盾构模拟试验台液压监控系统的实现

盾构机是一种集机械、电气、液压、测量、控制等多学科技术于一体，专用于地下隧道工程开挖的重大工程装备。它需要针对不同地质要求进行设计制造，而目前并没有适应性设计理论和方法来指导，所以有必要搭建盾构模拟试验平台，用来模拟不同盾构机在不同地层中的掘进。这将有利于提高我国盾构机的设计制造水平，扩大盾构机的国产率。盾构模拟试验平台中，盾构机电液控制系统是其关键和难点所在。

在现有的各种盾构模拟试验中，盾构液压系统的控制有些是通过人工进行的，有些使用了PLC和各种组态软件。但是这些组态软件都是参照工程施工中的监控组态软件设计的。它们功能简单，画面单一，扩展性能差。而且往往只能对几个关键参数进行检测，不能全面了解盾构在推进过程中的各种状态，无法满足液压系统的使用技术要求。因此，有必要为模拟试验平台中盾构机液压系统专门设计开发配套监控系统，与模拟试验台其他监控系统配合使用，尽可能提高试验平台的运行效率。

1盾构机的结构及其组成

盾构模拟试验平台主要由盾构机和加载系统组成。其中加载系统用来模拟盾构机在地下掘进过程中的受力情况。图1为盾构机的结构简图，其直径为1 800 mm，具有土压平衡、泥水平衡以及刀盘互换等特点。该盾构机主要由推进装置、螺旋输送机、盾体以及刀盘等构成，其中推进装置由6个左右对称分布的液压缸组成。盾构机中部设有一密封挡板，密封挡板与刀盘、盾体以及螺旋输送机形成一密封土仓。推进装置驱动盾构机向前推进时，刀盘切削下来的泥土充满密封土仓和螺旋输送机壳体内的全部空间，形成一定的土压来顶住开挖面土层的水土压力。螺旋输送机向外输送的泥土量和刀盘切削下来的泥土量保持动态平衡，维持土仓内压力稳定在设定的范围内，从而使开挖面土层保持稳定。

图1盾构机结构简图

1．推进装置2．螺旋输送机3．盾体4．刀盘