泵站内部压力稳定；所述冷却系统在最高点设置有排气装置且进水端与回水端分别与闭式内循环水泵站的输出端和回水端相连接；所述控制面板分别与闭式内循环水泵站、冷却系统电路连接。本申请解决了不同高差对冷却系统各支路水流量分配的影响、低区节流损失较大、大高差回水冲击等问题。

技术研发人员：刘伟,刘乐,杜家兴,宁坚,张明明,过新华,胡骞
受保护的技术使用者：中国铁建重工集团股份有限公司
技术研发日：20230625
技术公布日：2024/2/8