一种土压平衡式盾构机通风管控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种土压平衡式盾构的通风系统的自动控制系统，属于隧道施工领域。


背景技术：

2.盾构机是一种集机、电、液于一体的大型地下隧道施工设备。盾构机在地下施工过程中，随着挖掘深度的不断增加，盾构机距离隧道入口的距离越来越远，隧道内部的空气流动情况越来越差，因此需要一套通风系统为隧道内部不断提供流动空气。传统通风管道由管道、电机和风扇组成，仅能实现隧道内部简单的换气功能，当盾构机掘进深度较深，通风管道由于距离增加，换风效率降低。盾构机机体在隧道内部工作时会产生大量的热量，较差的通风效果导致隧道内温度升高，隧道内部粉尘聚集情况严重，工人施工环境较差，不利于掘进工作的顺利进行。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种土压平衡式盾构的通风系统的自动控制系统，具有除尘、降温、换风效率高的特点。
4.为解决这一技术问题，本实用新型提供了一种土压平衡式盾构机通风管控制系统，包括通风系统和控制系统，所述通风系统包括出风管道、入风管道和储风筒，所述出风管道和入风管道设置在储风筒两端，所述储风筒进风侧内部设有三级结构，分别为除尘滤网、蛇形冷却管和大功率风机，所述大功率风机转轴前端设有风扇叶片，后部连接电机测速器；所述蛇形冷却管两端分别连接冷水入水导管和热水出水导管，冷水入水导管与冷却水泵站相连，由外部冷却水泵站提供冷水并加压推动冷水进入蛇形冷却管；所述控制系统包括通风系统控制器和多个测温传感器，所述通风系统控制器分别与大功率风机、冷却水泵站及测温传感器相连，通过电机驱动器控制大功率风机转速。
5.所述出风管道和入风管道端部分别设有出风口和入风口。
6.所述多个测温传感器分布在盾构机每节车厢的通风管道外侧。
7.所述除尘滤网材质为304型不锈钢滤网，设有三层，每层滤网的结构参数如下：除尘滤网第一层12：丝径0.7mm、孔径4.5mm；除尘滤网第二层13：丝径0.3mm、孔径2.3mm；除尘滤网第三层14：丝径0.27mm、孔径1.6mm。
8.所述除尘滤网侧面为可打开结构，便于除尘滤网后期清洗更换。
9.所述蛇形冷却管弯折形式为蛇形弯管，采用外径42mm-t2紫铜管制成。
10.所述蛇形冷却管分别设有入水口和出水口，所述入水口和出水口分别与冷水入水导管和热水出水导管连接，冷水由冷水入水导管经入水口进入蛇形冷却管，换热后的热水经由出水口从热水出水导管排出。
11.所述通风系统控制器由嵌入式单片机电路构成，包括stm32系列嵌入式芯片、电机驱动器模块、触摸显示屏与按键。
12.有益效果：本实用新型在原通风管道的基础上，增加除尘滤网和降温栅格，实现对隧道内部粉尘的过滤和降温；同时通过温度传感器对隧道内部温度进行监控，自动调节风扇转速控制通风管道进风量。
附图说明
13.图1为本实用新型的结构示意图；
14.图2为本实用新型通风系统控制器电路连接示意图；
15.图3为本实用新型除尘滤网结构示意主视图；
16.图4为本实用新型除尘滤网结构示意俯视图；
17.图5为本实用新型冷却管网结构示意主视图；
18.图6为本实用新型冷却管网结构示意俯视图。
19.图中：1出风口、2入风口、3出风管道、4入风管道、5储风筒、6除尘滤网、7冷却水泵站、8蛇形冷却管、9冷水入水导管、10热水出水导管、12除尘滤网第一层、13除尘滤网第二层、14除尘滤网第三层、15入水口、16出水口、17风扇叶片、18大功率风机、19电机测速器、20通风系统控制器、21测温传感器。
具体实施方式
20.下面结合附图及实施例对本实用新型做具体描述。
21.如图1-图6所示，本实用新型提供了一种土压平衡式盾构机通风管控制系统，包括通风系统和控制系统，所述通风系统包括出风管道3、入风管道4和储风筒5，所述出风管道3和入风管道4设置在储风筒5两端，所述储风筒5进风侧内部设有三级结构，分别为除尘滤网6、蛇形冷却管8和大功率风机18，所述大功率风机18转轴前端设有风扇叶片17，后部连接电机测速器19，大功率风机18的电源与通风系统控制器20的电机驱动器相连；所述蛇形冷却管8两端分别连接冷水入水导管9和热水出水导管10，冷水入水导管9与冷却水泵站7相连，由外部冷却水泵站7提供冷水并加压推动冷水进入蛇形冷却管8；所述控制系统包括通风系统控制器20和多个测温传感器21，所述通风系统控制器20分别与大功率风机18、冷却水泵站7及测温传感器21相连，通过电机驱动器控制大功率风机18转速。
22.所述出风管道3和入风管道4端部分别设有出风口1和入风口2。
23.所述多个测温传感器21分布在盾构机每节车厢的通风管道外侧，测温传感器21与通风系统控制器相连。
24.所述除尘滤网6材质为304型不锈钢滤网，设有三层，每层滤网的结构参数如下，除尘滤网第一层12：丝径0.7mm、孔径4.5mm；除尘滤网第二层13：丝径0.3mm、孔径2.3mm；除尘滤网第三层14：丝径0.27mm、孔径1.6mm。
25.所述除尘滤网6侧面为可打开结构，便于除尘滤网后期清洗更换。
26.所述蛇形冷却管8弯折形式为蛇形弯管，采用外径42mm-t2紫铜管制成。
27.所述蛇形冷却管8分别设有入水口15和出水口16，所述入水口15和出水口16分别与冷水入水导管9和热水出水导管10连接，冷水由冷水入水导管9经入水口15进入蛇形冷却管8，换热后的热水经由出水口16从热水出水导管10排出。
28.所述通风系统控制器由嵌入式单片机电路构成，包括stm32系列嵌入式芯片、电机
驱动器模块、触摸显示屏与按键。
29.其工作过程为：接通系统电源，风扇叶片开始转动，测温传感器开始工作；当测温传感器监测到隧道内部温度高于设定温度c时，则提高风扇转速；在电机工作过程中，实时读取测温传感器数据。若在设定时间t分钟后隧道内部温度仍然继续上升，则通过通风系统控制器将电机转速提升至最大，同时开启冷却水泵站使蛇形冷却管开始工作，进一步降低隧道内部温度。通风控制系统全面开始工作后，每隔2分钟采集一次测温传感器数据，判断当前隧道内部温度cn是否小于设定温度c；若cn《c成立，则通风系统控制器关闭冷却泵站并降低风机转速；若cn《c不成立，则通风系统继续工作，直到温度降低到设定范围。
30.在储风筒工作过程中，隧道内部空气从入风口2进入，通过入风管道4到达储风筒5，在储风筒5中首先经过除尘滤网6对空气中的粉尘进行过滤，除尘滤网的三层网状结构会将空气中的粉尘逐级过滤，过滤后的空气继续向前流动经过蛇形冷却管8对流经的空气进行降温，蛇形冷却管通过冷却水泵站7将冷水从冷水入水导管9压入蛇形冷却管，在蛇形冷却管中与热气进行热量交换后，从热水出水导管10将热水排出。此时储风筒中的空气温度已经降低，继续向前流动，来到风扇叶片17，风扇叶片17由大功率风机18驱动运转，带动储风筒内部空气流动，且风机转速可以调整，其风机转速由风机后部的电机测速器19采集并发送到通风控制器中，通风控制器根据测温传感器采集的温度，经过程序计算后控制电机转速升高或降低，最终处理后的空气通过出风管道3到达出风口1，将除尘降温后的空气排出，从而达到降低隧道温度和除尘效果。
31.本实用新型在原通风管道的基础上，增加除尘滤网和降温栅格，实现对隧道内部粉尘的过滤和降温；同时通过温度传感器对隧道内部温度进行监控，自动调节风扇转速控制通风管道进风量，自动调节隧道内部温度，并降低隧道内部粉尘含量。
32.本实用新型上述实施方案，只是举例说明，不是仅有的，所有在本实用新型范围内或等同本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包围。