泥浆环流与气体保压装置的制作方法

本技术涉及盾构泥水仓压力调节，尤其涉及一种泥浆环流与气体保压装置。

背景技术：

1、盾构在掘进过程中，泥水仓压力的不平衡会影响掌子面的稳定，而泥水仓压力主要受气垫仓压力与进排浆量的影响，泥水盾构在掘进过程中，现有技术中的泥水仓压力控制系统均为气动控制，而启动控制方式反应时间较慢，且压力控制精度较低。而且传统的泥水盾构主要利用气垫仓压力来预估泥水仓压力，一旦气垫仓与泥水仓压力连接管路出现问题，则会造成泥水仓压力不准确。

2、现有技术中的中国专利文献：201810567326.0中公开了一种气垫式泥水盾构机泥水仓泥浆补偿系统，它包括设置在盾构机泥水仓后端隔板前端的气垫仓，气垫仓顶部设有液位传感器，气垫仓内设置气垫仓气体压力监测装置，所述的液位传感器和气垫仓气体压力监测装置均连接智能控制器，智能控制器上分别连接压缩空气调节系统和泥浆储液罐，所述的泥浆储液罐出口通过第一液控球阀连接泥水仓，所述的泥浆储液罐入口通过第二液控球阀连接进浆系统，所述的泥浆储液罐和智能控制器之间设有压力传感器。

3、但上述方案在实施过程中，至少存在如下技术问题：盾构中易造成盾构超挖，地表沉降变形；或泥水仓压力过大，盾构掘进较慢。

技术实现思路

1、鉴于以上技术问题，本实用新型提供了一种泥浆环流与气体保压装置，解决了现有技术中在盾构中易造成盾构超挖，地表沉降变形；或泥水仓压力过大，盾构掘进较慢的技术问题。

2、根据本实用新型的一个方面，提供一种泥浆环流与气体保压装置，包括底部联通的气垫仓与泥水仓，所述气垫仓与泥水仓顶部均设置压力传感器；所述气垫仓与泥水仓连接有泥浆环流模块、气体保压模块、以及控制器；

3、所述泥浆环流模块包括进浆管道、排浆管道、泥浆储存箱、泥浆管道、以及泥浆开口箱，所述气垫仓底部通过进浆管道、排浆管道联通泥浆储存箱，所述进浆管道上设置进浆阀门，所述排浆管道上设置排浆阀门；所述泥水仓顶部通过泥浆管道联通泥浆开口箱，所述泥浆管道上设置泥浆阀门；

4、所述气体保压模块包括进气管道、储气罐、以及排气管道，所述气垫仓顶部通过进气管道联通储气罐，所述进气管道上设置进气阀门，所述储气罐联通气源，所述气垫仓顶部设置排气管道，所述排气管道上设置排气阀门；

5、所述控制器的输入端连接所述压力传感器的输出端，所述控制器的输出端连接所述进浆阀门、排浆阀门、进气阀门、排气阀门、泥浆阀门。

6、在本实用新型的一些实施例中，所述进浆管道上还设置进浆泵，所述排浆管道上还设置排浆泵；所述进浆泵与所述排浆泵的输入端均连接所述控制器的输出端。

7、在本实用新型的一些实施例中，所述泥浆开口箱通过补浆管道联通所述泥浆储存箱，所述补浆管道上设置补浆阀门，所述补浆阀门的输入端连接所述控制器的输出端。

8、在本实用新型的一些实施例中，所述补浆管道上还设置补浆泵，所述补浆泵的输入端连接所述控制器的输出端。

9、本实用新型的有益效果在于：

10、本实用新型通过设置气垫仓和泥水仓模拟真实的泥水盾构保压系统，设置压力传感器，感应气垫仓与泥水仓压力；通过进浆、排浆、进气、排气的流量控制来实现系统的平衡，通过自适应控制排浆和/或进气，或，进浆和/或排气，实现气垫仓压力的调节，进而实现泥水仓压力的随动变化；降低因泥浆系统波动影响的开挖面的稳定，降低产生的波动对盾构施工的影响，自动化程度高；

11、通过控制进气阀门与排气阀门保持在常闭状态；当气垫仓压力较大时，启动排浆泵，随着液位下升，气垫仓压力变小，可以研究排浆量与气压下降的关系；当气垫仓压力较小时，启动进浆泵，随着液位上升，气垫仓压力变大，可以研究进浆量与气压升高的关系；便于工作人员操作；

12、当气垫仓压力恒定时，通过控制进浆阀门与排气阀门保持在常闭状态，研究在排浆工况下排浆量与进气量的关系；通过控制排浆阀门与进气阀门保持在常闭状态，研究在进浆工况下进浆量与排气量的关系；便于工作人员操作；

13、气垫仓与泥水仓上均间隔布设若干压力变送器，对其压力数据进行极差判断，极差范围取20%，当大于20%时剔除最小值，再重新进行极差判断，最终实际测量压力取平均值，避免误差较大，提高数据检测的准确性。

技术特征：

1.一种泥浆环流与气体保压装置，其特征在于：包括底部联通的气垫仓与泥水仓，所述气垫仓与泥水仓顶部均设置压力传感器；所述气垫仓与泥水仓连接有泥浆环流模块、气体保压模块、以及控制器；

2.如权利要求1所述的泥浆环流与气体保压装置，其特征在于：所述进浆管道上还设置进浆泵，所述排浆管道上还设置排浆泵；所述进浆泵与所述排浆泵的输入端均连接所述控制器的输出端。

3.如权利要求1所述的泥浆环流与气体保压装置，其特征在于：所述泥浆开口箱通过补浆管道联通所述泥浆储存箱，所述补浆管道上设置补浆阀门，所述补浆阀门的输入端连接所述控制器的输出端。

4.如权利要求3所述的泥浆环流与气体保压装置，其特征在于：所述补浆管道上还设置补浆泵，所述补浆泵的输入端连接所述控制器的输出端。

技术总结
本技术涉及盾构泥水仓压力调节技术领域，公开了一种泥浆环流与气体保压装置。旨在解决现有技术中在盾构中易造成盾构超挖，地表沉降变形；或泥水仓压力过大，盾构掘进较慢的技术问题。本技术包括底部联通的气垫仓与泥水仓、以及控制器，以感应气垫仓与泥水仓压力，通过进排气、进排浆，以调节压力的平衡；气垫仓与泥水仓顶部均设置压力传感器；气垫仓底部通过进浆管道、排浆管道联通泥浆储存箱；气垫仓顶部联通气源，气垫仓顶部设置排气管道；泥水仓顶部通过泥浆管道联通泥浆开口箱。本技术通过进浆、排浆、进气、排气的流量控制来实现系统的平衡，降低因泥浆系统波动影响的开挖面的稳定，降低产生的波动对盾构施工的影响。

技术研发人员：翟乾智,曾垂刚,王发民,王凯,龚豪博,杨振兴,王利明,赵海雷,孙飞祥,吕乾乾,陈瑞祥,张合沛,陈奎元,白彦磊
受保护的技术使用者：盾构及掘进技术国家重点实验室
技术研发日：20230811
技术公布日：2024/2/19