流体培训-水气与保压.ppt

流体系统-水气部分本部分展示以下内容：一.冷却系统二.空气系统三.人仓系统四.保压系统一.冷却系统（0XX-205-000-000）1.作用介绍2.系统说明3.原件说明4.冷却位置5.热交换操作6.注意事项7.常见问题1.作用说明作用：1.1冷却1.2改良碴土1.3清洗1.4处理污水1.1冷却热量产生后影响致使环境温热量产生后影响致使环境温热量产生后影响致使环境温热量产生后影响致使环境温度上升度上升度上升度上升主要影响：主要影响：主要影响：主要影响：一.施工人员二.设备本身1.1.1冷却主要热量的来源：电机工作 液压泵站运行 电器元件工作 搅动碴土产生的热量 1.1.2热量的主要交换方式总热量通风冷却水碴土2.水循环系统组成部分1水循环系统简介水循环系统主要分为四个部分：1.外循环部分 带走盾构机工作时产生的热量，为盾构机提供水源。2.内循环部分 主要用于冷却。冷却空压机，齿轮油，主驱动电机、减速机等。3.清洗水部分 适用于设备上的分散用水以及各种清洗作业。4.污水处理部分 主要用于分散用水以及管片清洗、注浆管清洗和设备清洗等产生的工业污水。参见：参考资料032-205-000-000水循环系统SL.dwg2.1外循环部分洞外冷却水池温度：28，流量：50m/h内循环热交换器和液压油经行热交换供泡沫和清洗使用剩余的水回洞外水池2.2内循环部分内循环水罐水泵空压机主轴承齿轮油主驱动电机减速机内循环水热交换器2.3污水处理在掘进过程中，渣土的改良、管片以及注浆系统的清洗、给施工带来很大的不便，必须及时的排出洞外。针对污水产生量大、污物颗粒较大的特点，为不影响施工进度，我们设计采用大排量、吸程高、可通过固体颗粒和纤维的气动隔膜泵。我们所采用的隔膜泵，具有7m的吸程和70m的扬程，对于一般的地铁标段都可以直接将污水排出洞外。3.主要原件1.热交换器2.隔膜泵3.水管卷筒4.过滤器3.1液压油冷却器图为液压油冷却器。由外循环水冷却，再通过回水卷筒，输送出洞外。3.2 热交换器原理内循环热交换器内循环热交换器内循环热交换器内循环热交换器动画演示动画演示动画演示动画演示气动隔膜泵，具有自吸功能的排污泵。使用压缩空气为动力，可提出带有颗粒的污水。具有7m吸程和70m扬程，一般千米隧道都可以直接将污水排出洞外。3.3 气动隔膜泵3.3.1隔膜泵使用注意事项定期清洗隔膜泵，尤其在长时间停机后，以免残留固体损坏隔膜泵3.4 水管卷筒进回水分别采用一个水管卷筒以备延伸管路使用，在进水管上装有一个温度表和一个压力表，以监测进水是否符合要求。3.5 系统保护右一图为水系统安全阀，设定溢流压力6bar，保护系统不受损伤。右二图为进水路上的过滤器，过滤精度150um。用以清理进水中的杂质，保护系统元件。4.冷却位置内循环冷却的空压机组。内循环冷却的空压机组。内循环冷却的空压机组。内循环冷却的空压机组。内循环冷却的配电柜组。内循环冷却的配电柜组。内循环冷却的配电柜组。内循环冷却的配电柜组。4.1冷却电机减速机5.换热器操作说明1.为避免瞬间启动压力波动过大造成板式换热器泄露情况，试水启动泵时，请先关闭进水阀门3/4，但全开出水阀，待换热器内部充满水时再开进水阀至1/2及3/4，直至全开。2.如果实际压差与设计压差差异很大时，请拆开过滤器清洗，再安装回去并重新试运行。如未安装过滤器而发现压降过高，则可能有两种情况：水流量过大，超过设计值，此时可关小进口阀以减小流量或加大换热器面积。换热器因杂物阻塞需拆开清洗6.注意事项1.内循环加注软水；2.低温工作要防冻，加注比例根据当地最低环境温度决定，一般比当地最低温度低510；乙二醇浓乙二醇浓度于冰点度于冰点的关系的关系浓度浓度3030 4040 5050 6060 7070 冰点-10-20-35-50-68空气系统（0XX-210-000-000）作用：为气动元件提供动力为保压提供气源参见：参考资料032-210-000-000工业空气KQ.dwg压缩空气系统组成部分简介+压缩空气系统中主要设备包括空气压缩机、压缩空气储气罐、空气滤清器等。盾构机每一部分安装着压缩空气主管路和辅助管路，管路中装有一些必要的辅助元件，例如压力表，温度计，流量计，减压阀，球阀等。由于用到压缩空气的各个系统所需要的压力不一定和压缩空气主回路的压力相等，因此在压缩空气进入每个系统前都经过一个减压阀，使压力调整到系统所需要的值。盾构机的空气系统由两台37kw供气压力8bar供气量为6.6m3/min的空压机提供，在空压机出口经A、B两级过滤后，一路经C级过滤供往保压系统；另一路到达储气罐，储气罐能力为1m3，10bar，溢流压力8bar。主气路从气罐往盾体内输送，在1号拖车位置引出一条气路，给EP2,HBW和盾尾油脂提供动力；在设备桥处给泡沫提供原料；在盾体里经过多个三联件控制各系统的气动球阀。空气站A级过滤器额定流量额定流量66006600L/min (ANR)L/min (ANR)工作压力1.6MPa除油精度0.1ppm除尘精度1mB级过滤器额定流量额定流量66006600L/min (ANR)L/min (ANR)工作压力1.6MPa除油精度0.01ppm除尘精度0.01mC级过滤器（活性碳过滤器主要作用除味且达到人呼吸的国家标准，用于保压系统）额定流量额定流量1400014000L/min (ANR)L/min (ANR)工作压力14MPa除油精度0.003ppm右图为空压机组，由37KW的螺杆空压机和A、B两级过滤组成。空压机能力为：供气量6.6m3/min供气压力8bar。A级过滤器通过粒径1um，残油1ppm；B级过滤器通过粒径0.1um，残油0.1ppm。空压机开机、运输前的准备工作空压机开机前必须的准备工作：1拆除运输固定架和固定螺栓，并存好备用2.调整皮带张紧度。3.接好三相线并检查线路及相序。4.检查急停按钮，在急停状态时顺时针旋转90，进入启动状态。5.检查压缩机转向。6.为避免频繁启停空压机给空压机造成损伤，一般设定启停延时180S。空压机的操作面板右图为气动三联件，由减压阀、过滤器和油雾器组成。空气由管路进入过滤器，将其中的大粒径颗粒过滤掉，然后经减压阀输出恒定的压力，再携带上油雾器喷出的油分供给气动仪表或控制系统。油雾器喷出的油分可以对气动元件和控制器起到润滑作用。水分离器+上图为空气系统给紧急气囊密封供气的减压阀。设定压力一般为2bar。图示为气动球阀。气动球阀由阀体和执行器组成。电磁阀空压机+图示为前仓隔板上的水气通道。前仓作业时需要的水气以及氧气、乙炔都从此处供入。注意事项定期保养空压机，具体参见说明书；定期给三联件加油（25#32#）；每班为空气罐放水。保压系统（032-211-000-000）作用：减少地表沉降量为开挖面提供支撑为人仓提供气源气体保压系统气体保压系统主要由气源、气源处理组件、减压阀、气动控制器、气动压力变送器、气动执行器、气动定位器、气动调节阀等元器件组成。控制变量是土仓的压力，操作变量是进入土仓的空气流量。把掘进开挖和排碴等能引起泥水压力变化的因素当成扰动因素，控制方式是负反馈闭环控制方式，可以有效地克服多个扰动的影响，使土压力保持平衡。配备双气路（一用一备）及自动保压系统，具备滤清功能，空压机配备有活性碳过滤器，可以使压缩空气达到作业人员呼吸的要求。空气压力平衡系统为德国SAMSON公司设计制造的一种全气动的压力调节装置，安装在前舱壁上的压力变送器随时检测实际土压力值，压力调节阀比较测得值与设定值，然后控制进气阀调节气垫舱的压力使之保持恒定压力。主要元件是1用1备两套PI调节器，此套系统能够在不用电的情况下将系统压差利用PI调节器计算后，控制进气阀门的通断来保证前舱压力稳定。参见：参考资料023-211-000-000气体保压BY.DWG主要元件：自力式调压阀，目的是保持前方压力稳定。保压系统分完全一样的两路，一用一备，开启两个手动球阀中的球阀中的一个可以转换使用。第三级活性碳过滤器装在此系统前。保压系统能够保压，主要靠图示几个元件，分别为压力变送器、单座调节阀、PI调节器及其附件。单座调节阀+定位器压力变送器上图左侧为PI控制器+气源处理三联件+减压阀，右侧为安全阀。首先由压力变送器检测前仓压力,将压力值传送给PID控制器，由PID控制器与其设定值进行比较后控制调节阀开度进气或压力高于安全阀设定值后由安全阀排气来保持前仓压力稳定。PID操作说明注意事项定期查看保压系统是否工作正常；如有进仓需求，需全面检查系统，并准备内燃空压机以防停电。人仓系统（032-212-000-000）作用：为进入土仓提供接口为常压隧道到带压土仓过渡提供场所人舱系统1.术语对于该类型的产品，国外英文文献中称为：AirLock国内中文文献中称为：气闸、人行闸、人闸、人舱、或气压过渡舱等AirLock在现代英汉综合大辞典的解释是：气塞,气闸,气锁气压过渡舱称为气压过渡舱，望文生义，容易理解。所以在盾构机中运用的该类型产品应叫气压过渡舱，比较合适。在本文中，称该类型产品为：气压过渡舱582.气压过渡舱的用途在盾构隧道工程的施工过程中，为了：进行维修工作，以及进行地质调查。工作人员需要进入开挖舱和掌子面区域。在一定的地质水文条件下,开挖舱内可能具有高于大气压的压力。为了：能够使工作人员进入开挖舱和掌子面区域；并且能保障人身安全；不发生施工事故。最合适的办法是在盾构机中装配气压过渡舱（AirLock）。气压过渡舱用途就是为工作人员提供：从低压气体环境到高压气体环境；或从高压气体环境到低压气体环境的过渡缓冲空间，保障人身安全。593.气压过渡舱的实物结构形式604.气压过渡舱在盾构机上的安装位置615.气压过渡舱的分类和功能气压过渡舱(简称过渡舱)：是具有两个或多个舱室的压力容器，各舱室之间有通道门，各舱室之间能被封闭，能被压缩气体充压。人员过渡舱至少应由两个直接互相连接的舱室组成,一个是主舱室，另一个是易从常压下进入主舱室的入口舱室。入口舱室可以作为紧急减压舱室。材料过渡舱(简称材料舱)：仅允许材料和设备加、减压使用的 过渡舱。人员过渡舱(简称人员舱)：仅允许人员加、减压使用的过渡舱。混合过渡舱(简称混合舱)：允许人员、以及材料和设备加、减压使用的过渡舱。626.气压过渡舱的结构原理简图双作用压力舱盾构的气压过渡舱63双压力舱盾构的气压过渡舱特点:两种结构形式，直筒型、L型。最少有2个舱室。气压过渡舱成为分离的舱体，通过连接法兰连接到耐压舱壁上。耐压舱壁上有一道门，能双向打开或紧密关闭。647.气压过渡舱的功能控制系统7.1 原理图气压过渡舱不仅仅是能封闭的舱室，还具有多项安全保障控制系统。保障生命安全。欧洲模式，比较复杂。657.2 功能控制系统配置人员舱的系统配置：为了满足安全需要，人员舱应配置的功能控制系统(舱内外操控)：1.供气、排气系统提供加压和呼吸用压缩空气。在舱室内外能独立操作。舱内外均应设置机械式快速开启的应急排气阀，舱室外有限制最高压力的安全阀。2.通讯系统每个舱室内配备两套独立的通讯电话：一套防爆电话，一套声能电话。3.消防系统舱室内配备喷水系统。在舱室内外能独立操作。4.压力检测记录系统实时测量记录舱室内压力变化情况。5.加热系统防爆电加热器。在减压时如果舱内人员感到寒冷，可以提高舱内气温。6.照明系统每个舱室内配备带应急照明的防爆耐压照明系统。7.时钟防水防爆耐压钟表。显示当前时间，便于舱内人员观察掌握工作时间。8.温度测量耐压温度计。显示舱内当前温度。9.气体采样分析仪对氧气、一氧化碳、二氧化碳、瓦斯、硫化氢等气体进行采样分析。保证环境气体的安全性。材料舱的系统配置：为了满足安全需要，材料舱应配置的功能控制系统(舱内外操控)：1.供气、排气系统提供加压和呼吸用压缩空气。在舱室内外能独立操作。舱内外均应设置机械式快速开启的应急排气阀，舱室外有限制最高压力的安全阀。2.压力检测记录系统实时测量记录舱室内压力变化情况。混合舱的系统配置：与人员舱的系统配置相同。(设计理念不同，采用标准不同，各舱室功能系统的配置可能不同。)668.气压过渡舱的工作压力气压过渡舱的工作压力取决于盾构机开挖面的水土压力。P1-气压过渡舱的工作压力P-盾构机开挖面的水土压力679.气压过渡舱的设备类别u根据以上介绍，气压过渡舱不是普通的钢结构产品。u根据特种设备安全监察条例的 定义，气压过渡舱是一个 特种设备载人压力容器。u所以，对气压过渡舱的使用与管理应遵守国家关于载人压力容器的相关规定。如特种设备安全监察条例TSGR7001压力容器定期检验规则等 6810.带压进舱作业注意事项危险性的评估。水文地质状况应仔细调查掘进面的水文地质状况，确定掘进面的土体稳定情况，确定是否会涌水，确定掘进面的水土压力。人体伤害因素对可能造成人体伤害的因素都应充分进行评估，如触电、机械伤害、噪音伤害等；是否有危险性气体等。确定安全保障措施是否可靠。采用或制定符合实际情况的 减压表根据压力的大小及舱内作业时间的长短，制定合适的减压表并严格执行。推荐参照GB21521空气潜水减压技术要求执行。紧急舱的使用当有紧急情况时，人员或材料及设备可以在进口舱室内进行紧急减压。如开挖舱内有危险，需要立即逃离开挖舱，应先躲避到进口舱室，在进口舱室内进行紧急快速减压，然后出舱到达安全区域。6910.1注意事项1)加压操作采用分阶段排土、分阶段加压的方式进行;2)工作面最终压力要求比设定土压力高0.1bar0.2bar左右;3)在开舱作业过程中,应尽量维持此压力,并通过进气阀的操作使气压的变化值控制在可控范围之内;4)必须确认安全后,方可进土舱工作;当开挖面有异常情况时,应立即组织工作人员退出土舱,关好舱门;5)应设置两条以上通讯线路,保持压力舱内舱外、地面及外界相关单位、部门联系畅通,如有异常,及时联系;6)设专人对地面房屋及地下管线进行监控和巡视;7)在第一个作业人员进入土舱前,应持续充气10min,以确保土舱空间内空气新鲜;8)作业人员必须经过培训,身体检查健康,作业前不许饮酒,作业过程中不许吸烟,不许喝含酒精的饮料;9)作业后的6h内,作业人员不应承担较大强度的体力运动。作业后的24h内,不许飞行和潜水,必须留在(现场)附近;10)必须认真填写压气作业时间记录表。7011.常见问题处理1.若换刀时刀具不慎掉入土舱内,而土舱内泥碴较多很难定位刀具及打捞时,则换刀人员进舱作业时带上铁锹和编织袋,将土舱内的碴土装袋即可。2.若作业过程中,发生气管爆裂、空压机故障等问题时,首先要冷静,想办法稳住气压,同时尽快通知作业人员进入人闸以便及早减压出来。3.要做好各项人员安全措施及灾害防治措施。对工作人员要进行全面体检,体检不合格的人员禁止入内。要注意压气作业过程中因焊接、漏电、打磨等作业可能引起火灾。各种应急设备如高压氧舱、单架等应处于准备状态。12.气压过渡舱的目前现状与新特点u目前现状 目前在软土地质的隧洞盾构工程的施工中，都要求盾构掘进机配有气压过渡舱结构系统，保护人员的安全。根据盾构掘进机的大小，有不同结构形式的气压过渡舱。国外，欧洲已经颁布气压过渡舱的标准：EN12110Tunnellingmachines-AirLocks-Safetyrequirements国内，随着盾构掘进机的成熟使用和研发工作的进展，也取得了一定的经验。中隧集团已经制订了关于气压过渡舱的企业标准Q/ZTS006-2008盾构机 气压过渡舱，该标准已经由国家质量技术监督局颁布发行。u新特点气压过渡舱的人性化设计。设计中体现以人为本的思想。除了规定了避免对人员造成危险和伤害的各种可能因素以外，关于舱室的净空尺寸要求，主舱长度最少是1.8米，高度最少是1.5米，使受伤人员能在舱内躺在一个小型的担架上。在舱内布置起吊装置，便于起吊搬运重物，减轻人员劳动强度。对呼吸用压缩空气的质量要求越来越高。在舱内设置冷暖空调，控制舱内的温度和湿度在人体舒适的范围内。根据GB/T18883室内空气质量标准，温度范围为2228，湿度范围为40%80%。在舱内设置 吸氧装置（面具等）。紧急救助时使用。探测危险性有害气体的手段，得到更大重视。有的地方采取小动物(鸟、老鼠等）先进舱，没有发生危险时，人员再进舱。可视化控制技术，使操舱人员在主控室内能看清楚气压过渡舱内部的情况，提高自动化控制的程度。72通风系统（0XX-213-000-000）作用：使用盾构法施工的地铁隧道通风的主要作用是：提供工作人员呼吸的新鲜空气散热置换隧道污浊的空气通风对气温降低有一定效果，但在风量达到相应的数值后，再增加通风量，降温的效果却逐步减弱，有时增加1/3的风量只能使气温降低23。这是因为随着高温热源（机器）和工质（气流，低温热源）的温差逐步接近，热交换的效果越来越低的缘故。所以增大风速只能增加人体的散热效果，对气温的降低不能有显著的作用。能够显著降温的因素是进气温度，而不是进气量。温度对人的影响生理学家研究认为，30左右是人体感觉最佳的环境温度，也是最接近人皮肤的温度。汗腺开始启动 在这种温度下工作小时，人体“空调”汗腺就开始启动，通过微微出汗散发蓄积的体温。散热机能立即反应 此时，浅静脉扩张，皮肤冒汗，心跳加快，血液循环加速。对个别年老体弱散热不良者，需要配合局部降温，或启动室内空调降低人体温度。一级警报 在这个温度中，人体通过蒸发汗水散发热量进行“自我冷却”，每天要排出汗液和钠、维生素及其他矿物质，血容量也随之减少。此时，要及时补充含盐、维生素及矿物质的饮料，以防体内电解质紊乱，同时还应启动其它降温措施。二级警报 气温升至，人体汗腺排汗已难以确保正常体温，不仅肺部急促“喘气”以呼出热量，就连心脏也要加快速度，输出比平时多的血液至体表，参与散热。这时，降温措施、心脏药物保健及治疗均不可有丝毫的松懈。三级警报 汗腺疲于奔命地工作，此时容易出现心脏病猝发之危险。四级警报 高温已令人头昏眼花，此时人必须立即到阴凉地方或借助冰块等降温，有不适者需马上送医院治疗。特别小心 人体排汗、呼吸、血液循环一切能参与降温的器官，在开足马力后已接近强弩之末，此时对体弱多病的患者和老年人来说，是一个“休克温度”，一定要特别小心。盾构机液压系统的冷却水进水温度的高低对盾构机内部的气温升降有明显的作用。当水温降低34时，机内平均气温也降低34。降低水温有双重好处：一是使机器本身的温度降低而正常工作；二是带动气温降低。如果只考虑降低进气温度来降低机内气温，则不一定能降低机温，机温不降，气温降低的效果也不明显。因此，就通风降温来说，并不仅仅是通风本身的问题，而是对整个盾构机系统的综合考虑问题。盾构机本身还有水冷却系统带出热量，碴土运出隧道时也带出大量的切削热，实际上通风风流所带出的热量仅占盾构机产生的总热量的一小部分，但这并不是就散热来说通风的作用无足轻重。实际上，通风是散热的最终手段，通风带出机件和人员向空气中散发的热量。没有通风，隧道中的气温会升高到人员不能忍受的程度。隧道的通风采用洞外压入式通风，在拖车上安装的二次风机与主风管连接，将洞外新鲜空气送入主机区域。二次风机主做接力风机用，当隧道比较长，洞外新鲜风不能够直接送到主机区域时，采用二次风机。左图为二次风机起吊设备，采用电机驱动，只要按按钮即可储风筒上升至需要的位置。可储存100m软风管的风管储存器注意事项更换储风筒后加装保护钢丝绳；如钢丝绳磨损请及时更换。谢谢大家！