空气调节系统在压气作业中的应用
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1 samson空气调节系统简介
海瑞克盾构机配置的空气调节系统是德国samson公司的产品。 samson总部位于德国法兰克福东部，是一家具有90多年历史的工业阀门 制造商。其产品包括气动、电动调节阀、自立式阀门（温差压、流量、 压力控制）。盾构机配置了两套空气调节系统，其工作示意图如下，主 要包括三个部件：
在下次调试samson空气调节系统时，需将各个管路末端接口拆开， 冲气排放残留在管路里的杂物。
参考文献
1 海瑞克.S436 S437技术说明，2008. 2 samson空气调节系统中文手册，2008.
作者简介
李剑祥（1984-）13632713394，男，江西省南昌市人，2006年毕业于华东交通大学，助理 工程师，现任深圳地铁二号线2227标项目部机电物资部部长。
因控制器对输入输出进行的是PI调节，功能是靠机械机构实现的， 所以系统在使用一段时间后就会产生灵敏度和精度不够的问题。为解决 这个问题，需要调节PI的设定值，有初始值、比例系数和积分时间。
samson空气调节系统需要一个干燥的环境进行保管，所以在平时， 需要把各个部件用塑料薄膜包裹，关闭管路各个阀门。
序号 设备与定岗人员 检查项目
作业班次
1
人仓
1. 记录土仓压力 2. 记录开口度 3. 巡视各气压设备工作状态 4. 记录备用气源使用情况 5. 检查各岗位人员工作状态
2
SAMSON系统
1. 检查各阀工作状态
备注
2. 记录开口度及变化 3. 根据指令调节压力
3
ALUP空压机及备
用气源口
1. 检查空压机工作情况
动手动调节器，使“输出自动模式“(yA)的指针从右往零移动，关闭执
行元件开口，压缩空气停止进入土仓。如果土仓压力值因地层原因泄露
降低时，继续转动手动调节器，往土仓补充压缩空气，抵消泄露，保持
土仓压力稳定。该模式需要操作者观察土仓压力变化，并手动调节控制
器以维持土仓压力稳定。
当自动-手动模式转换开关转到自动模式时，进入自动模式。首先
加压过程中，需降低土仓液面降低至土仓进气管路。然后开启 samson空气调节系统，转动设定调节器，使指示设定点（w）的绿指针 指向1.2bar，打开土仓进气管路与土仓之间的球阀，使压缩空气进入土 仓。观察“输出自动模式“(yA)指示刻度（俗称开口度）。刚开始时 yA=0.2，这说明地层气密性一般，有一定泄露，需要不停补气，但补气 量不大。加压过程中，要严密观察“输出自动模式“(yA)指示刻度，因 为地层的气密性是越来越差，漏气量越来越大，补气量越来越多，“输 出自动模式“(yA)指示刻度也会越来越大，需要统计，同时还需检查其 他设备和值班人员状态。具体如下表：
至0.3,控制器输出信号Y=0.3进入到执行元件，产生的执行元件输入信
号G=0.3驱动执行元件打开位置调节器，那么系统进气路的压缩空气通
过执行元件的开口，以一定的速率进入土仓进气路，最后进入土仓。压
力传感器检测土仓压力，返回信号给控制器，控制器指示实际压力
（x）的红指针从零往上移动，指示在我们需要的刻度上。然后往回转
此时，压力传感器检测土仓进气路的压力值，转换成压力传感器输 出信号A。A进入控制器，产生的控制器输入信号X与Y进行比较。如果X 小于Y，则控制器继续产生输出信号ΔY，驱动执行元件打开位置调节 器。如果A大于等于Y，则控制器不产生输出信号，直至土仓因泄露导致 土仓压力降低。
Samson空气调节系统的操作比较简单，如图所示：
转动设定调节器设定土仓压力值，使指示设定点（w）的绿指针指向设
定值，这里假设为5bar。那么指示“输出自动模式“(yA)的指针从零往
右移动至1.2，执行元件开启，压缩空气进入土仓使土仓压力升高。压
力传感器检测土仓压力，返回信号给控制器，控制器指示实际压力
（x）的红指针从零往上移动，接近绿指针，此时“输出自动模
设定调节器 自动-手动模式转换开关 手动调节器 (发光二极管) “输出自动模式“(yA) “输出手动模式” (yH) 插销 设定点 (w) 实际压力 (x)
标签
控制器操作面板
控制器有两种操作模式：自动模式和手动模式。
当自动-手动模式转换开关转到手动模式时，进入手动模式。转动
手动调节器，使“输出自动模式“(yA)的指针从零往右移动，假设移动
控制信号 (y)
samson空气调节系统工作示意图
2 samson空气调节系统工作原理和操作模式
下图为空气调节系统原理图，如图所示，压缩空气从系统进气路主 路经过执行元件，进入到土仓进气路，进入土仓，保持土仓压力。压缩 空气从系统进气控制路，经过带过滤器的减压阀，压力降低至4bar，一 路进入到执行元件，作为执行元件的气源，另一路经过减压阀，压力降 低至1。4bar，分别进入到控制器和压力传感器作为气源。
空气调节系统在压气作业中的应用
李剑祥 （中铁六局集团有限公司盾构分公司 广东 深圳 518056）
摘 要：详细阐述海瑞克盾构机配备的samson空气调节系统的原理和操作，并结合工程实例， 分析其在盾构机带压作业中的实际应用。 关键词：samson 空气调节系统 带压作业
盾构机在地铁盾构工程中应用极为广泛。盾构掘进过程中，碰上刀 具磨损严重，无法继续掘进时，就需要进行开仓检查刀具和更换刀具作 业。开仓作业分为两种：常压开仓和带压开仓。常压开仓作业要求掌子 面非常稳固。当掌子面不稳固时，常压开仓掌子面无法承受上方的水土 压力，会塌方，如果在土仓内加入一定压力的压缩空气，用来保持掌子 面的受力平衡，则开仓作业就有安全保障，既带压开仓作业。
序号
名称
型号
气源信号 输入信号 输出信号
1
压力传感 Type 814 1.4 bar 0....4 0,2...1
器
bar
bar
2
控制器 Type 421 1.4 bar 0,2...1 0,2...1
bar
bar
3
执行元件 Type
4 bar 0,2...1 2...10 mm
3241-7
bar
实际压力(x)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ空气
式“(yA)的指针慢慢往零移动。在该模式下，土仓压力能自动维持在设
定点（w）。
3 实际工程应用
笔者所在工程正在实施带压换刀作业。根据盾构机在地层的埋深10 米，确定土仓加压压力1.2bar。samson空气调节系统采用自动模式。
在实施土仓加压前，需对与压气作业相关的各个设备进行一次彻底 的排查。盾构机台车配置了的两台10m³/min空压机，气量能满足一般的 压气作业要求，为应付特殊情况，需配置备用空压机。人仓主副仓都要 进行压力表精度和气密性检查。最重要的是要对samson空气调节系统进 行测试，满足压气作业要求。
2. 记录空压机压气频率
3. 需要时通知地面开启备用 空压机并记录备用气源入 口压力
4
地面空压机
1. 根据通知开启和关闭空压 机
2. 巡查气路，从地面到联络 通道
3. 记录空压机出口压力
加压结束时，首先关闭土仓进气管路球阀，防止土仓的水或者渣土 返回系统；然后转动设定调节器，使指示设定点（w）的绿指针指向 0bar，打开土仓进气管路旁通球阀，排空系统尾气。最后关闭系统各个 部件气源，停止此次作业。
压力传感器
控制器 执行元件 系统进气路 土仓进气路 减压阀，1.4bar 带过滤器的减压阀，4bar
空气调节系统原理图
系统启动时，控制器输出信号Y进入到执行元件，产生的执行元件 输入信号G驱动执行元件打开位置调节器，那么系统进气路的压缩空气 通过执行元件的开口，以一定的速率进入土仓进气路，最后进入土仓。
4 一般维护和保养
samson空气调节系统为精密的气动控制系统，在盾构机施工现场环 境下，容易出问题，比如因碰撞，损坏元件；因空气质量不好，堵塞各 个元件的控制管路。那么在调试samson空气调节系统之前，需要清洁外 壳和活动的机械部位，检查管路的连接，清洗系统各个元件的进气滤芯 和阻尼阀，测试各个减压阀的压力。利用人仓模拟土仓，进行samson空 气调节系统的调试。
海瑞克盾构机配置的空气调节系统是德国samson公司的产品。 samson总部位于德国法兰克福东部，是一家具有90多年历史的工业阀门 制造商。其产品包括气动、电动调节阀、自立式阀门（温差压、流量、 压力控制）。盾构机配置了两套空气调节系统，其工作示意图如下，主 要包括三个部件：
在下次调试samson空气调节系统时，需将各个管路末端接口拆开， 冲气排放残留在管路里的杂物。
参考文献
1 海瑞克.S436 S437技术说明，2008. 2 samson空气调节系统中文手册，2008.
作者简介
李剑祥（1984-）13632713394，男，江西省南昌市人，2006年毕业于华东交通大学，助理 工程师，现任深圳地铁二号线2227标项目部机电物资部部长。
因控制器对输入输出进行的是PI调节，功能是靠机械机构实现的， 所以系统在使用一段时间后就会产生灵敏度和精度不够的问题。为解决 这个问题，需要调节PI的设定值，有初始值、比例系数和积分时间。
samson空气调节系统需要一个干燥的环境进行保管，所以在平时， 需要把各个部件用塑料薄膜包裹，关闭管路各个阀门。
序号 设备与定岗人员 检查项目
作业班次
1
人仓
1. 记录土仓压力 2. 记录开口度 3. 巡视各气压设备工作状态 4. 记录备用气源使用情况 5. 检查各岗位人员工作状态
2
SAMSON系统
1. 检查各阀工作状态
备注
2. 记录开口度及变化 3. 根据指令调节压力
3
ALUP空压机及备
用气源口
1. 检查空压机工作情况
动手动调节器，使“输出自动模式“(yA)的指针从右往零移动，关闭执
行元件开口，压缩空气停止进入土仓。如果土仓压力值因地层原因泄露
降低时，继续转动手动调节器，往土仓补充压缩空气，抵消泄露，保持
土仓压力稳定。该模式需要操作者观察土仓压力变化，并手动调节控制
器以维持土仓压力稳定。
当自动-手动模式转换开关转到自动模式时，进入自动模式。首先
加压过程中，需降低土仓液面降低至土仓进气管路。然后开启 samson空气调节系统，转动设定调节器，使指示设定点（w）的绿指针 指向1.2bar，打开土仓进气管路与土仓之间的球阀，使压缩空气进入土 仓。观察“输出自动模式“(yA)指示刻度（俗称开口度）。刚开始时 yA=0.2，这说明地层气密性一般，有一定泄露，需要不停补气，但补气 量不大。加压过程中，要严密观察“输出自动模式“(yA)指示刻度，因 为地层的气密性是越来越差，漏气量越来越大，补气量越来越多，“输 出自动模式“(yA)指示刻度也会越来越大，需要统计，同时还需检查其 他设备和值班人员状态。具体如下表：
至0.3,控制器输出信号Y=0.3进入到执行元件，产生的执行元件输入信
号G=0.3驱动执行元件打开位置调节器，那么系统进气路的压缩空气通
过执行元件的开口，以一定的速率进入土仓进气路，最后进入土仓。压
力传感器检测土仓压力，返回信号给控制器，控制器指示实际压力
（x）的红指针从零往上移动，指示在我们需要的刻度上。然后往回转
此时，压力传感器检测土仓进气路的压力值，转换成压力传感器输 出信号A。A进入控制器，产生的控制器输入信号X与Y进行比较。如果X 小于Y，则控制器继续产生输出信号ΔY，驱动执行元件打开位置调节 器。如果A大于等于Y，则控制器不产生输出信号，直至土仓因泄露导致 土仓压力降低。
Samson空气调节系统的操作比较简单，如图所示：
转动设定调节器设定土仓压力值，使指示设定点（w）的绿指针指向设
定值，这里假设为5bar。那么指示“输出自动模式“(yA)的指针从零往
右移动至1.2，执行元件开启，压缩空气进入土仓使土仓压力升高。压
力传感器检测土仓压力，返回信号给控制器，控制器指示实际压力
（x）的红指针从零往上移动，接近绿指针，此时“输出自动模
设定调节器 自动-手动模式转换开关 手动调节器 (发光二极管) “输出自动模式“(yA) “输出手动模式” (yH) 插销 设定点 (w) 实际压力 (x)
标签
控制器操作面板
控制器有两种操作模式：自动模式和手动模式。
当自动-手动模式转换开关转到手动模式时，进入手动模式。转动
手动调节器，使“输出自动模式“(yA)的指针从零往右移动，假设移动
控制信号 (y)
samson空气调节系统工作示意图
2 samson空气调节系统工作原理和操作模式
下图为空气调节系统原理图，如图所示，压缩空气从系统进气路主 路经过执行元件，进入到土仓进气路，进入土仓，保持土仓压力。压缩 空气从系统进气控制路，经过带过滤器的减压阀，压力降低至4bar，一 路进入到执行元件，作为执行元件的气源，另一路经过减压阀，压力降 低至1。4bar，分别进入到控制器和压力传感器作为气源。
空气调节系统在压气作业中的应用
李剑祥 （中铁六局集团有限公司盾构分公司 广东 深圳 518056）
摘 要：详细阐述海瑞克盾构机配备的samson空气调节系统的原理和操作，并结合工程实例， 分析其在盾构机带压作业中的实际应用。 关键词：samson 空气调节系统 带压作业
盾构机在地铁盾构工程中应用极为广泛。盾构掘进过程中，碰上刀 具磨损严重，无法继续掘进时，就需要进行开仓检查刀具和更换刀具作 业。开仓作业分为两种：常压开仓和带压开仓。常压开仓作业要求掌子 面非常稳固。当掌子面不稳固时，常压开仓掌子面无法承受上方的水土 压力，会塌方，如果在土仓内加入一定压力的压缩空气，用来保持掌子 面的受力平衡，则开仓作业就有安全保障，既带压开仓作业。
序号
名称
型号
气源信号 输入信号 输出信号
1
压力传感 Type 814 1.4 bar 0....4 0,2...1
器
bar
bar
2
控制器 Type 421 1.4 bar 0,2...1 0,2...1
bar
bar
3
执行元件 Type
4 bar 0,2...1 2...10 mm
3241-7
bar
实际压力(x)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ空气
式“(yA)的指针慢慢往零移动。在该模式下，土仓压力能自动维持在设
定点（w）。
3 实际工程应用
笔者所在工程正在实施带压换刀作业。根据盾构机在地层的埋深10 米，确定土仓加压压力1.2bar。samson空气调节系统采用自动模式。
在实施土仓加压前，需对与压气作业相关的各个设备进行一次彻底 的排查。盾构机台车配置了的两台10m³/min空压机，气量能满足一般的 压气作业要求，为应付特殊情况，需配置备用空压机。人仓主副仓都要 进行压力表精度和气密性检查。最重要的是要对samson空气调节系统进 行测试，满足压气作业要求。
2. 记录空压机压气频率
3. 需要时通知地面开启备用 空压机并记录备用气源入 口压力
4
地面空压机
1. 根据通知开启和关闭空压 机
2. 巡查气路，从地面到联络 通道
3. 记录空压机出口压力
加压结束时，首先关闭土仓进气管路球阀，防止土仓的水或者渣土 返回系统；然后转动设定调节器，使指示设定点（w）的绿指针指向 0bar，打开土仓进气管路旁通球阀，排空系统尾气。最后关闭系统各个 部件气源，停止此次作业。
压力传感器
控制器 执行元件 系统进气路 土仓进气路 减压阀，1.4bar 带过滤器的减压阀，4bar
空气调节系统原理图
系统启动时，控制器输出信号Y进入到执行元件，产生的执行元件 输入信号G驱动执行元件打开位置调节器，那么系统进气路的压缩空气 通过执行元件的开口，以一定的速率进入土仓进气路，最后进入土仓。
4 一般维护和保养
samson空气调节系统为精密的气动控制系统，在盾构机施工现场环 境下，容易出问题，比如因碰撞，损坏元件；因空气质量不好，堵塞各 个元件的控制管路。那么在调试samson空气调节系统之前，需要清洁外 壳和活动的机械部位，检查管路的连接，清洗系统各个元件的进气滤芯 和阻尼阀，测试各个减压阀的压力。利用人仓模拟土仓，进行samson空 气调节系统的调试。