海瑞克盾构机液压系统说明（附电路图）VIP

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一、液压系统元件

1液压泵

液压泵是液压系统的动力元件，按结构可以分为柱塞泵、齿轮泵、叶片泵，按排量可以分为定量泵、变量泵，按输出出口方向又可以分为单向泵、双向泵。

泵都是由电动机或其他原动机带动旋转，通过这种往复的旋转将油不断地输送到管路中，通过各种阀的作用，控制着执行元件的运行。

在大连地铁盾构机中，螺旋输送机使用一个双向变量泵和一个定量泵，推进系统中使用一个大排量的单向变量泵，管片安装机种使用两个单向变量泵，注浆系统中使用一个单向变量泵，辅助系统使用一个单向变量泵。

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a.定量齿轮泵

注：右侧油液进入泵内，齿轮旋转带动油液从左侧出口流出，排量

是一定的

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c.定量叶片泵注：转子转动，带动叶片推动油液

排量一定

1、2进油，3、4出油，

d.斜盘式柱塞泵

注：斜盘由联轴器带动转动，往复吸油、压油，斜盘角度是可以调控的

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2液压阀

液压阀根据作用可以分为压力控制阀、流量控制阀、

方向控制阀。

压力控制阀可以控制液压回路的压力，如当液压回

路中压力过大时，溢流阀或卸荷阀开启泄压。流量控制阀可以控制液压回路中的流量大小，根据

流量的不同可以控制执行元件的速度。

方向控制阀主要控制液压回路中液压油的滚动方

向，由此可以改变液压油缸的伸缩。

各种阀一般安装在靠近泵的油液管路中，相对来说

比较集中，便于检查和维修。

a.单向阀

注：油液从P1口进入，战胜弹簧力推开单向阀的阀芯，经孔隙从p2

口流出，油液只能从p1流向p2

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b.溢流阀

注：油从压力口进入，通过阻尼孔进入后腔，战胜弹簧压力，推开阀芯，油液

从溢流口

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纠偏功能。铰接系统的主要作用是减小盾构机转弯或纠偏时的曲率半径上的直线段，从而减少盾尾与管片、盾体与围岩间的摩擦阻力。（2）推进系统液压泵站：

推进系统的液压泵站是由一恒压变量泵（1P001）和一定量泵（1P002）组成的双联泵，功率为75KW，恒压变量泵为盾构的前进提供恒定的动力。恒压泵的压力可通过油泵上的电液比例溢流阀（A300）调整，流量在0-qmax范围内变化时，调整后的泵供油压力保持恒定。恒压式变量泵常用于阀控系统的恒压油源以避免溢流损失。

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由恒压变量泵输出的高压油分别送达A、B、C、D四组并联的推进方向控制阀组，经过阀组的流量、压力调整和换向后再去控制推进油缸，从而使推进油缸的推进速度、推力大小及方向得到确凿控制。因每组油缸的控制原理都一样，下面就以B组中的第一个油缸控制为例，介绍其作用和工作原理。

油泵输出的高压油经高压管路由B组的P口进入，一路径F1（过滤）→A111（流量调整）→A101（压力调整）→经电液换向阀进入推进油缸。缸的快进快退，提高工作效率。A783控制的插装阀。A403为推进油缸底端预卸荷阀。阀组中还有液控单向阀、载荷溢流阀，以及A256压力传感器和油缸行程传感器。四组阀组中的电液换向阀的液控油由定量泵（1P002）经减压阀（1V034）提供。

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2.铰接装置工作模式分三种：

铰接装置的动力来源于推进系统的液压泵站中的定量泵（1P002），铰接装置的加载和卸载由（A349）两位两通电液阀控制。（1）铰接回收（PULL或RETRACTION）模式(减小铰接间隙)，定量泵输送来的高压油从阀快（2C001）P口进入，此时（H001）不得电截止，（H002）得电导通，高压油进入铰接油缸的有杆腔使铰接油缸回收。

（2）铰接保持（HOLD或FREE）模式（浮动模式），该模式下（H001、H002）都不得电截止。铰接油缸有杆腔的油被封闭，油量保持不变，被封闭的油在所有相互并联的有杆腔内相互补偿，直线推进时保持铰接间隙，转弯时处于浮动状态。

（3）铰接释放（RELEASE或LOOSE）模式（伸长模式），当（H001）得电导通，（H002）

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无电截止时，铰接油缸有杆腔的油接通低压，在盾构机推进时，因盾尾的阻力使铰接油缸被拉长，达到增大铰接间隙的目的。该油路中还设有负载溢流阀（V2）、压力传感器（H005）及铰接间隙长度传感器。另外可以通过（2V003、2V004、）的导通和截止达到铰接保持和铰接释放功能。但当（2V003、2V004）两个阀的截止，在铰接油缸有杆腔的压力过高时(盾构机推进时，盾尾假使被卡住)，因无压力传感器的压力显示和载荷溢流阀的溢流，可能会使铰接油缸损坏或油管爆裂。

(二)刀旋绕转液压系统刀旋绕转系统可分为补油回路、主工作回路、外部控制供油泵、主泵外部控制回路、马达外部控制回路。刀旋绕转系统是为刀盘切割岩石或土壤时提供转速和扭矩，要求根据岩石地质的变化转速能够便利的调整。为了得到较大的功率和扭矩，该系统采用3台315KW的双向变量液压泵并联，带动8台双向两速低速大

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扭矩液压马达。下面分别介绍各回路的作用及工作原理。

补油回路：因主工作回路是闭式回路，加之系统功率大，需要进行补油和散热，所以设置了一套补油回路对其进行补油和散热。为增大散热效率，补油回路采用了55KW低压大

流量的定量泵来带走闭式回路中的大量热量，同时也对其进行了补油。补油泵从油箱泵出的油经两个滤清器（1F001、1F002）进入3个主泵的E口，并通过两个单向阀分别对闭式回路的低压端进行补油，然后经主泵的高压端为液压马达提供动力油。从马达返回的携带热量的低压油又回到主泵，一部分又进入主泵的高压端，一部分经排放阀从主泵的K1口流出，并经一节流阀流回油箱进行冷却。补油回路中还设有蓄能器和压力传感器，蓄能器是保证回路的压力平稳。主工作回路由主泵和液压马达组成，主泵是一315KW的双向变量泵，在主泵的主回路中有补油单向阀、载荷溢流阀、及低压排放阀，主泵的控制回路有主泵斜盘伺服油缸及双向伺服控制阀，司服阀由外部控制回路调压控制，以便实现换向和无级调速。两个补油单向阀分别向低压侧进行补油，另一个带弹簧符号的单向阀是当两侧回路都较高或相等时（如：主泵斜盘角度为0时），补油直接通过它，并经节流阀（1Z017）返回油箱。载荷溢流阀当载荷过大时使过高的压力油泄至低压侧，以达到保护系统不受损坏。排放阀用于闭式系统多余的热油经低压侧排放回油箱。节流阀（1Z017）是保证排放出的压力油与油箱之间形成约20bar的压差。

主泵控制回路用于控制其斜盘的±角度，以实现刀盘的正反转及转速的无级调整。外

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有杆腔回路中装有压力传感器。

螺旋机闸门设置与螺旋机配置的数量有关但区别不大，都有两个闸门，一级螺旋机出口的闸门控制结构和原理都一样，单螺旋机有前闸门，双螺旋机没有。但双螺旋机的二级螺旋机有出口闸门。

一级螺旋机出口闸门：来自辅助泵的压力油经减压阀、三位四通电磁换向阀液压锁到达闸门油缸，控制闸门的开闭。闸门开闭的大小由长度传感器（K011）给出信号，开口最大和关闭由两个位置传感器（K012、K013）提供信号。回路中装有一液压蓄能器，当出现紧急状况时（如停电时），靠蓄能器里的压力自动关闭闸门（当然要在左边的球阀开启时，右边的球阀是卸压时开启）。

二前闸门和二级螺旋机出口闸门一致，其控制原理都与管片抓举控制阀一样。(五)螺旋输送机液压系统

螺旋输送机分单螺旋输送和双螺旋输送，无论是单还是双，其系统原理都一样，双螺旋采用的还是两套独立的控制系统，下面就介绍一套系统。

螺旋输送机主泵回路和液压马达回路与刀盘回路原理一样，只是补油泵为内置式，除给系统补油外，还给泵控回路提供控制油压，并设有一补油顺序阀来保证控制油的压力，另有一梭阀给压力传感器

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（K005）提供高压侧的油压。液压马达回路减速器（1G001、1G002）由55KW的刀旋绕转补油泵提供的液压油对其进行冷却。马达上装有转速传感器和油温传感器。

螺旋机主泵控制回路由伺服阀、伺服油缸及调压阀组成，伺服阀由外部控制阀（1C005）控制，调压阀分A、B两路经梭阀（1V017）汇集到溢流阀（1V018）进行调整。伺服阀动作时带动伺服油缸活塞移动，从而使斜盘角增大，泵流量增加，当外载荷大时系统压力就会随之增大，当系统压力超过调定值时，相对于高压侧的两位三通随动阀上移，如：当伺服阀X1端供油时，伺服阀移至右位，伺服缸有杆腔进油，无杆腔回油至低压，伺服活塞右移泵斜盘角增大，A路为高压侧，当A路压力超过调定值时，此时左边一个随动阀上移，控制油压与伺服油缸无杆腔接通，因有杆腔和无杆腔的压差关系，使伺服活塞左移，泵斜盘角减小，A路压力下降至回路压力调定值。当X2端供油时，伺服阀移至左位，控制油经两个随动阀后进入伺服缸的无杆腔（有杆腔为常压油），因压差关系，伺服活塞左移泵斜盘角反方向加大，B路为高压侧，当压

力超高时右边一个随动阀上移，伺服缸无杆腔与低压回路接通，伺服活塞右移，泵斜盘角减小，B回路降至设定压力值。

控制回路：控制油由5.5KW控制泵提供，来至控制泵的控制油从控制阀P口进入经溢流阀限压后，再由电磁比例调压阀调压，给油泵伺服阀提供可变的压力油，来控制主泵的流量，从而达到无级控制马达转速的目的。控制阀中还设有一载荷感知阀，回路中随载荷变化的压力经梭阀（1V024）送到控制阀的RHD口调整感知阀上控制油的溢流压力，当载荷增大时感知阀的溢流压力降低，从而使控制伺服阀的控制压力经梭阀（1V019）至感知阀降低，随之减小斜盘角、流量、转速，使载荷得到控制。(六)主油箱回路

主油箱包含5000L油箱、供油接口、回油接口、泄油接口、溢流接口、冷却过滤回路、油位传感器，油温传感器。

供油接口10个：（1）推进油泵H01；（2）铰接油泵H002；（3）旋转补油泵H02；

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（4）旋转控制油泵H03；

（5）管片拼装机1#油泵H04；（6）管片拼装机2#油泵H05；（7）管片小车及辅助油泵H08；（8）螺旋输送机一级油泵H07；（9）螺旋输送机二级油泵H016；（10）注浆系统油泵H003。

以上每路都有进油滤网。回油接口6个：（1）推进系统H136；（2）旋转系统H09；（3）管片拼装系统；

（4）管片小车及辅助系统H03；（5）注浆系统H001；

（6）螺旋输送机系统H02。

以上6路集中至3个滤清器过滤后回油箱，滤清器中装有堵塞传感器。泄油接口6个：（1）推进系统H137；（2）旋转系统H15；（3）管片拼装系统H20；

（4）管片小车及辅助系统H04；（5）螺旋输送机系统H01；（6）注浆系统H002。

以上6路集中后直接回油箱。溢流接口3个：

（1）旋转补油泵H71；（2）旋转泵控阀H07；

（3）螺旋输送机泵控阀H028。

以上3路独立回油箱。

冷却过滤回路：由一11KW定量泵将油箱里的油泵出，经两套滤清器过滤，再经过水冷式热交换器冷却后返回油箱。回路中有加载电磁阀（M006）、压力表、滤清堵塞传感器、温度计。

油位传感器有：高油位开关、低油位警报开关、低油位中止开关、油箱油温传感器。(七)注浆液压系统

注浆泵由液压泵、换向冲击波反馈旁路、速度控制回路（电磁比例节流阀）、液控自动换向回路、泵送油缸组成，并在调速控制前分四路控制四套独立的注浆泵。

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液压泵为30KW恒压变量泵，工作原理与旋转控制泵一致。泵出的油经滤清器送往四路调速比例电磁阀，滤清器旁边的回路是冲击波反馈回路，经节流阀减弱的冲击波返回到泵的控制回路，在泵控回路的调理下吸收部分冲击压力，使系统得以稳定。

经比例电磁阀调整后的液压油分别进入四个独立的泵送系统，下面以1P002中的A1系统为例介绍其泵送工作原理。

在进入调速阀前一路到泵闸阀不需要