一种大断面矩形顶管机多螺机自动控制系统

文档序号:1949514 发布日期:2021-12-10 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 一种大断面矩形顶管机多螺机自动控制系统 (Automatic control system for multiple screw machines of large-section rectangular pipe jacking machine ) 是由 郭宏耀 刘恒 陈贝贝 林振伟 陈福涛 于 2021-06-11 设计创作,主要内容包括:本发明涉及顶管机技术领域,具体为一种大断面矩形顶管机多螺机自动控制系统,包括地层、土仓、螺机本体、盾体隔板、渣车以及称重装置,所述地层内设置土仓,所述土仓左侧设置盾体隔板,所述地层位于盾体隔板左侧设置运输通道,所述盾体隔板左侧表面设置螺机本体,所述螺机本体靠近盾体隔板一端穿过盾体隔板伸入土仓下方,所述运输通道设置主控室,所述主控室与螺机本体电性连接,所述运输通道内滑动设置渣车,所述运输通道底端与螺机本体左端对应位置设置称重装置,螺机本体的启停和转速控制设计为闭环控制系统,可根据开挖情况及主控室选择模式实现自动控制和调节。(The invention relates to the technical field of push bench, in particular to an automatic control system of a large-section rectangular push bench multi-screw machine, which comprises a stratum, a soil bin, a screw machine body, a shield body partition plate, a slag car and a weighing device, a soil bin is arranged in the stratum, a shield body clapboard is arranged on the left side of the soil bin, a transportation channel is arranged on the left side of the shield body clapboard of the stratum, the left side surface of the shield body partition plate is provided with a screw machine body, one end of the screw machine body close to the shield body partition plate penetrates through the shield body partition plate and extends into the lower part of the soil bin, the transportation channel is provided with a main control chamber which is electrically connected with the screw machine body, a slag car is arranged in the transportation channel in a sliding way, the bottom end of the transportation channel and the left end of the screw machine body are provided with weighing devices, the screw machine body is started, stopped and controlled by the rotating speed to be a closed-loop control system, and automatic control and adjustment can be realized according to the excavation condition and the master control room selection mode.)

一种大断面矩形顶管机多螺机自动控制系统

技术领域

本发明涉及顶管机技术领域,具体为一种大断面矩形顶管机多螺机自动控制系统。

背景技术

大断面的矩形顶管,因其宽度方向跨度大、尺寸大,为了保证土仓底部的渣土能够完全排除,往往在宽度方向布置2-3个螺机出渣,从而保证土仓两侧边的渣土能够顺利排出。现有的多螺机控制方法为手动控制,需要根据掘进情况,来手动控制每个螺机的启停和转速大小。同时,与渣车无联动,需要专人定点监视渣车是否已经满,并手动触发渣车满报警,手动停止螺机,操作复杂。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足,本发明提供了一种大断面矩形顶管机多螺机自动控制系统。

(二)技术方案

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种大断面矩形顶管机多螺机自动控制系统,包括地层、土仓、螺机本体、盾体隔板、渣车以及称重装置,所述地层内设置土仓,所述土仓左侧设置盾体隔板,所述地层位于盾体隔板左侧设置运输通道,所述盾体隔板左侧表面设置螺机本体,所述螺机本体靠近盾体隔板一端穿过盾体隔板伸入土仓下方,所述运输通道设置主控室,所述主控室与螺机本体电性连接,所述运输通道内滑动设置渣车,所述运输通道底端与螺机本体左端对应位置设置称重装置,所述称重装置与主控室电性连接,所述螺机本体包括螺机A、螺机B以及螺机C,所述螺机A、螺机B以及螺机C由前到后依次设置在盾体隔板上,所述盾体隔板内设置螺机润滑油脂泵,所述螺机润滑油脂泵一侧设置储油箱,所述储油箱内设置螺机润滑油脂,所述储油箱内设置低位报警器,所述低位报警器与主控室电性连接,所述螺机润滑油脂泵输入端与储油箱连通,所述螺机润滑油脂泵输出端分别设置螺机油脂润滑A路、螺机油脂润滑B路以及螺机油脂润滑C路,所述螺机油脂润滑A路、螺机油脂润滑B路以及螺机油脂润滑C路远离螺机润滑油脂泵一端分别与螺机A、螺机B以及螺机C连接,所述螺机油脂润滑A路、螺机油脂润滑B路以及螺机油脂润滑C路内分别设置气动球阀A、气动球阀B以及气动球阀C,所述盾体隔板靠近土仓一侧的前侧由下到上依次设置土压传感器A1以及土压传感器A2,所述盾体隔板靠近土仓一侧的中间位置由下到上依次设置土压传感器B1以及土压传感器B2,所述盾体隔板靠近土仓一侧的后侧位置由下到上依次设置土压传感器C1以及土压传感器C2,所述6组土压传感器均无信号时,该模式下土仓为空仓状态,将此模式标记为M1;当土压传感器A1或土压传感器B1或土压传感器C1三者中至少有一个有信号,且土压传感器A2、土压传感器B2以及土压传感器C2均无信号时,该模式下土仓为半仓状态,将此模式标记为M2;当土压传感器A1、土压传感器B1以及土压传感器C1均有信号,且土压传感器A2、土压传感器B2以及土压传感器C2三者中至少有一个有信号时,该模式状态下土仓为满仓状态,将此模式标记为M3。所述称重传感器,用于测量渣土重量,从而判定渣车是否已经装满。其判定原理为:根据渣车容积及地层密度计算重量,当达到设定重量,则判定渣车装满。根据不同的地层,设计有不同的称重系数,软土地层称重系数标记为T1,复合地层称重系数标记为T2,硬岩地层称重系数标记为T3,称重系数可在主控室进行选择。

本发明进一步提供了一种大断面矩形顶管机多螺机自动控制流程,其步骤为:

步骤一、主控室控制螺机本体选择M1、M2或者M3的掘进模式;

步骤二、根据各点位土压传感器的反馈信号判定当前土仓渣土状态;

步骤三、对比选择模式与当前掘进模式,根据对比结果进入分路控制流程,当土仓实际情况为半仓状态(M2),主控室选择为空仓(M1)掘进时候,螺机本体进入A路分控制流程;当土仓实际情况为满仓状态(M3),主控室选择为空仓(M1)掘进时候,螺机本体进入B路分控制流程;当土仓实际情况为满仓状态(M3),主控室选择为半仓(M2)掘进时候,螺机本体进入C路分控制流程;当选择模式与当前掘进模式为其他情况时,螺机本体不发生改变。

为了保证螺机本体工作前进行充分的润滑,本发明改进有,所述螺机本体启动之前需要首先启动螺机润滑油脂泵。

本发明同时提供了A路分控制流程,其步骤为:

步骤1、判定渣车状态以及螺机润滑油脂泵内的螺机润滑油脂的体积,若渣车装满,则渣车报警,螺机本体不动作;若渣车为空且螺机润滑油脂足够,则进一步判定各组土压传感器的信号;

步骤2、若土压传感器A1有信号则启动螺机油脂润滑A路处的球阀,若土压传感器B1有信号则启动螺机油脂润滑B路处的球阀,若土压传感器C1有信号则启动螺机油脂润滑C路处的球阀;同时气动球阀A、B、C有一路启动,则启动螺机润滑油脂泵;

步骤3、当土压传感器A1有信号,且螺机润滑油脂泵启动的情况下,则启动螺机A并且达到最高转速R1,使得土仓尽快出渣,当土压传感器B1有信号,且螺机润滑油脂泵启动的情况下,则启动螺机B并且达到最高转速R2,当土压传感器C1有信号,且螺机润滑油脂泵启动的情况下,则启动螺机C并且达到最高转速R3;

步骤4、螺机本体工作一段时间后,当土压传感器A1信号消失,说明A处局部处于空仓状态,满足主控室选择的模式,则螺机A转速由R1降低至r1并降低螺机润滑油脂泵的工作频次,便于节省油脂;当土压传感器B1信号消失,则螺机B转速由R2降低至r2并降低螺机润滑油脂泵的工作频次;当土压传感器C1信号消失,则螺机C转速由R3降低至r3并降低螺机润滑油脂泵的工作频次。r1、r2、r3的数值与顶管机推进速度V匹配,使得螺机本体快速排完满仓比空仓多余的渣土后,三个螺机的总出渣量与新开挖的渣土量相等,即时刻保持空仓状态。

为了便于对B路分控制流程以及C路分控制流程进行把控,本发明改进有,所述B路分控制流程、C路分控制流程与A路分控制流程一致。

本发明进一步提供了螺机本体停机控制流程,其步骤为:

步骤1、当主控室主动下达停止推进指令、低位报警器工作或者称重装置探测渣车装满三条触发条件有一条发生时,将触发现在正在工作的螺机本体停止工作;

步骤2、若有三个螺机正在工作,则螺机A、螺机B、螺机C将停机,同时关闭气动球阀A、气动球阀B,接着关闭螺机润滑油脂泵,最后关闭气动球阀C;若有两个螺机在工作,则螺机A、螺机B将停机,同时关闭气动球阀A,接着关闭螺机润滑油脂泵,最后关闭气动球阀B;若只有一个螺机在工作,则螺机A将停机,同时关闭螺机润滑油脂泵,最后关闭气动球阀A。这样总有一个球阀是在螺机润滑油脂泵关闭后再关闭,防止螺机润滑油脂泵憋压。

(三)有益效果

与现有技术相比,本发明提供了一种大断面矩形顶管机多螺机自动控制系统,具备以下有益效果:

该大断面矩形顶管机多螺机自动控制系统,

1、螺机本体的启停和转速控制设计为闭环控制系统,可根据开挖情况及主控室选择模式实现自动控制和调节。

2、启动螺机本体时先启动螺机润滑油脂泵,保证螺机本体事先进行充分的润滑。

3、螺机润滑油脂泵的泵送频次可根据螺机本体转速实现自动调节,提高螺机润滑油脂的利用,降低油脂消耗。

4、螺机本体停机时,通过调整停机顺序,保证螺机润滑油脂泵不憋压,提高系统稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明结构示意图;

图2为本发明螺机本体俯视示意图;

图3为本发明土压传感器点位分布示意图;

图4为本发明土仓空仓状态示意图;

图5为本发明土仓半仓状态示意图;

图6为本发明土仓满仓状态示意图;

图7为本发明大断面矩形顶管机多螺机自动控制流程示意图;

图8为本发明土A路分控制流程示意图;

图9为本发明土螺机本体停机控制流程示意图;

图中:1、地层;2、土仓;3、螺机本体;4、盾体隔板;5、渣车;6、称重装置;7、运输通道;8、螺机润滑油脂泵;9、储油箱。

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做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。

请参阅图1-9,一种大断面矩形顶管机多螺机自动控制系统,包括地层1、土仓2、螺机本体3、盾体隔板4、渣车5以及称重装置6,所述地层1内设置土仓2,所述土仓2左侧设置盾体隔板4,所述地层1位于盾体隔板4左侧设置运输通道7,所述盾体隔板4左侧表面设置螺机本体3,所述螺机本体3靠近盾体隔板4一端穿过盾体隔板4伸入土仓2下方,所述运输通道7设置主控室,所述主控室与螺机本体3电性连接,所述运输通道7内滑动设置渣车5,所述运输通道7底端与螺机本体3左端对应位置设置称重装置6,所述称重装置6与主控室电性连接,所述螺机本体3包括螺机A、螺机B以及螺机C,所述螺机A、螺机B以及螺机C由前到后依次设置在盾体隔板4上,所述盾体隔板4内设置螺机润滑油脂泵8,所述螺机润滑油脂泵8一侧设置储油箱9,所述储油箱9内设置螺机润滑油脂,所述储油箱9内设置低位报警器,所述低位报警器与主控室电性连接,所述螺机润滑油脂泵8输入端与储油箱9连通,所述螺机润滑油脂泵8输出端分别设置螺机油脂润滑A路、螺机油脂润滑B路以及螺机油脂润滑C路,所述螺机油脂润滑A路、螺机油脂润滑B路以及螺机油脂润滑C路远离螺机润滑油脂泵8一端分别与螺机A、螺机B以及螺机C连接,所述螺机油脂润滑A路、螺机油脂润滑B路以及螺机油脂润滑C路内分别设置气动球阀A、气动球阀B以及气动球阀C,所述盾体隔板4靠近土仓2一侧的前侧由下到上依次设置土压传感器A1以及土压传感器A2,所述盾体隔板4靠近土仓2一侧的中间位置由下到上依次设置土压传感器B1以及土压传感器B2,所述盾体隔板4靠近土仓2一侧的后侧位置由下到上依次设置土压传感器C1以及土压传感器C2,所述6组土压传感器均无信号时,该模式下土仓2为空仓状态,将此模式标记为M1;当土压传感器A1或土压传感器B1或土压传感器C1三者中至少有一个有信号,且土压传感器A2、土压传感器B2以及土压传感器C2均无信号时,该模式下土仓2为半仓状态,将此模式标记为M2;当土压传感器A1、土压传感器B1以及土压传感器C1均有信号,且土压传感器A2、土压传感器B2以及土压传感器C2三者中至少有一个有信号时,该模式状态下土仓2为满仓状态,将此模式标记为M3。所述称重传感器,用于测量渣土重量,从而判定渣车5是否已经装满。其判定原理为:根据渣车5容积及地层1密度计算重量,当达到设定重量,则判定渣车5装满。根据不同的地层1,设计有不同的称重系数,软土地层1称重系数标记为T1,复合地层1称重系数标记为T2,硬岩地层1称重系数标记为T3,称重系数可在主控室进行选择。

本发明进一步提供了一种大断面矩形顶管机多螺机自动控制流程,其步骤为:

步骤一、主控室控制螺机本体3选择M1、M2或者M3的掘进模式;

步骤二、根据各点位土压传感器的反馈信号判定当前土仓2渣土状态;

步骤三、对比选择模式与当前掘进模式,根据对比结果进入分路控制流程,当土仓2实际情况为半仓状态(M2),主控室选择为空仓(M1)掘进时候,螺机本体3进入A路分控制流程;当土仓2实际情况为满仓状态(M3),主控室选择为空仓(M1)掘进时候,螺机本体3进入B路分控制流程;当土仓2实际情况为满仓状态(M3),主控室选择为半仓(M2)掘进时候,螺机本体3进入C路分控制流程;当选择模式与当前掘进模式为其他情况时,螺机本体3不发生改变。

所述螺机本体3启动之前需要首先启动螺机润滑油脂泵8,可以保证螺机本体3工作前进行充分的润滑。

本发明同时提供了A路分控制流程,其步骤为:

步骤1、判定渣车5状态以及螺机润滑油脂泵8内的螺机润滑油脂的体积,若渣车5装满,则渣车5报警,螺机本体3不动作;若渣车5为空且螺机润滑油脂足够,则进一步判定各组土压传感器的信号;

步骤2、若土压传感器A1有信号则启动螺机油脂润滑A路处的球阀,若土压传感器B1有信号则启动螺机油脂润滑B路处的球阀,若土压传感器C1有信号则启动螺机油脂润滑C路处的球阀;同时气动球阀A、B、C有一路启动,则启动螺机润滑油脂泵8;

步骤3、当土压传感器A1有信号,且螺机润滑油脂泵8启动的情况下,则启动螺机A并且达到最高转速R1,使得土仓2尽快出渣,当土压传感器B1有信号,且螺机润滑油脂泵8启动的情况下,则启动螺机B并且达到最高转速R2,当土压传感器C1有信号,且螺机润滑油脂泵8启动的情况下,则启动螺机C并且达到最高转速R3;

步骤4、螺机本体3工作一段时间后,当土压传感器A1信号消失,说明A处局部处于空仓状态,满足主控室选择的模式,则螺机A转速由R1降低至r1并降低螺机润滑油脂泵8的工作频次,便于节省油脂;当土压传感器B1信号消失,则螺机B转速由R2降低至r2并降低螺机润滑油脂泵8的工作频次;当土压传感器C1信号消失,则螺机C转速由R3降低至r3并降低螺机润滑油脂泵8的工作频次。r1、r2、r3的数值与顶管机推进速度V匹配,使得螺机本体3快速排完满仓比空仓多余的渣土后,三个螺机的总出渣量与新开挖的渣土量相等,即时刻保持空仓状态。

所述B路分控制流程、C路分控制流程与A路分控制流程一致,便于对B路分控制流程以及C路分控制流程进行把控。

本发明进一步提供了螺机本体3停机控制流程,其步骤为:

步骤1、当主控室主动下达停止推进指令、低位报警器工作或者称重装置6探测渣车5装满三条触发条件有一条发生时,将触发现在正在工作的螺机本体3停止工作;

步骤2、若有三个螺机正在工作,则螺机A、螺机B、螺机C将停机,同时关闭气动球阀A、气动球阀B,接着关闭螺机润滑油脂泵8,最后关闭气动球阀C;若有两个螺机在工作,则螺机A、螺机B将停机,同时关闭气动球阀A,接着关闭螺机润滑油脂泵8,最后关闭气动球阀B;若只有一个螺机在工作,则螺机A将停机,同时关闭螺机润滑油脂泵8,最后关闭气动球阀A。这样总有一个球阀是在螺机润滑油脂泵8关闭后再关闭,防止螺机润滑油脂泵8憋压。

该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接,并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。

在该文中的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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