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培训师Lecturer郑亚魁 版本2019.08 土压盾构机流体系统培训 培训师介绍 学习目标 课程内容 课堂规则 姓名-郑亚魁 液压工程师 中国铁建重工集团股份有限公司 液压研究设计院 10年盾构机研发调试经验 联系电话13574156326 培训师介绍 学习目标 课程内容 课堂规则 我 主 持 或 参 与 过 的 项 目 我 主 持 或 参 与 过 的 项 目 培训完成后，我们将要做到 1. 了解土压盾构机有哪些流体系统； 2. 知道每个流体系统的作用； 3. 能够处理一些盾构机流体系统常见的问题 培训师介绍 学习目标 课程内容 课堂规则 本课程内容如下 培训师介绍 学习目标 课程内容 课堂规则 学习过程中，遵守以下规则 1. 请关闭移动电话或设定静音状态； 2. 上课中请勿随意走动、交谈、接听电话； 3. 提供真诚的反馈意见； 4. 多互动，多交流，多提问题； 培训师介绍 学习目标 课程内容 课堂规则 一 润滑与密封系统 1 2 3 4 润滑与 密封系 统 主驱动润 滑系统 盾尾油脂 密封系统 油脂集中 润滑系统 HBW油脂 密封系统 01 主驱动润滑系统 主驱动润滑系 统 盾尾油脂密封 系统 油脂集中润滑 系统 用齿轮油采用喷淋的方式强制润滑冷却盾构机主驱动的齿轮、主轴承。 作用 HBW油脂密 封系统 主驱动润滑系 统 盾尾油脂密封 系统 油脂集中润滑 系统 从齿轮箱底部将齿轮油抽出，经过过滤冷却后再从齿轮箱顶部喷淋到主轴承滚道内、小齿轮、小轴承 上进行强制润滑冷却。 同 步 马 达 螺杆 泵 磁性 过滤 器 过滤 器 冷却器 热油 冷油 冷水 热水 热油 工作原理 HBW油脂密 封系统 主驱动润滑系 统 盾尾油脂密封 系统 油脂集中润滑 系统 名称 参数 作用 磁性过滤器 130L/min 除去系统中产生的铁质颗 粒。 螺杆泵 24L/min，最大压力 60bar 油液循环的动力源 过滤器 25μ；400L/min 过滤油液中的固体颗粒杂 质 冷却器 可承受30bar压力； 冷却齿轮油，带走系统热 量 同步马达 6.8mL/r；最大转速 3000r/min；工作压力 210bar； 均匀分配齿轮油流量 关键部件 HBW油脂密 封系统 主驱动润滑系 统 盾尾油脂密封 系统 油脂集中润滑 系统 关键部件 HBW油脂密 封系统 螺杆泵 换热器 同步马达 主驱动润滑系 统 盾尾油脂密封 系统 油脂集中润滑 系统 1、系统工作压力30bar，可调节泵出 口的溢流阀来调节系统压力，压力不可 过高。 2、过滤器污染发讯器报警时需要检查 油液清洁度。 3、每隔一周，需打开齿轮箱底部球阀 排水。 注意事项 HBW油脂密 封系统 02 盾尾油脂密封系统 主驱动润滑系 统 盾尾油脂密封 系统 油脂集中润滑 系统 盾尾密封系统是采用四道钢丝刷，油脂腔中注入油脂起到盾尾管片处与外界浆液层隔绝及润滑的作 用。盾尾密封在压注油脂后，能够承受较高压力 作用 HBW油脂密 封系统 主驱动润滑系 统 盾尾油脂密封 系统 油脂集中润滑 系统 用气动油脂泵输送油脂，PLC程序根据管路上的压力传感器检测到的压力信号，控制管路上 气动球阀的开启和关闭，来实现盾尾油脂自动注入。 工作原理 气动油 脂泵 气动球 阀 盾尾 压力传 感器 HBW油脂密 封系统 主驱动润滑系 统 盾尾油脂密封 系统 油脂集中润滑 系统 关键部件 气动油脂泵 压力传感器 气动球阀 HBW油脂密 封系统 主驱动润滑系 统 盾尾油脂密封 系统 油脂集中润滑 系统 1、气动油脂泵进气压力调至2-5bar即可，根据泵送油脂不同需要的压力也不同，一般来讲 EP1或者EP2泵送气压2-3bar即可，盾尾油脂和HBW油脂泵送气压4-5bar，油脂泵压盘工 作压力建议调至4bar左右； 2、更换油脂桶时，必须保证油脂桶外形完整，防止变形难以更换； 3、更换油脂桶时，注意保持桶内油脂清洁，防止杂物进入桶内，以免导致主驱动损坏； 4、手动强行打盾尾油脂时，需注意管道内压力是否超过100bar，否则会导致压力传感器超 量程而损坏。 5、进气三联件以及泵杆润滑的油杯中需加润滑油润滑，一般来说46液压油即可 注意事项 HBW油脂密 封系统 03 油脂集中润滑系统 主驱动润滑系 统 盾尾盾尾封系 统 油脂集中润滑 系统 给主驱动密封、螺旋机轴承密封、中心回转接头等关键部位提供润滑油脂，起润滑和密封作用。 作用 主驱动润 滑点 螺旋机润 滑点 HBW油脂密 封系统 主驱动润滑系 统 盾尾盾尾封系 统 油脂集中润滑 系统 工作原理 气动油脂泵将油脂从拖车 上打到安装在盾体内的电动油脂 泵（多头泵）内，再由电动油脂 泵输出，由递进式分配器分配到 各个润滑点。 HBW油脂密 封系统 主驱动润滑系 统 盾尾盾尾封系 统 油脂集中润滑 系统 关键部件 气动油脂泵 电动油脂泵 油脂分配器 HBW油脂密 封系统 主驱动润滑系 统 盾尾盾尾封系 统 油脂集中润滑 系统 名称 参数 作用 气动油脂泵 排量176ml/循环； 压比651 将油脂从油桶中抽出， 为电动油脂泵补油。 电动油脂泵 带液位传感器，可检测 电动泵内油位高低。 将油脂输送到各润滑点； 递进式分配器 每个出口每次排量 0.2mL；可以有6-12个 出口；带计数传感器， 可检测通过的油脂量； 均匀分配油脂到各个润 滑点。 关键部件 HBW油脂密 封系统 主驱动润滑系 统 盾尾盾尾封系 统 油脂集中润滑 系统 1、气动油脂泵进气压力调至2-5bar即可，根据泵送油脂不同需要的压力也不同，一般来讲 EP1或者EP2泵送气压2-3bar即可，盾尾油脂和HBW油脂泵送气压4-5bar，油脂泵压盘工作 压力建议调至4bar左右； 2、更换油脂桶时，必须保证油脂桶外形完整，防止变形难以更换； 3、更换油脂桶时，注意保持桶内油脂清洁，防止杂物进入桶内，以免导致主驱动损坏； 4、进气三联件以及泵杆润滑的油杯中需加润滑油润滑，一般来说46液压油即可； 5、手动润滑点需定期润滑。 注意事项 HBW油脂密 封系统 04 HBW油脂密封系统 主驱动润滑系 统 盾尾盾尾封系 统 油脂集中润滑 系统 HBW油脂密 封系统 作用 由于HBW油脂阻水性比较强，不易被泥沙冲走。因此将HBW油脂注入到主驱动最外一道 密封腔，用来阻止水、泥沙进入主驱动密封，为主驱动提供最外层保护。 HBW油脂 密封 主驱动润滑系 统 盾尾盾尾封系 统 油脂集中润滑 系统 HBW油脂密 封系统 工作原理 用气动油脂泵将HBW油脂从拖车上打到盾体内，再由同步马达均匀分配到各个注油点 （如CA1-CA6口），每个口注油量要求不小于9mL/min。 气动油 脂泵 同 步 马 达 气动 球阀 主驱动润滑系 统 盾尾盾尾封系 统 油脂集中润滑 系统 HBW油脂密 封系统 关键部件 气动油脂泵 气动球阀 同步马达 主驱动润滑系 统 盾尾盾尾封系 统 油脂集中润滑 系统 HBW油脂密 封系统 1、气动油脂泵进气压力调至5bar左右，根据泵送油脂不同需要的压力也不同，一般来讲 EP1或者EP2泵送气压2-3bar即可，盾尾油脂和HBW油脂泵送气压4-5bar，油脂泵压盘工作 压力建议调至4bar左右； 2、更换油脂桶时，必须保证油脂桶外形完整，防止变形难以更换； 3、更换油脂桶时，注意保持桶内油脂清洁，防止杂物进入桶内，以免导致主驱动损坏； 4、进气三联件以及泵杆润滑的油杯中需加润滑油润滑，一般来说46液压油即可； 注意事项 二 碴土改良与填充系统 B A 碴土改 良与填 充系统 膨润土系统 泡沫系统 C 同步注浆系统 01 泡沫系统 作用 1、改善土体流塑性可降低或增大土体粘性， 增加土体流动性。 2、润滑作用气泡包围土体，减小土体与土 仓面板的摩擦力，降低刀盘扭矩。 3、稳定土舱压力因泡沫中的气泡具有可压 缩性，能减 少土舱压力的波动性。 4、阻水性因气泡填充了土体颗粒间隙，使 其渗透性减小，止水性增强。 泡沫系统 膨润土系统 同步注浆系统 工作原理 泡沫 剂罐 泡沫泵（变 频调节） 泡沫 过渡 罐 泡沫发 生器 高压水泵 混合液 高压水泵 混合液 高压水泵 混合液 泡沫发 生器 泡沫发 生器 刀盘 土仓 螺旋 机 膨润土 外循环水 压 缩 空 气 泡沫系统 膨润土系统 同步注浆系统 泡沫系统 膨润土系统 同步注浆系统 关键部件  1、泡沫原液泵  SPX25软管泵  流量Qmax700L/h；  压力Pmax10bar；  功率1.1kW  频率使用范围0-50Hz  2、泡沫混合液泵  高压柱塞泵  流量Qmax20L/min；  压力Pmax40bar；  功率1.5kW  频率使用范围0-50Hz 泡沫系统 膨润土系统 同步注浆系统 关键部件 3、气路比例调节阀 品牌SAMSON 通经DN15； 电压AC220V； 开启关闭时间约45s； 功率约6W； 4、泡沫发生器 通径DN65， 内部充满直径5mm的玻璃球， 使混合液和气体在其内部充分 混合，以提高泡沫质量； 02 膨润土系统 泡沫系统 膨润土系统 同步注浆系统 膨润土是一种层状含水硅酸盐，矿物学名称为蒙脱石，民间俗称“观音土”、“胶泥”。膨润土 具有层状结构，易吸水膨胀，并具有润滑性。 作用 1、在工作表面形成低渗透泥膜，用于保压； 2、改变土仓渣土流塑性，减少喷涌，便于出土； 3、润滑作用。盾体周围注膨润土可以减小推力，防止“裹盾体”，开挖仓注膨润土可以减小刀 盘扭矩。 泡沫系统 膨润土系统 同步注浆系统 工作原理 膨润土箱 膨润土泵 气动 球阀 盾体 泡沫系统 膨润土系统 同步注浆系统 关键部件 1、膨润土泵 品牌衡阳中地 形式三缸往复柱塞泵； 流量4个档位，最大15m/h； 功率15KW 泡沫系统 膨润土系统 同步注浆系统 注意事项 1、启动膨润土泵前，需检查阀门是否打开减速箱内是否加油。 2、膨润土泵换挡时需停机，不可运行中换挡。 3、启动膨润土泵前，需检查阀门是否打开。 4、用完后建议膨润土能打清水冲洗 泡沫系统 膨润土系统 同步注浆系统 盾构施工中，随着盾构的向前推进，因盾构盾尾外径与管片外径之间的差值将会在管片背后产 生空隙（盾尾建筑空隙）。这一空隙若不及时充填则管片周围的土体将会松动甚至发生坍塌，从而 导致地表沉降等不良后果。为此必须采用注浆手段及时将盾尾建筑空隙加以充填。同时，背衬注浆 还可提高隧道的止水性能，使管片所受外力能均匀分布，确保管片衬砌的早期稳定性。 泡沫系统 膨润土系统 同步注浆系统 1、防止盾尾空隙坍塌、土体松散和地表沉降； 2、尽快稳定管片环的形状； 3、防止隧道出现蛇形、摆动； 4、抑制管片漏水； 作用 泡沫系统 膨润土系统 同步注浆系统 注浆泵 砂浆罐 盾尾 注浆泵 传 感 器 传 感 器 传 感 器 传 感 器 由砂浆泵将砂浆从砂浆灌内泵出，直接输送到盾尾注浆口。注浆压力达到设定压力后，自动停止注浆。 工作原理 泡沫系统 膨润土系统 同步注浆系统 关键部件 1、注浆泵KSP-12-2D； 流量10m/h； 压力3MPa 泡沫系统 膨润土系统 同步注浆系统 注意事项 1、每次注浆结束后必须清洗注浆泵和注浆管路，防止残余浆液在泵内和管道内凝固而造成堵泵、堵管。 2、注浆泵水箱内必须保持一定的水量。 3、如果正在注浆时发生故障无法继续注浆，必须将管道内和泵内的砂浆排出，并清洗管路和泵。 三 水气和保压系统 水气和保压 水循环系统 压缩空气系统 自动保压系统 01 水循环系统 水循环系统 压缩空气系统 自动保压系统 1、水循环系统主要用于带走盾构机各个系统 正常工作时产生的热量，保证各系统在正常的 温度范围内工作； 2、盾构机工作时土仓加水和泡沫、冲洗盾构 机机身、隧道内消防、打扫隧道内卫生等提供 水源。 作用 水循环系统 压缩空气系统 自动保压系统 外循环水 过滤器 内外循环 水冷却器 液压站冷 却器 外循环水 内循环水 罐 内循环水泵 主驱动减速机、主驱动密 封冷却、主驱动齿轮油冷 却器、空压机、配电柜 内循环水 内循环水 增压 水泵 桥架、盾 体、土仓 用水 泡沫、膨润土、 注浆系统 皮带冲洗 隔膜泵 污水 污水 污水罐 污水泵 去洞外 过滤器 液压站冷 却器 外循环水 桥架、盾 体、土仓 用水 泡沫、膨润土、 注浆系统 皮带冲洗 过滤器 液压站冷 却器 外循环水 设备用水、 泥浆泵， 泥浆阀门 泡沫、膨润土、 注浆系统 工作原理 水循环系统 压缩空气系统 自动保压系统 关键部件 1、内循环水泵 流量80m3/h； 扬程50m 功率15KW 进口DN65/PN16 出口DN50/PN16 电机旋转方向顺时针（从 电机尾端看）； 水循环系统 压缩空气系统 自动保压系统 2、增压水泵 流量15m3/h 扬程95m 功率7.5KW 进口DN50/PN25 出口DN50/PN25 电机旋转方向尾端观察顺时针 关键部件 水循环系统 压缩空气系统 自动保压系统 3、气动隔膜泵 材质不锈钢； 规格3”； 最大流量50m/h； 最大压力8bar； 驱动气压3-8bar； 最大吸程5m； 最大通过粒径10mm； 关键部件 水循环系统 压缩空气系统 自动保压系统 4、渣浆泵 流量16m/h； 扬程57m； 进口DN50； 出口DN40； 电机功率11kW； 最大通过粒径10mm； 关键部件 水循环系统 压缩空气系统 自动保压系统 5、内外循环水散热器 GX-42H63 散热功率310KW； 散热面积26.84m2； 片数63； S1/S3DN100； S2/S4DN100； 关键部件 水循环系统 压缩空气系统 自动保压系统 6、袋式过滤器 不锈钢滤网规格150 目； 袋式过滤网规格100 目 关键部件 水循环系统 压缩空气系统 自动保压系统 1、外循环水池必须保持干净，以保证外循环水的清洁； 2、外循环水过滤器进口前压力达到10bar时，应停机更换更换滤网，清洗金属滤芯 3、内循环用水应严格控制清洁度，建议加蒸馏水，用量1m3左右； 4、北方施工，如遇天冷情况，应往内循环按配比加注一定量的防冻液，以免冻坏相关元器件； 5、掘进一段时间后，由于外循环水泵扬程有限，需在掘进途中增设水泵，以保证盾构进水压力达 至3-5bar；排污泵亦需增设中继泵，保证污水顺利排出洞外； 6、管路延长时，应保证外循环进水管、回水管对接的正确性； 7、停机检修时，应拍下急停按钮，待修复正常后，将急停复位。 注意事项 02 压缩空气系统 水循环系统 压缩空气系统 自动保压系统 1、为盾构上气动油脂泵、气动隔膜泵、气动球阀等气动设备提供动力源； 2、为泡沫系统供气，以产生泡沫，改善渣土性能； 3、为保压系统供气，以保证人舱压力的稳定； 4、对膨润土进行搅拌，以防其凝固； 5、为铰接密封紧急气囊供气，以防砂浆、切削水土等泄漏到隧道内； 作用 水循环系统 压缩空气系统 自动保压系统 人仓及保压系 统 泡沫系统 气动油脂泵、气动球阀、 各节拖车预留维修用气 口、铰接紧急密封气囊 空压 机 储气罐 1m 过 滤 器 空压 机 过 滤 器 过滤 器 工作原理 水循环系统 压缩空气系统 自动保压系统 1、空压机 排气量 9.3m/min（55kW）； 最高压力8bar； 自动加/泄载压力6.5/8bar 关键部件 水循环系统 压缩空气系统 自动保压系统 关键部件 2、出口过滤器 两级过滤 粗过滤3μ； 精过滤1μ； 带自动排气阀现场设定排气时间和间隔时间 3、储气罐1m； 额定压力10bar； 储气罐底部有排水阀；每隔2h需要手动排水 一次，直到无水排出 水循环系统 压缩空气系统 自动保压系统 注意事项 1、掘进时，2台空压机交替使用，以同时达到空压机保养时间，避免浪费； 2、空压机第一次使用时间为500h，保养后，使用时间为2000h； 3、气动三联件内应保持一定量的润滑油，润滑油选用液压油即可，油位在2/3左右； 4、定时给储气罐排水，建议每隔2h一次； 5、停机检修时，应拍下急停按钮，待修复正常后，将急停复位。 03 自动保压系统 水循环系统 压缩空气系统 自动保压系统 在带压进仓工作时，保证土仓内压力平稳，防止掌子面坍塌。 作用 气动控制器 气动控 制阀 压力变 送器 土仓压力 土仓压力检测 反馈给控制器 给动作信号 阀门开关控制进气 设置压力 水循环系统 压缩空气系统 自动保压系统 关键部件 气动控制器 压力变送器 气动控制阀 水循环系统 压缩空气系统 自动保压系统 气体处理单元 过滤减压阀 自力式减压阀 关键部件 水循环系统 压缩空气系统 自动保压系统 注意事项 1、保持气体清洁； 2、土压平衡盾构保压系统只有在带压进仓工作时才允许使用，因为在掘进时，土仓内都 是泥土，容易堵塞管路，也容易使泥土进入保压系统损坏元件； 3、使用保压系统前，必须先检查保压系统各部件是否能正常工作； 4、使用保压系统前，必须先检查保压系统管路通畅； 四 二次通风系统 二次通风系统 作用 将新鲜空气输送到工作区域，排出污浊空气，同时带走热量。 答疑解惑 天下大事，必做于细；天下难事，必做于易 谢 谢 本文档中出现的任何文字叙述、文档格式、插图、照片、方法、过程等内容，除另有特别注明，版权均属于中国铁建所有，受到有关产权及版权法保护。任何非本单位和个 人，未经书面授权许可，不得复制或引用本文档的任何内容（包括电子形式或非电子形式）。 版 权 声 明