盾构机控制系统绿色改造
盾构机械系统的优化设计与改进
盾构机械系统的优化设计与改进盾构机作为一种重要的无开挖施工设备，广泛应用于地铁、隧道等工程中。
在盾构机的运行过程中，机械系统起到了关键的作用。
为了保证盾构机的高效运行和施工质量，对盾构机械系统进行优化设计和改进是非常必要的。
一、盾构机械系统的工作原理盾构机械系统包括刀盘、刀盘托架、履带、推进系统等部分。
刀盘通过切割土层，履带推动刀盘的前进，同时通过刀盘托架对刀盘进行支撑和控制。
推进系统则是将机械能转化为推力，使得盾构机能够前进。
二、盾构机械系统存在的问题在实际应用中，盾构机械系统存在着一些问题。
首先，刀盘的切削效率和稳定性有待提高，靠刃片和刀具的设计来实现。
其次，履带的结构和材料需要改进，以提高履带的耐磨性和抗压性。
此外，推进系统的稳定性和转化效率也需要进一步改进。
三、盾构机械系统的优化设计与改进1. 刀盘系统的优化设计与改进刀盘系统是盾构机械系统的核心部分，直接关系到整个机械系统的工作效率和施工质量。
通过改进刀盘的设计和刀具的选用，可以提高切削效率和稳定性。
例如，改进刀片的材料和硬度，使其能够更好地抵抗土壤的磨损和冲击；优化刀具的布局和数量，使切削力更均匀，减轻刀盘的负荷。
2. 履带系统的优化设计与改进履带是支持和驱动机器前进的重要组成部分，其质量和性能直接影响到机器的稳定性和可靠性。
通过改进履带的结构和材料，可以提高履带的耐磨性和抗压性。
例如，使用更耐磨的材料制作履带，同时优化履带的结构，减小履带与土壤的接触面积，降低摩擦和磨损。
3. 推进系统的优化设计与改进推进系统是将机械能转化为推力的关键部分，对推进系统进行优化设计和改进，可以提高推进系统的稳定性和转化效率。
例如，优化传动装置的结构和材料，减小传动损失和能量浪费；改进驱动系统的控制方式，提高系统的响应速度和精度；采用先进的液压技术，提高系统的工作效率和能量利用率。
四、盾构机械系统优化设计与改进的意义1. 提高施工效率和质量通过优化设计和改进盾构机械系统，可以提高机器的施工效率和施工质量。
隧道建设中如何实现绿色环保施工
隧道建设中如何实现绿色环保施工在现代基础设施建设中，隧道工程扮演着至关重要的角色。
然而，隧道建设往往伴随着对环境的一定影响。
为了实现可持续发展，绿色环保施工在隧道建设中成为了不可或缺的理念和实践要求。
那么，如何在隧道建设中实现绿色环保施工呢？首先，规划与设计是实现绿色环保施工的基石。
在项目的规划阶段，就应当充分考虑隧道工程对周边生态环境的潜在影响。
通过详细的环境评估，了解施工区域的生态特征、地形地貌、水文地质等情况，为后续的设计和施工提供科学依据。
合理的选线是减少环境破坏的关键。
尽量避开生态敏感区域，如自然保护区、珍稀动植物栖息地等。
如果无法完全避开，应采取最小化影响的措施，例如通过优化隧道线路，减少对生态系统的切割和干扰。
在设计过程中，要充分利用现代技术手段，如三维建模和仿真分析，对施工过程中的环境影响进行预测和评估。
这有助于提前发现可能存在的问题，并制定相应的应对策略。
施工过程中的能源管理也是绿色环保施工的重要环节。
选择高效节能的施工设备和机械，不仅可以降低能源消耗，还能减少废气排放。
定期对设备进行维护和保养，确保其处于良好的运行状态，提高能源利用效率。
同时，积极推广使用清洁能源，如太阳能、风能等，为施工现场提供部分电力支持。
在条件允许的情况下，可以建设小型的太阳能发电站或风力发电设施，减少对传统能源的依赖。
水资源的保护和合理利用在隧道建设中不容忽视。
施工过程中会产生大量的废水，如钻孔灌注桩施工产生的泥浆水、隧道涌水等。
这些废水如果未经处理直接排放，将对周边的水体造成严重污染。
因此，需要建立完善的废水处理系统，采用物理、化学和生物等方法对废水进行处理，使其达到排放标准后再进行排放。
此外，还可以通过优化施工工艺，减少废水的产生量。
例如，采用干式钻孔技术代替湿式钻孔，就能有效降低泥浆水的产生。
对于施工过程中需要的水资源，应优先考虑使用再生水或雨水收集利用。
建设雨水收集设施，将雨水储存起来用于施工中的洒水降尘、设备清洗等，实现水资源的循环利用。
盾构施工中的环境保护与节能减排措施研究
盾构施工中的环境保护与节能减排措施研究一、环境保护盾构施工作为一种大型的地下工程施工方式，在施工过程中会对周边环境造成一定的影响。
为了保护环境、减少对生态系统的破坏，我们需要采取一系列的环境保护措施。
1. 噪音控制：盾构施工过程中会产生相对较高的噪音。
为了减少噪音对周边居民的影响，可以在施工现场设置隔音墙，对施工设备进行隔音处理，合理安排施工时间，避免在夜间或早晨施工。
2. 粉尘控制：盾构施工过程中会产生大量的粉尘，对周边的空气质量和健康造成威胁。
可以采取喷淋降尘等措施，减少粉尘的扬散，同时要保证施工现场的通风良好。
3. 水源保护：盾构施工过程中需要使用大量的水资源。
为了减少对水源的消耗，可以使用循环利用系统，对废水进行处理后再次利用，减少对周边水资源的依赖。
4. 排放物处理：盾构施工中产生的废弃物和污水要进行妥善处理，以减少对土壤和水体的污染。
可以使用生物处理技术、化学处理技术等方法对废弃物和污水进行处理后进行排放。
5. 生态保护：在盾构施工过程中，要注意保护和恢复周边的生态环境。
可以采取搭建临时植被覆盖物、及时移栽植物、修复受损的生态系统等措施，以减少对生态环境的破坏。
二、节能减排盾构施工过程中的节能减排措施主要从施工设备和能源利用方面加以考虑。
以下是一些常见的节能减排方法：1. 设备更新：更新使用老旧的施工设备，使用节能高效的新设备。
新一代的盾构机在设计和制造上更注重节能减排，可以更有效地降低能源消耗和排放。
2. 节约能源：优化施工过程中的能源利用，采取合理的节约措施。
例如，经常检查设备是否正常运行，避免能源浪费；采取合理的停机时间，避免空转。
此外，还可以选择太阳能等可再生能源作为施工过程中的能源来源，进一步降低能源消耗和排放。
3. 减少物料消耗：合理规划盾构施工过程中的物料使用，减少不必要的浪费。
通过精确的计算和控制，避免过度消耗材料和能源。
4. 排放减少：优化施工过程中的排放控制，使用废气净化器、废水处理设备等技术手段，减少对大气和水体的污染。
盾构隧道推进工艺优化与自动化控制
盾构隧道推进工艺优化与自动化控制盾构隧道是一种在地下修建隧道的施工方法。
随着城市发展和交通建设的不断推进，盾构隧道的使用越来越广泛。
盾构隧道推进工艺的优化与自动化控制是提高施工效率和质量的关键因素。
本文将从工艺优化和自动化控制两个方面来讨论盾构隧道施工的相关内容。
首先，盾构隧道推进工艺的优化是提高施工效率和质量的重要途径。
在盾构隧道施工过程中，工艺优化可以通过以下几个方面来实现：1. 推进参数的优化：包括盾构机前进速度、盾构机转速、刀盘压力等参数的调整。
通过合理地调整这些参数，可以降低盾构机的故障率，提高推进效率。
2. 施工材料的优化：包括隧道衬砌材料、隧道涌水处理材料等。
选择合适的材料可以提高施工质量，降低施工风险。
3. 推进过程的优化：包括施工进度计划、施工作业安排等方面。
通过合理地安排施工进度和作业流程，可以提高施工效率，避免施工过程中出现的问题。
其次，盾构隧道的自动化控制是提高施工效率和质量的重要手段。
自动化控制可以通过以下几个方面来实现：1. 盾构机控制系统的优化：包括盾构机前进、旋转、推进等动作的控制。
通过改进控制系统，可以提高盾构机的操作精度和稳定性，减少操作员的劳动强度。
2. 盾构机传感器的应用：包括地质传感器、陀螺仪、压力传感器等。
通过安装各种传感器，可以实时监测隧道施工过程中的参数，及时发现问题并进行调整，确保施工的安全性和高质量。
3. 数据采集与分析：通过采集和分析施工过程中的数据，可以及时获得施工质量和进度的信息，从而进行及时的调整和优化。
最后，盾构隧道推进工艺的优化与自动化控制需要综合考虑工程实际情况和技术条件。
在进行具体的工艺优化和控制改进时，需要根据隧道长度、地质条件、施工环境等因素进行综合分析和设计。
同时，需要借鉴和应用国内外的先进技术和经验，结合自身的实际情况进行合理的取舍和改进。
总的来说，盾构隧道推进工艺的优化与自动化控制是提高施工效率和质量的重要手段。
在工程实践中，需要综合考虑各种因素，不断改进和创新，以推动盾构隧道施工的科学发展和进步。
盾构机改造方案
盾构机改造方案盾构机数量：2台盾构机生产商：维尔特用户：中铁十四局盾构分公司盾构机改造方案根据盾构机在广州地铁三号线的使用情况，结合地铁五号线地质情况，准备对盾构机存在缺陷的部位进行改造，以提高盾构机的掘进效率。
1、刀盘改造A、改造原因：边缘滚刀刀圈安装位置设计在刀毂的一端，造成另一端的刀体、刀端盖暴露过多极易受到磨损，厂商虽设计有边缘刮刀保护，但是在硬岩掘进中刮刀极易崩齿而且磨损很快（失去对滚刀的保护作用），这是造成边缘滚刀大量损坏的原因之一。
另外厂商在设计刀盘时为了保证边缘滚刀的切割轨迹，将边缘滚刀刀座设计与刀盘成一定的倾角，这就造成边缘滚刀暴露过多一端更加向前突出，这也是造成边缘滚刀大量损坏的原因之一。
将边缘滚刀刀座设计与刀盘成一定的倾角同时也造成了滚刀刀座一侧向前突出，并且厂商在设计刀盘时对这一部分的保护问题没有给予足够的重视，就导致了在损坏大量边缘滚刀的同时也磨穿了边缘滚刀刀座。
为了降低因刀盘设计缺陷带来的损失，加密检查刀具的次数，另外为了加强对刀具和刀座的保护，我们多次对刀盘实施补焊保护块，每次补焊都要在刀盘前方开挖一个洞子（进行支护），消耗了大量时间、材料、人力。
因刀盘保护设计得不够而引起的边缘滚刀损坏图片边缘滚刀总是先被磨穿的部位刀盘设计缺陷中没有加强保护的区域边缘滚刀刀体即暴露又向前突出的部分B、改造说明：在刀盘上边缘滚刀的周围焊接24个保护块以保护滚刀和刀箱。
刀盘母材为S 355（欧洲材料），保护块选用非常耐磨的进口材料Hardox 400。
保护块设计2种尺寸，分为A型和B型。
另外为了使改造后的刀盘更好地适应五号线地层的掘进（土质很粘，石英含量很高），我们已经联系厂家要进行刀间距的调整和架设一套膨润土注入系统，利用泡沫管道直接将膨润土打到刀盘前方以改善土质。
以下是对保护块性能及焊接方法的介绍：Hardox 400 性能保护块的尺寸：5070 1530030015保护块的位置：刀盘在刀盘上刀箱的两侧焊接两块与刀盘中心成45°的保护块（厚度为70mm），如图所示：在刀盘的外缘刀箱的两侧焊接两块厚度为15mm的保护块，如图所示：45°焊缝的尺寸10 mm 150 mm70 mmB型70 mm刀盘外圈A型15 mm2、注浆系统加膨润土清洗系统：A、改造原因：在地铁三号线施工中，砂浆经常出现堵砂浆管，疏通起来即费时又费力，每罐砂浆注完之后，要用工人将膨润土倒到砂浆罐中。
国家绿色制造系统集成项目《盾构机绿色再制造关键工艺突破与集成
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盾构施工环保措施
盾构施工环保措施随着城市建设的不断发展，城市交通建设也越来越重要。
在地铁等交通建设中，盾构技术是一个常用的施工技术。
然而盾构施工对环境的影响也是不可忽视的，因此采取一定的环保措施对于减轻盾构施工对环境的影响有着重要的作用。
盾构施工环境影响盾构施工会产生一定的环境影响，其主要体现在以下方面：噪音污染盾构施工过程中会发出较大的噪音，严重影响周边居民的日常生活。
振动盾构机在工作时会产生震动，造成地下管道、建筑物的变形和损坏等。
沉降在地下施工过程中，盾构机掘进管道会引起土体沉降，严重的会对地下建筑物和通信设施等造成影响。
空气污染盾构施工时如果不采取有效的措施，会大量产生粉尘、二氧化硫等有害物质污染空气。
盾构施工环保措施为了减少盾构施工对环境的影响，以下措施可以采取：噪音控制步骤1.在施工期间，设置固定的施工时间，不得在夜间和休息时间进行盾构施工。
2.盾构施工时使用降噪器、噪声屏障，对施工现场进行隔离措施。
3.在施工现场设置警示标牌，提醒周边居民注意噪声。
振动控制步骤1.盾构机振动较大时，可选择在管道前端设置振动吸收装置。
2.盾构机后部设置液压减振垫，减轻盾构机振动影响。
3.监测盾构施工过程中的振动参数，及时采取控制措施。
沉降控制步骤1.盾构施工时先进行地面距离管道的测量和记录数据，监测管道施工过程中的沉降情况。
2.根据测量数据分析管道施工过程中的沉降情况，及时采取预防措施，控制沉降范围和深度，保证地下设施安全稳定。
空气污染控制步骤1.盾构施工时设置高效过滤器，对排放的废气进行治理，减少有害物质的排放。
2.在施工现场设置喷水降尘装置，减少粉尘的产生和扩散，缓解施工现场粉尘污染。
结论以上所列措施，都是针对盾构施工环境影响的措施，作用显著且易于实施，为环保施工提供了具体的方向和思路。
在今后的工程建设中，应充分考虑环保要求，结合实际情况制定可行的环保措施，为城市建设提供更好的环境保障。
盾构知识点总结
盾构知识点总结一、盾构的基本原理盾构机是一种专门设计用于地下隧道开挖的设备，它通常由推进系统、掘进系统、土压平衡系统、注浆系统、排土系统、控制系统等组成。
盾构机的基本原理是通过在地下挖掘同时安装隧道衬砌或其他结构物，从而实现地下隧道的开挖和建设。
在工程现场，盾构机通常通过液压系统驱动，利用刀盘或刀盘刀具对地下土壤进行切削，然后将挖掘的土壤通过土压平衡或压力泥浆的方式排出隧道外。
隧道衬砌则通过推进系统安装到地下的开挖部位，从而形成完整的隧道结构。
二、盾构的分类盾构机可以根据其工作原理、结构特点以及适用范围等不同进行分类。
常见的盾构分类有以下几种：1. 按照工作原理分类：盾构机主要分为开式盾构机和闭式盾构机两种。
开式盾构是指在整个开挖过程中，土壤和水可以随着刀盘的转动自由流动，不需要采取特殊措施排出，一般用于稳定的土质条件下的隧道开挖。
闭式盾构则是指在开挖过程中通过压力泥浆或土压平衡的方式来控制土壤流动，适用于不稳定的土质条件下的隧道开挖。
2. 按照结构特点分类：盾构机可以分为硬岩盾构和软土盾构两种。
硬岩盾构主要适用于坚硬岩石层下的隧道开挖，其刀盘一般采用碳化钎头等硬质合金材料制成；软土盾构则适用于松软土质条件下的隧道开挖，其刀盘一般采用刀片、刀架等结构较为复杂的装置。
3. 按照适用范围分类：盾构机可以分为地铁盾构、道路盾构、排水管道盾构等不同种类，针对具体的工程需求进行设计和定制。
三、盾构的优点在地下隧道建设中，盾构机具有以下几大优点：1. 高效性：盾构机可以实现连续不间断的隧道开挖和衬砌施工，大大提高了开挖速度和工程进度。
2. 精准性：盾构机的开挖过程受到严格的控制和监测，可以保证隧道的准确尺寸和优质质量。
3. 安全性：盾构机工作过程中不会对地表造成破坏，减少了施工对周边环境和建筑物的影响，同时也降低了工人的工作风险。
4. 环保性：盾构机在工作过程中可以控制和处理排出的土壤和水，减少了对环境的污染，有利于城市生态环境的保护。
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盾构机控制系统绿色改造
发表时间：2020-01-08T16:41:47.990Z 来源：《科技新时代》2019年11期作者：徐华良秦倩云马俊江[导读] 项目通过WAGO 750IO系统和三菱A800变频器的应用，成功对老旧型号盾构机增加泡沫系统，满足了地铁隧道掘进需求，提高了掘进效率和质量,加速了改造周期，减少了材料成本、增加了企业效益。
徐华良秦倩云马俊江
秦皇岛天工重工有限公司
摘要项目通过WAGO 750IO系统和三菱A800变频器的应用，成功对老旧型号盾构机增加泡沫系统，满足了地铁隧道掘进需求，提高了掘进效率和质量,加速了改造周期，减少了材料成本、增加了企业效益。
本文详细介绍了运用绿色制造理念，对老旧盾构机的绿色改造过程。
关键词盾构机绿色制造总线控制
1．前言
绿色制造也称为环境意识制造(Environmentally Conscious Manufacturing）、面向环境的制造（Manufacturing For Environment）等，是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式。
其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品全寿命周期中，对环境的影响（负作用）最小，资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调并优化。
改革开放以来，随着我国经济飞速发展，城镇化进程日益扩大，城市人口增加迅猛，交通压力逐年加大，地铁成为各大城市解决公共交通的优选建设目标。
近年来，智慧城市、海绵城市的规划已成为国家战略，地铁、电力管线、给排水隧道投资需求日益增多，我国盾构机产业也从无到有、蓬勃发展起来，如何响应国家青山绿水的基本国策，保护环境，应用绿色制造理念，对大量老旧盾构机进行绿色改造、再利用，成为各企业面临的课题。
2．系统改造需求分析
2．1 原控制系统分析
该盾构机刀盘、盾壳、螺旋机、拼装机、推进、铰接、后配套各台车等整体结构保持较好，机械、液压、电气进行了部分零部件的检修和更换，整机采用FDS总线控制，中心选用施耐德P340高性能CPU，配备4路工业以太网现场总线，使得整个控制系统人机交互、驱动、逻辑、算法从分布式安装到集中控制有机结合，安全、稳定、可靠。
2．2 改造需求和实现
整机需要增加泡沫系统一套，作为主机辅助系统之一,需要采集原主机系统的许多开关量和模拟量信号，并将泡沫参数反馈回主机系统，还要进行人机显示和操控。
最简单实用的办法是泡沫控制系统独立成套，采用PLC、触摸屏和变频及低压系统的方式实现，并增加IO点数和原主机控制系统交互。
如此一来，泡沫系统虽然独立成套，能够实现预设功能，但是独立于原主机控制系统，破坏了整个盾构机控制系统的完整性、系统性、统一性，而且操控和检修不便，造成资源浪费和成本提升。
我们分析了原控制系统的硬件、网络、软件配置，依据绿色制造理念，在原系统中增加一个工业以太网现场总线的IO站点，实现泡沫系统的集中控制、现场分布式安装，完美契合整个盾构控制系统的一致性，可靠解决了泡沫子系统和主机系统的数据交换，并使用原系统的上位工控机实现人机交互，大大减少了企业生产成本，符合国家绿色制造政策。
系统控制原理和网络结构如图1所示。
图1 控制网络结构图
3．控制系统的硬件设计
3．1 IO站点选型
德国WAGO公司的远程IO系列产品，网络模式多、IO规格齐全、抗干扰性强，行业内应用广泛。
本次改造选用原机采用的750系列模块化产品，延续了整机控制系统的一致性，搭配灵活可靠、占用空间小、系统稳定可靠。
具体配置如下：以太网模块 750-352 1台
开关量输入模块 750-1415 2台
开关量输出模块 750-1515 1台
模拟量输入模块 750-455 5台
模拟量输出模块 750-555 4台 3．2 变频器选型选型
本机增加泡沫系统，原液泵1台，混合液泵4台，调速范围宽，拟采用三菱A800系列变频器，该系列变频器调速精度高、操控简易、成本低，而且体积小，易于安装和集成。
2.2KW变频器 FR-840-00083 4台
1.1KW变频器 FR-840-00052 1台
4．控制系统软件设计
软件设计和硬件设计的思路一致，采用模块化的结构组织和编写。
盾构机原始PLC程序不做任何改变，另外增加泡沫控制的程序段，泡沫控制逻辑在本程序段内部独立完成，设置独立的内存区段，完成和主机程序的数据交换。
上位机操控方面，沿用原有的PCVUE系统，在工控机上新增泡沫系统画面，保持了上位机操控的一致性，并完成和PLC的数据交换。
5．结束语
项目的成功实施，为国内大量的老旧型号盾构机、乃至相关装备如何进行绿色升级改造、增加企业利润率，产生了良好的示范作用，随着地铁、水、电等地下管网的建设日益发展，也必将产生积极的社会效益。