盾构机用螺旋输送机的变频液压闭式驱动系统及控制方法与流程

本发明涉及螺旋输送机的驱动系统技术领域，特别是指盾构机用螺旋输送机的变频液压闭式驱动系统及控制方法。

背景技术：

螺旋输送机是土压平衡盾构机中一个非常重要的部件，主要作用是把盾构机刀盘切削下来落到土仓的渣土通过螺旋输送机输送到皮带机上，螺旋输送机的工作效率、可靠性直接决定了施工的进度。而螺旋输送机驱动又是大负载驱动，驱动功率较大，能耗损失也较大。以往，螺旋输送机都采用三相异步定频电机驱动闭式变量泵，然后闭式变量泵带动马达旋转从而驱动螺旋输送机转动，主要靠调节泵的斜盘摆角来控制系统流量，从而控制马达驱动螺旋输送机的转速。而闭式变量泵结构复杂，系统出现故障的几率较高，且闭式变量泵的变量机构对系统清洁度的要求相对较高，因此使用三相异步定频电机驱动闭式变量泵的驱动方式故障发生率高。

技术实现要素：

针对上述背景技术中的不足，本发明提出盾构机用螺旋输送机的变频液压闭式驱动系统及控制方法，解决了现有螺旋输送机使用三相异步定频电机驱动闭式变量泵的驱动方式故障发生率高的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种盾构机用螺旋输送机的变频液压闭式驱动系统，包括与螺旋输送机相连的液压马达，所述液压马达连接有双向旋转定量泵，双向旋转定量泵由变频电机驱动，变频电机通过变频控制器与主控室相连，液压马达的进出口分别通过一条液压管路与双向旋转定量泵的进出口相连，所述液压管路上设置冲洗阀组和补油阀组及与主控室相连的第一压力传感器，补油阀组与主控室相连。主控室可以根据需要控制变频电机的运行状态，进而能够控制双向旋转定量泵的泵油效率，从而调节液压马达的旋转速度。双向旋转定量泵相对传统的变量泵而言，不仅系统简单、清洁度要求低、稳定性好，而且变频驱动可以实现无级变速，更加节能高效。

进一步地，所述冲洗阀组包括连接在两条液压管路之间的液控换向阀，液控换向阀的两个进油控制口分别与两条液压管路相连，液控单向阀的出油口连接有冷却油箱。通过冲洗阀组可以将液压管路中的一部分高温液压油排出，进而将闭式循环系统中产生的热量带出。液控换向阀的设置能够实现自动冲洗功能，自动将液压管路中压力较低一侧的部分高温液压油排出，控制更加简单。

进一步地，所述冷却油箱与液控换向阀的出油口之间设置有背压阀，通过调节背压阀能够精确地控制冲洗流量。

进一步地，所述两条液压管路之间上设置有测压梭阀，所述第一压力传感器通过测压梭阀与液压管路相连。主控室可以根据第一压力传感器检测到的数据来调节背压阀的冲洗流量，测压梭阀的设置能够保证第一压力传感器所检测到的压力稳定且为压力较高侧的压力值。

进一步地，所述补油阀组与所述液压管路之间设置有安全阀，安全阀包括并联的补油单向阀和安全溢流阀，安全阀的进油口连接有补油溢流阀，补油溢流阀连接有溢流油箱。安全阀的设置进一步保证了液压管路内液压油压力的稳定，也充分保证了液压管路的安全性；补油溢流阀的设置，进一步保证了系统的安全性。

进一步地，所述安全阀设置有两个，两个安全阀的进油口与补油阀组并联，两个安全阀的出油口分别与两条液压管路相连。设置两个安全阀且分别与两条液压管路相连，充分保证了补油效率，能够确保在冲洗时及时对低压侧进行压力补充。另外，当其中一侧液压管路的压力达到安全阀的设定时，与该侧相连的安全溢流阀打开溢流，再通过另一侧的补油单向阀进入低压侧的液压管路，因此，安全阀始终把高压侧的油溢流回到低压侧。

进一步地，所述补油溢流阀与安全阀之间设置有第二压力传感器，第二压力传感器与主控室相连。主控室可以实时监测补油阀组的供油压力，与第一压力传感器监测到的压力进行比较，进而能够控制补油阀组提供适量的液压油。

一种盾构机用螺旋输送机的变频液压闭式驱动系统的控制方法，主控室根据螺旋输送机的转速需要，控制变频控制器驱动变频电机转动，变频电机控制双向旋转定量泵向液压马达供油，进而液压马达驱动螺旋输送机旋转。

在双向旋转定量泵的循环供油过程中，液压换向阀的一侧进油控制口被同侧的液压管路内的高压油推动换向，则另一侧进油控制口与另一条液压管路连通，则液压管路中的高温液压油通过背压阀流入冷却油箱。

在冷却油箱回收高温液压油时，主控室根据第一压力传感的压力检测随之启动补油阀组对两条液压管路进行同步补油，主控室通过第一压力传感器和第二压力传感器的监测数据实时控制补油阀组的补油量。

本发明不但有效的保证了盾构机的螺旋输送机在施工过程中的可靠性、安全性，以及节能的经济性，不仅有效的提高了盾构机在施工过程中的效率，有效的降低了企业的施工成本，而且有效的提高了企业的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，盾构机用螺旋输送机的变频液压闭式驱动系统，如图1所示，包括与螺旋输送机相连的液压马达6，所述液压马达6连接有双向旋转定量泵1，双向旋转定量泵1由变频电机2驱动。变频电机2通过变频控制器与主控室相连，主控室可以远程控制变频电机的无级变速。液压马达6的进出口分别通过一条液压管路与双向旋转定量泵1的进出口相连，组成一个闭式循环系统，变频电机2的无级变速能够通过双向旋转定量泵1驱动液压马达6实现无级变速。双向旋转定量泵1相对传统的变量泵而言，不仅系统简单、清洁度要求低、稳定性好，而且变频驱动可以实现无级变速，更加节能高效。

为保证闭式循环系统中的热量能够便捷散出，所述液压管路上设置冲洗阀组4和补油阀组5及与主控室相连的第一压力传感器13，其中补油阀组5与主控室相连。主控室可以根据需要控制变频电机2的运行状态，进而能够控制双向旋转定量泵1的泵油效率，从而调节液压马达6的旋转速度。主控室还可根据第一压力传感器13检测到的压力值，及时控制补油阀组5对闭式循环系统进行补油。

所述冲洗阀组4包括连接在两条液压管路之间的液控换向阀11，液控换向阀11的两个进油控制口分别与两条液压管路相连，液控单向阀11的出油口连接有冷却油箱14。通过冲洗阀组4可以将液压管路中的一部分高温液压油排出，进而将闭式循环系统中产生的热量带出。液控换向阀11的设置能够实现自动冲洗功能，两条液压管路中的高压侧可自动推动液控单向阀11换向，进而实现常闭型的液控换向阀11通流，将液压管路中压力较低一侧的部分高温液压油排出至冷却油箱14，控制简单便捷。

实施例2，盾构机用螺旋输送机的变频液压闭式驱动系统，所述冷却油箱14与液控换向阀11的出油口之间设置有背压阀12，通过调节背压阀12能够精确地控制冲洗流量。

本实施例的其他结构与实施例1相同。

实施例3，盾构机用螺旋输送机的变频液压闭式驱动系统，所述两条液压管路之间上设置有测压梭阀10，所述第一压力传感器13通过测压梭阀10与液压管路相连。主控室可以根据第一压力传感器13检测到的数据来调节背压阀12的冲洗流量，测压梭阀10的设置能够保证第一压力传感器13所检测到的压力稳定且为压力较高侧的压力值。

本实施例的其他结构与实施例1或2相同。

实施例4，盾构机用螺旋输送机的变频液压闭式驱动系统，所述补油阀组5与所述液压管路之间设置有安全阀7，安全阀7包括并联的补油单向阀9和安全溢流阀3，安全阀7的进油口连接有补油溢流阀8，补油溢流阀8连接有溢流油箱15。安全阀7的设置进一步保证了液压管路内液压油压力的稳定，也充分保证了液压管路的安全性；补油溢流阀8的设置，进一步保证了系统的安全性。

本实施例的其他结构与实施例1或2或3相同。

实施例5，盾构机用螺旋输送机的变频液压闭式驱动系统，所述安全阀7设置有两个，两个安全阀7的进油口与补油阀组5并联，两个安全阀7的出油口分别与两条液压管路相连。设置两个安全阀7且分别与两条液压管路相连，充分保证了补油效率，能够确保在冲洗时及时对低压侧进行压力补充。另外，当其中一侧液压管路的压力达到安全阀7的设定时，与该侧相连的安全溢流阀3打开溢流，再通过另一侧的补油单向阀9进入低压侧的液压管路，因此，安全阀7始终把高压侧的油溢流回到低压侧。

本实施例的其他结构与实施例4相同。

实施例6，盾构机用螺旋输送机的变频液压闭式驱动系统，所述补油溢流阀8与安全阀7之间设置有第二压力传感器16，第二压力传感器16与主控室相连。主控室可以实时监测补油阀组5的供油压力，与第一压力传感器13监测到的压力进行比较，进而能够控制补油阀组5提供适量的液压油。

本实施例的其他结构可以与实施例1-5任一项相同。

实施例7，盾构机用螺旋输送机的变频液压闭式驱动系统的控制方法，主控室根据螺旋输送机的转速需要，控制变频控制器驱动变频电机2转动，变频电机2控制双向旋转定量泵1向液压马达6供油，进而液压马达6驱动螺旋输送机旋转。

在双向旋转定量泵1的循环供油过程中，液压换向阀11的一侧进油控制口被同侧的液压管路内的高压油推动换向，则另一侧进油控制口与另一条液压管路连通，则液压管路中的高温液压油通过背压阀12流入冷却油箱14。

在冷却油箱14回收高温液压油时，主控室根据第一压力传感13的压力检测随之启动补油阀组5对两条液压管路进行同步补油，主控室通过第一压力传感器13和第二压力传感器16的监测数据实时控制补油阀组5的补油量。

本实施例的结构可以与实施例6相同。

本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。