一種可自動切換的盾構機外循環水裝置的制作方法

本實用新型涉及隧道施工技術領域，特別是一種可自動切換的盾構機外循環水裝置。

背景技術：

盾構法隧道施工技術目前已在國內外地鐵市場、輸水隧洞、電力隧道、綜合管廊等領域應用廣泛，盾構機外循環水供水是盾構機自身散熱及實現正常掘進施工的必備條件。本實用新型本著布置簡單，自動化程度高的原則，能滿足多種工況下盾構機外循環水供給，實現快速自動切換的功能，具有符合現階段科學技術進步，實現盾構施工的全機械化和自動化控制的目標。

目前，國內盾構施工外循環水系統布置均為簡便，大多為手動控制，且功能較為欠缺，工況類型單一，設備利用率低下。一般情況下均為一臺增壓水泵供一臺盾構機外循環水，當其中一臺增壓泵故障時會導致所供應外循環的盾構機無法正常工作，對增壓泵及管路故障的應對機制較差。

結合上述傳統盾構機外循環供水裝置的優劣勢，發明了一種具有自動化控制程度高，適應多種工況類型和適用性廣的盾構機外循環水自動切換裝置。該裝置對增壓水泵故障的應對機制和措施齊全，自動化控制程度高，在其中一臺增壓水泵故障時可由前述四種工況中的任何一種啟動工作，確保不會因增壓泵故障而影響盾構機正常掘進。

技術實現要素：

本實用新型提供了一種可自動切換的盾構機外循環水裝置，通過布置三通連接管路及電磁閥可實現每臺增壓水泵單獨供水、單獨交叉供水及單臺增壓泵同時供應兩臺盾構機外循環，并能實現當正在工作的兩臺增壓水泵其中一臺故障無法工作時系統會自動切換到一臺增壓泵同時供應兩路外循環水的模式，確保正在掘進的盾構機設備的正常運轉，避免引起盾構機設備損壞。

為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是：一種可自動切換的盾構機外循環水裝置，包括外循環水池、第一盾構機內循環水系統及第二盾構機內循環水系統，第一盾構機內循環水系統通過第一外循環回水管及第一外循環進水管與外循環水池連接，第二盾構機內循環水系統通過第二外循環進水管及第二外循環回水管與外循環水池連接；所述第一外循環進水管上，沿水流方向依次設有第一手動蝶閥、第一Y型過濾器、第一減震接頭、第一外循環水泵、第一壓力控制器、第一電磁閥及第二電磁閥, 所述第二外循環進水管上，沿水流方向依次設有第二手動蝶閥、第二Y型過濾器、第二減震接頭、第二外循環水泵、第二壓力控制器、第三電磁閥及第四電磁閥；還包括用于連接第一外循環進水管與第二外循環進水管的連接管，連接管的一端連接于第一電磁閥與第二電磁閥之間，另一端連接于第三電磁閥與第四電磁閥之間，在連接管上設有第五電磁閥；還包括第一分支管及第二分支管，第一分支管用于連接第一外循環進水管與外循環水池，第二分支管用于連接第二外循環進水管與外循環水池，第一分支管的一端連接于第一外循環水泵與第一壓力控制器之間，另一端與外循環水池連接，第二分支管的一端連接于第二外循環水泵與第二壓力控制器之間，另一端與外循環水池連接，在第一分支管及第二分支管上分別設有第一彈簧安全閥及第二彈簧安全閥。

優選的，還包括控制器，所述第一手動蝶閥、第一Y型過濾器、第一減震接頭、第一外循環水泵、第一壓力控制器、第一電磁閥、第二電磁閥、第二手動蝶閥、第二Y型過濾器、第二減震接頭、第二外循環水泵、第二壓力控制器、第三電磁閥、第四電磁閥及第五電磁閥均與控制器連接。

優選的，所述控制器為PLC控制器。

優選的，所述第一盾構機內循環水系統及第二盾構機內循環水系統上均設有內外循環水熱交換區。

本實用新型提供一種可自動切換的盾構機外循環水裝置，布置簡單，自動化程度高，能滿足多種工況下盾構機外循環水供給，實現快速自動切換的功能，具有符合現階段科學技術進步，實現盾構施工的全機械化和自動化控制的目標。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明：

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型控制系統的原理圖。

具體實施方式

如圖1-2所示，一種可自動切換的盾構機外循環水裝置，包括外循環水池、第一盾構機內循環水系統及第二盾構機內循環水系統，第一盾構機內循環水系統通過第一外循環回水管及第一外循環進水管與外循環水池連接，第二盾構機內循環水系統通過第二外循環進水管及第二外循環回水管與外循環水池連接；所述第一外循環進水管上，沿水流方向依次設有第一手動蝶閥J、第一Y型過濾器K、第一減震接頭L、第一外循環水泵M、第一壓力控制器P、第一電磁閥N及第二電磁閥O, 所述第二外循環進水管上，沿水流方向依次設有第二手動蝶閥A、第二Y型過濾器B、第二減震接頭C、第二外循環水泵D、第二壓力控制器H、第三電磁閥E及第四電磁閥F；還包括用于連接第一外循環進水管與第二外循環進水管的連接管，連接管的一端連接于第一電磁閥N與第二電磁閥O之間，另一端連接于第三電磁閥E與第四電磁閥F之間，在連接管上設有第五電磁閥G；還包括第一分支管及第二分支管，第一分支管用于連接第一外循環進水管與外循環水池，第二分支管用于連接第二外循環進水管與外循環水池，第一分支管的一端連接于第一外循環水泵M與第一壓力控制器P之間，另一端與外循環水池連接，第二分支管的一端連接于第二外循環水泵D與第二壓力控制器H之間，另一端與外循環水池連接，在第一分支管及第二分支管上分別設有第一彈簧安全閥Q及第二彈簧安全閥I。

優選的，還包括控制器，所述第一手動蝶閥J、第一Y型過濾器K、第一減震接頭L、第一外循環水泵M、第一壓力控制器P、第一電磁閥N、第二電磁閥O、第二手動蝶閥A、第二Y型過濾器B、第二減震接頭C、第二外循環水泵D、第二壓力控制器H、第三電磁閥E、第四電磁閥F及第五電磁閥G均與控制器連接。

優選的，所述控制器為PLC控制器。

優選的，所述第一盾構機內循環水系統及第二盾構機內循環水系統上均設有內外循環水熱交換區。

當盾構機外循環水裝置工作時，當供水壓力超過限定值時部分水通過彈簧安全閥Q、I回流至循環水池中以起到減壓作用。當盾構機向前掘進一段距離需要延伸外循環水管時，關閉延伸管道中設置的閥門后，壓力控制器（P、H）啟動工作，增壓泵自動關閉，待延伸管道接好后開啟閥門后增壓泵自動啟動工作。

所述盾構機外循環水裝置電氣控制系統由7個中間繼電器KA，2個交流接觸器KM，2個熱繼電器FR，9個指示燈L，2個電接點壓力表PG（上限位為常閉點，下限位為常開點），2個旋鈕開關S，2個啟動、停止按鈕SB連接而成。盾構機外循環水裝置控制系統主要通過控制各電氣元件及設備，實現裝置在各工況下的自動快速切換。

通過旋鈕開關S和按鈕開關SB的選擇可以實現以下四種工況：

工況一：增壓泵D通過管道1-7-9-5的順序單獨給第二盾構機外循環供水，增壓泵M通過管道2-8-10-6的順序單獨給第一盾構機外循環供水，兩臺水泵獨立工作互不干涉；

工況二：增壓泵D通過管道1-7-9-10-6的順序單獨給第一盾構機外循環供水或者1-8增壓泵M通過管道2-8-10-9-5的順序單獨給第二盾構機外循環供水，即在兩臺增壓泵不同時工作的情況下可實現交叉供水；

工況三：增壓泵D通過管道1-7-9-5、1-7-9-10-6的順序同時給第一、第二盾構機外循環供水或者增壓泵（M通過管道）2-8-10-6、2-8-10-9-5同時給第一、第二盾構機外循環供水，即可實現任意一臺增壓泵可同時供兩臺盾構機外循環水；

工況四：在工況一的工作條件下正常運轉時，若其中任意一臺增壓水泵（D、M）斷電，控制系統會自動切換到工況三工作。

盾構機外循環水裝置布置系統主要由循環水池預留管道安裝手動蝶閥，主要起維修或檢修外循環水系統時切斷增壓水泵供水源的作用，Y型過濾器主要起過濾作用，防止循環水中雜質進入盾構機外循環系統中。減震接頭安裝在增壓水泵供水端，防止因增壓泵啟動時產生共振損壞Y型過濾器及蝶閥的接頭，起減震防爆管作用。增壓水泵為盾構機外循環水供水的心臟，是外循環水的動力來源，為確保增壓水泵出水壓力符合管道承壓要求，因此在節點8和節點7處分別接三通安裝彈簧安全閥，確保管道壓力正常。在節點7和節點8后端分別安裝壓力控制器和電磁閥，與節點9與節點10之間的電磁閥及其他兩套電磁閥共同工作，起供水方向及供水管路自動切換的作用。盾構機外循環水分別通過2臺盾構機內外循環水熱交換器后返流至循環水池冷卻裝置后流入循環水池中。

考慮到盾構機掘進時需要延伸隧道內外循環水管，因此在布置及控制系統中布入壓力控制器。當某臺盾構機外循環水管需要延伸時，關閉延伸管中定距設置的閥門中的最末端的，當增壓泵供水壓力超過壓力控制器限值后，增壓泵自動停止工作，當延伸水管恢復，壓力消除后增壓泵自動啟動工作，避免了安裝延伸水管時需安排專人關閉、啟動增壓水泵的繁瑣流程。

結合上述傳統盾構機外循環供水裝置的優劣勢，提供了一種具有自動化控制程度高，適應多種工況類型和適用性廣的盾構機外循環水自動切換裝置。該裝置對增壓水泵故障的應對機制和措施齊全，自動化控制程度高，在其中一臺增壓水泵故障時可由前述四種工況中的任何一種啟動工作，確保不會因增壓泵故障而影響盾構機正常掘進。

上述的實施例僅為本實用新型的優選技術方案，而不應視為對于本實用新型的限制，本實用新型的保護范圍應以權利要求記載的技術方案，包括權利要求記載的技術方案中技術特征的等同替換方案為保護范圍。即在此范圍內的等同替換改進，也在本實用新型的保護范圍之內。