搭载于TBM上的高压水射流系统的稳压系统及稳压方法
技术领域
本发明涉及高压水开挖隧道技术领域，特别是指一种搭载于TBM上的高压水射流系统的稳压系统及稳压方法。
背景技术
高压水射流切割是一种将水加压到超高的压力，使水获得压力能，再从细小的喷口喷射而出，将压力能转化为动能，从而形成高速射流，高压水射流切割正是利用这种高速射流的动能对物体造成破坏而完成切割。
高压水射流辅助破岩就是将高压水切割与传统的TBM机械破岩相结合进行破岩的一种形式。虽然水射流切割也发展的较为成熟并且广泛应用，但是利用高压水射流进行隧道开挖时的岩石切割还处于起步阶段，尤其是高压水辅助破岩系统在TBM上受空间和散热等多方面的限制，导致高压水的压力波动较大而影响喷嘴的出水速度，进而影响破岩效率。
发明内容
针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种搭载于TBM上的高压水射流系统的稳压系统及稳压方法，解决了现有技术中高压水射流系统压力不稳定的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种搭载于TBM上的高压水射流系统的稳压系统，包括水箱和蓄能器，水箱通过第一高压管路与蓄能器相连接，所述第一高压管路上设有至少一个稳压机构，蓄能器上设有压力变送器，压力变送器与上位机的输入端相连接，稳压机构与上位机的输出端相连接。
所述水箱通过三个并联的第一高压管路与蓄能器相连接，其中一个第一高压管路上设有稳压机构、另外两个第一高压管路上设有动力机构。
所述稳压机构包括串联在其中一个第一高压管路上的高压泵和安全阀，高压泵上连接有变频电机，变频电机与上位机相连接。
所述动力机构包括高压泵和安全阀，高压泵和安全阀串联在另外两个第一高压管路上，高压泵上连接有定频电机，定频电机与上位机相连接。
所述水箱的出水端设有过滤器，过滤器串联在第一高压管路上。
所述蓄能器通过第二高压管路连通至刀盘，第二高压管路上设有旋转接头。
一种搭载于TBM上的高压水射流系统的稳压系统的稳压方法，包括如下步骤：
S1：在高压水射流系统启动之前，设置好高压水射流系统的目标运行压力；
S2：启动系统后，高压水射流系统在设定好的压力下运行，水从水箱流经过滤器进入第一高压管路，第一高压管路中的水在高压泵作用下进入蓄能器；
S3：在高压水射流系统运行过程中，压力变送器会实时地将蓄能器的压力值传输到上位机，上位机通过稳压机构调节蓄能器内的压力值，进行稳压；
S4：然后具有稳定压力的水再从蓄能器的另一端通过第二高压管路流出，通过旋转接头后从安装在刀盘上的喷嘴喷出，进行高压水射流破岩。
在步骤S3中上位机通过稳压机构调节蓄能器内压力值的过程中包括如下步骤：
S3.1：当压力变送器检测到蓄能器内的压力值低于设定值时，压力变送器将信号传递给上位机，上位机自动调节变频电机使其转速增大，增大变频电机对应的高压水泵的输出流量，进而使蓄能器的压力提高到设定值；
S3.2：当压力变送器检测到蓄能器内的压力值高于设定值，压力变送器将信号传递给上位机，上位机会自动调节变频电机使其转速减小，减小变频电机对应的高压水泵的输出流量，进而使蓄能器的压力减小到设定值。
本发明的压力变送器会实时地将蓄能器的压力值传输到上位机，上位机通过稳压机构调节蓄能器内的压力值，进行稳压；即通过控制进入蓄能器水量的多少，控制蓄能器内部压力，这种稳压方式简单易行，便于控制，安全系数高，是高压水射流破岩的一大创新，提高整个掘进机的施工效率和施工安全系数。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体原理示意图。
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付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。
如图1所示，实施例1，一种搭载于TBM上的高压水射流系统的稳压系统，包括水箱1和蓄能器7，水箱1通过第一高压管路11与蓄能器7相连接，水箱中的水经第一高压管路进入蓄能器，蓄能器用来储存高压水，同时平衡第一高压管路上的高压泵的输出压力以及消除泵自身的流量脉动而引起的压力脉动，从而保证从蓄能器流出的高压水压力的稳定。所述第一高压管路11上设有至少一个稳压机构，蓄能器7上设有压力变送器8，压力变送器用来检测蓄能器内的实时压力同时反馈给上位机，压力变送器8与上位机13的输入端相连接，稳压机构与上位机13的输出端相连接，在高压水射流系统运行过程中，压力变送器8会实时地将蓄能器的压力值传输到上位机13，上位机13通过稳压机构调节蓄能器内的压力值，进行稳压。
进一步，所述水箱1的出水端设有过滤器2，过滤器2串联在第一高压管路11上。过滤器是为了过滤掉水中较大的颗粒以及软化水质，以防止整个系统由于杂质和水垢而引起故障。所述蓄能器7通过第二高压管路12连通至刀盘10，第二高压管路12上设有旋转接头9，旋转接头用来改变高压水的流向，使得高压水从固定在刀盘的喷嘴喷射出，随着刀盘的旋转从而切出同心圆的裂纹，从而缓解滚刀的压力，减缓滚刀的磨损，提高施工效率。
进一步，所述水箱1通过三个并联的第一高压管路11与蓄能器7相连接，水从水箱1流经过滤器2，再分三个管路进入蓄能器7汇合。其中一个第一高压管路11上设有稳压机构、另外两个第一高压管路11上设有动力机构。稳压机构用于调节蓄能器中的压力，起到稳压作用。动力机构提供高压水进入蓄能器的安全动力。
更进一步，所述稳压机构包括串联在其中一个第一高压管路11上的高压泵5和安全阀6，高压泵5上连接有变频电机3，变频电机3与上位机13通过导线连接，上位机可控制变频电机的转速和开关。变频电机用来调节其中一个泵的转速进而调节泵的流量，从而改变蓄能器的水量来调节整个系统的水压。所述动力机构包括高压泵5和安全阀6，高压泵5和安全阀6串联在另外两个第一高压管路11上，高压泵5上连接有定频电机4，定频电机4与上位机13通过导线连接，上位机13控制定频电机的开启与关闭，定频电机为系统提供恒定的输出流量，安全阀用来保护系统元器件因压力过高而损坏。
实施例2，一种搭载于TBM上的高压水射流系统的稳压系统的稳压方法，包括如下步骤：
S1：在高压水射流系统启动之前，设置好高压水射流系统的目标运行压力；
S2：启动系统后，高压水射流系统在设定好的压力下运行，水从水箱1流经过滤器2进入第一高压管路，第一高压管路中的水在高压泵5作用下进入蓄能器7；
S3：在高压水射流系统运行过程中，压力变送器8会实时地将蓄能器的压力值传输到上位机13，上位机13通过稳压机构调节蓄能器内的压力值，进行稳压。即包括如下步骤：S3.1：当压力变送器8检测到蓄能器内的压力值低于设定值时，压力变送器8将信号传递给上位机，上位机自动调节变频电机3使其转速增大，增大变频电机3对应的高压水泵的输出流量，进而使蓄能器7的压力提高到设定值；S3.2：当压力变送器8检测到蓄能器内的压力值高于设定值，压力变送器8将信号传递给上位机，上位机会自动调节变频电机3使其转速减小，减小变频电机3对应的高压水泵的输出流量，进而使蓄能器7的压力减小到设定值。
S4：然后具有稳定压力的水再从蓄能器的另一端通过第二高压管路流出，通过旋转接头9后从安装在刀盘上的喷嘴喷出，进行高压水射流破岩。
其他结构与实施例1相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
