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VEGA为大国重器—盾构机的自动化运行作出贡献,助力中国隧道建设!

VEGA为大国重器—盾构机的自动化运行作出贡献,助力中国隧道建设!

什么是盾构机?

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盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机,从前欧美公司一直掌握着核心技术,但随着我国自主研制的全断面双护盾岩石隧道掘进机(TBM) 的推出,逐渐打破了国外技术的垄断。现代盾构掘进机自带双护盾,集开挖、支护、出渣于一体,能够实现隧道的一次成型,可以说是真正的大国重器。

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目前,盾构机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政管网、过江隧道、水电等隧道工程。

工艺和工况介绍

泥浆储罐的液位测量对于盾构机的正常运行起到非常重要的作用。盾构机泥浆储罐位于盾构机的头部,用于储存掘进过程中产生的泥浆,当液位到达一定高度,需要及时将泥浆排出,否则就会影响掘进的进程。

由于泥浆储罐安装空间受限,并且泥浆具有很大的粘附性,给测量带来了一定的难度。经过VEGA技术工程师与盾构机设计人员的研究,最终决定采用VEGA 80GHz的高频雷达VEGAPULS 64以弯管测量的方式进行测量,克服了测量难点

测量难点

盾构机的挖掘机头部分,也是一个带压的泥浆储罐,用来储存挖掘过来的泥浆。罐体呈卧罐状,根据盾构机的大小,其直径在3-10m不等。泥浆罐压力取决于地层压力,掘进深度越大,压力越高,最高甚至可以达到10bar。

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盾构机机头部分(泥浆储罐)现场图

由上图可见,挖掘机头的泥浆储罐其测量难点首先在于没有合适的仪表安装位置。如果安装在容器内部,会给调试和维护带来很大问题;如果安装在容器外部,那就只能选择安装在容器的侧边。此外,泥浆会有很大的粘附性,也会对测量造成影响。

原测量方式弊端

客户在该泥浆储罐的原测量方式为电容导纳式仪表,安装于容器内部。根据客户反映,测量误差很大,并且经常会出现误报和死机的现象。此外,仪表内装的方式,以及带压的环境,使得调试和维护起来非常麻烦,因此客户一直在寻求一个更好的测量方式。

VEGA解决方案

由于泥浆储罐安装位置受限,我们将80GHz高频雷达VEGAPULS 64安装在侧边,并通过弯管进行测量,如下图所示:

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VEGAPULS 64和弯管测量示意图

现场安装图.jpg

VEGAPULS 64现场安装图

如上图所示,仪表下方安装球阀,方便仪表带压拆装。同时仪表下方还带了清洗接口,因为长期运行泥浆会在弯管内形成严重粘附,需要用水定期冲洗。

VEGAPULS 64弯管测量的优势

得益于VEGAPULS 64的高聚焦、强信号,让一切变得简单起来。

01雷达波即使在弯管内传播也不会产生很强的虚假信号

02弯管测量的方式使仪表可以直接安装在容器外面,方便了安装、调试和维护

03雷达波可以轻松穿透球阀,也不受清洗口的干扰。

04液位信号非常强劲,即使管道内有泥浆粘附,产生一些虚假信号,也很难对测量产生影响,因此清洗管道的维护量可以降到最低。

VEGAPULS 64实现可靠的测量

如下图所示,弯管测量方式、以及弯管上加装的球阀、清洗口会导致噪声线上升,管壁上泥浆粘附也会导致一些虚假信号产生,但由于VEGAPULS 64的高聚焦、强信号,泥浆的液位信号要明显高于虚假信号,因此仍可以实现可靠、精准的测量

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VEGAPULS 64弯管测量的回波曲线图

中国是一个幅员辽阔的国家,工程地质水文条件复杂,盾构施工技术在各种复杂地层中的使用技术需要提高并达到成熟。如今,国产盾构机已经取得一定的成功,累积了丰富的经验,获得了市场的认可。盾构机技术的发展也正在迈入下一个阶段,实现更加自动化的控制。VEGA始终致力于开发出满足不同客户需求的解决方案,我们很荣幸能够参与到其中,助力中国的隧道建设!

审核编辑(
王静
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