盾构机泥水循环系统控制作业指导书

盾构机泥水循环系统控制作业指导书

1.泥浆输送系统概述

气垫式泥水平衡盾构机泥水输送系统的主要功能是：破碎岩石，以便于泵送，不断地搅动土仓底部，防止土砂在底部沉积。

稳定掌子面。通过形成泥膜与压缩空气调节器共同保持开挖仓内的压力进而维持开挖面的稳定。

将固体渣料从开挖面运输到设在地面上的泥水分离处理工厂。

由于切削下来的渣土通过和泥浆混合后以混合浆液的形式泵出，所以泥水输送系统由以下几部分组成（如下图）：双鄂式岩石破碎机。

膨润土泥浆的排出管线，即排浆管路

为减少盾构上泥浆管路的压力损失以及降低泥浆管路的磨损，盾构上的泥浆管的布置尽可能平顺且尽量减少弯管的使用，安装位置便于更换和维修。选用的泥浆管为专用的厚壁耐磨管。

膨润土泥浆供给泵，即进浆泵。膨润土泥浆通过可变速离心泵（P1.1）从制备厂泵送到泥浆供应管道。对泥浆流进行调节使气垫室里的泥浆能保持恒定的平面高度。

用于对掌子面注泥浆，泥浆主供应回路在盾构机内被分成5路。在开挖室上部有2个喷口，下部有2个，还有1

个从回转接头出来接到刀盘的中心区域。

膨润土泥浆的排出泵，即排浆泵。在后配套拖车上的排浆管线上安装有一个变量离心泵P2.1，在始发井底部或隧道内也安装一个这样的排浆泵P3，以助于将泥浆泵送到到地面。

P1.1和P3泥浆泵装置包括变压器，高压单元，变频器, 局部的PLC控制器, 隔离阀门，电气装置架与泵装置架之间的电缆，以及将泵装置与隧道里的排浆管道连接的刚性管道。

泥浆管延伸机构。

泥浆循环系统布置示意图

2.双鄂板式岩石破碎机

双鄂板式岩石破碎机安装在泥浆出口隔栅的前面，隔板安全门阀的后面，主要用来破碎岩石，以便于泵送，两片鄂板不断地在土仓底部搅动，还有防止土砂在底部沉积的功

能。其驱动为液压驱动，控制模式有自动和手动两种模式，并可在主控室内设定破碎循环时间。能够破碎的岩石的最大粒径为400mm 。

由于岩石碎石机安装在隔板安全门阀的后面，这样，一旦岩石破碎机出现故障也无需清空开挖室里的泥浆就可以安全地进到碎石机前进行维修操作。

双鄂板式岩石破碎机 3．泥浆输送系统的调节

对泥浆输送系统的调节，可以对泥水仓的压力以及泥浆的进、排流速进行调节，泥浆的进、排流速应该维持在其临界流速以上。

泥浆的密度和流量可以分别使用安装在每条管线上的伽马密度计及电磁流量计来测量。每台泥浆泵的驱动电机都配有变频器，实现泥浆泵的无级控制，并可通过PLC 系统与压缩空气调节器实现联动控制（如下图所示）。

隔栅

鄂板

隔板

泥浆输送系统调节示意图

正常掘进时，气垫室内泥浆的液面高度由P1.1泵来控制。对泥浆流进行调节使气垫室里的泥浆能保持恒定的液面高度。

当发生漏水或水从掌子面进入时，压缩空气调节器起着一个减震器的作用，通过自动控制进排气量调整泥浆液面的高度，并最终可消除压力峰值。

排渣回路由一台安装在TBM后配套上的变量离心泵（P2.1）来控制，当在隧道内安装中继泵时，这个泵由P1.1或P2.1来控制，或者由自身控制，但此时应配备防管道吸空设施。

4.控制模式

泥水输送系统大多数的控制闸阀都采用远程控制式闸阀。

泥浆输送系统有3种模式的控制：

自动状态: 该模式状态下，当系统输入开挖模式参数和旁通模式时的气垫室泥浆液面高度参数和排渣流量的设定值后，操作手不需对任何部件进行直接控制（停机模式下除外），泥水输送系统可自动进行控制。

半自动状态: 该模式状态下，操作手可以操纵泵的转速和某些电动阀。事实上半自动操作是一种具有主动安全性的手动水平。

手动状态: 该模式状态下，所有的命令都是通过手动进行操作，操作手控制泵的流量和阀的开度等等，操作手控制气垫室泥浆液面高度。

压缩空气调节器的气压回路总是处于自动的和服务的状态。软件配有内置的监视装置和按钮和参数指示一缆表。

数值计算通过监控器与PLC计算机之间的通讯在屏幕上进行。 (参数可能是泵马达的工作强度，压力，流量等等。)

安装有报警装置，并且可以按照用户的要求进行编程设定声音报警或灯光闪烁报警或停机。

泥水输送系统的控制示意图

5.工作模式

泥浆循环系统有5种不同的工作模式，这5种模式为：-- 开挖模式：设备开挖

-- 旁通模式：设备待命

-- 隔离模式：管路延伸

-- 长时间停机模式：比如周末停机

-- 隔离闸门关闭模式：隔离闸门处于关闭状态

Diagram of principle for information only

ma de principe pour information

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开挖模式

这个模式于开挖时使用。根据气垫室里泥浆的高程以及所要求的排渣流量，对伺服的泵P1.1和P2.1的转速分别进行调整。调整P1.1泵的转速用以校正泥浆\气垫界面高程达到所要求的值，同时确保它沿程的下一个泵的超载压力要大于所要求的净吸压头。

调整P3泵的转速，确保排渣的流体能被泵送到地面的分离厂，并在泥浆分离厂入口处达到必要的压力。

旁通模式

这个模式是待机模式，用于盾构不进行开挖时执行其它功能。这个模式也用于当盾构从一种功能切换到另一种功能时。特别是，旁通功能是用于安装管片衬砌环的情况。它