TBM Hidrolik Sistemlerinde Rexroth A4VSG Aksyal Piston Değişken Taşınma Pompası: Yenilikçi Uygulama Çözümleri

1. Giriş: TBM Hidrolik Sistemlerinin Temel Gereksinimleri

Modern tünel inşasında, tünel delme makineleri (TBM), performansları doğrudan proje verimliliğini ve kalitesini belirleyen kritik ekipman olarak hizmet eder.TBM'nin "kalbi" olarak işlev görür, itiş, kesme motoru ve segment dikimi de dahil olmak üzere temel fonksiyonları güçlendirir.Rexroth A4VSG serisi aksyal piston değişken yer değiştirme pompaları, olağanüstü performansları ve güvenilirlikleri nedeniyle küresel TBM üreticileri için tercih edilen hidrolik güç kaynağı haline geldi.

20. yüzyılın ortalarında geliştirilmesinden bu yana, eksenel piston pompa teknolojisi, yüksek basınçlı hidrolik sistemlerde yedeklenemeyen bir anahtar bileşen haline geldi.Geleneksel dişli pompaları ve yelkenli pompalarla karşılaştırıldığında, eksenel piston değişken hareketli pompaları yüksek çalışma basıncı, hacmi verimlilik,ve geniş akış ayarlama aralığı, onları özellikle zorlu TBM uygulamaları için uygun hale getirir..

2. Rexroth A4VSG Ekseli Piston Değişken Taşınımlı Pompalarının Teknik Karakteristikleri

2.1 Yenilikçi Tasarım Kavramı

Rexroth A4VSG serisi, swashplate açısını değiştirerek adımsız yer değiştirme ayarına ulaşan bir swashplate tipi aksyal piston değişken yer değiştirme tasarımına sahiptir.Bu tasarım pompanın sabit rotasyon hızını korurken sistem taleplerine göre otomatik olarak çıkış akışını ayarlamasını sağlarÇok değişken yüklere sahip TBM gibi ekipmanlar için,Aksyal piston değişken yer değiştirme pompalarının bu özelliği enerji kullanım verimliliğini önemli ölçüde artırır.

2.2 Temel Performans Parametreleri

· Çalışma basıncı aralığı: En fazla 400 bar, 350 bar'da sürekli çalışma, TBM'lerin yüksek basınçlı hidrolik gereksinimlerini karşılar

· Yer değiştirme aralığı: 28-1000 ml/rev, çeşitli TBM özellikleri için güç gereksinimlerini kapsar

· Hacimsel verimlilik: %98'e kadar, enerji kaybını en aza indirir

· Gürültü kontrolü: Optimize edilmiş piston ve terlik tasarımı, çalışma gürültüsünü 80 dB'nin altında tutar

2.3 Güvenilirlik Artırma Tasarımı

TBM'lerde sürekli çalışmaya ihtiyaç duyulmasını karşılayan A4VSG eksenel piston pompası, güvenilirliği artıran birden fazla teknolojiyi içerir:

· Mükemmel darbe ve titreşim direnci ile yüksek dayanıklılıklı düğümlü dökme demir koruma

· Üstün aşınma direnci için sert kromlanmış pistonlar ve özel olarak işlenmiş silindir deliği

· Kullanım ömrünü uzatmak için optimize edilmiş rulman düzenlemesi

· Durum izleme için entegre sıcaklık ve basınç sensörü arayüzleri

3TBM Hidrolik Sistem Mimarlığı ve A4VSG Uygulama Konumlandırması

3.1 Tipik TBM Hidrolik Sistemi Kompozisyonu

Modern TBM hidrolik sistemleri tipik olarak aşağıdaki alt sistemlerden oluşur:

· Ana itiş sistemi: İleri itiş gücünü sağlar

· Kesme başı tahrik sistemi: Döner kesme tekerleğini güçlendirir

· Segment montaj sistemi: Segment montaj manipülatörlerini hassas bir şekilde kontrol eder

· Yardımcı sistemler: Arıtma, çamur taşıma ve diğer destek fonksiyonlarını içerir

Bu alt sistemler arasında, eksenel piston değişken yer değiştirme pompaları öncelikle en yüksek güç talebine sahip ana itiş ve kesme başı tahrik sistemlerine hizmet eder.

3.2 TBM için tipik A4VSG yapılandırma çözümleri

A4VSG eksenel piston pompaları için yapılandırma çözümleri TBM çapına ve jeolojik koşullara göre değişir:

- Hayır.Küçük/orta çaplı TBM ( φ6m'den küçük) çözeltisi- Evet.

· Ana itiş sistemi: yük algılama kontrolü ile 2 × A4VSG 250 ekseli piston pompaları

· Cutterhead sürücüsü: 1 × A4VSG 500 sabit güç kontrolü ile eksenel piston pompası

· Toplam güç: Yaklaşık 500-800 kW

- Hayır.Büyük çaplı TBM ( φ6m'den fazla) çözeltisi- Evet.

· Ana itiş sistemi: 4×A4VSG 355 bölge basınç kontrolü olan eksenel piston pompaları

· Cutterhead sürücü: 2 × A4VSG 750 değişken frekanslı aksyal piston pompaları + sabit güç bileşik kontrolü

· Toplam güç: 1200-2000 kW

4TBM'lerde A4VSG Ekseli Piston Pompalarının Ana Teknik Avantajları

4.1 Tam itiş kuvveti kontrolü

TBM itici gücü, jeolojik koşullara göre itiş kuvvetinin ve hızının gerçek zamanlı ayarlanmasını gerektirir.Elektronik orantılı kontrol (HD kontrol) veya yük algılama kontrolü (DA kontrolü) ile donatılmış A4VSG ekseli piston pompaları,:

· Sürüş hızı doğruluğu 0.1 mm/s

· Çeşitli silindir grupları için bağımsız basınç ayarlama

· Tünel ekseninin hassasiyetini korumak için otomatik sapma düzeltmesi

4.2 Etkili Güç Eşleşimi

Geleneksel sabit sıfırlama pompa sistemleri, düşük yüklü TBM çalışması sırasında önemli miktarda enerji harcar.A4VSG eksenel piston değişken yer değiştirme pompaları sabit güç kontrolü veya yük algılama kontrolü ile elde edilir:

· %30'dan fazla enerji tasarrufu

· Hidrolik yağ sıcaklığının azalması, sıvının kullanım ömrünün uzatılması

· Soğutma sistemi yükünün azalması

4.3 Karmaşık jeolojiye uyumluluk

Farklı jeolojik koşullar için (yumuşak toprak, çakıl, kaya, vb.), A4VSG eksenli piston pompaları çalışma parametrelerini hızlı bir şekilde ayarlayabilir:

· Yumuşak toprak katmanı: Düşük basınç, yüksek akış modu

· Sert kaya tabakası: Yüksek basınç, düşük akış modu

· Karışık katman: Otomatik mod geçiş

5A4VSG için akıllı kontrol teknolojisi.Aksyal Piston Pompaları

5.1 Elektronik Kontrol Sistemi Entegrasyonu

Modern A4VSG aksyal piston pompaları birden fazla elektronik kontrol seçeneğini entegre edebilir:

· Proporsyonel solenoid kontrolü: Değişimi doğru ayarlamayı sağlar

· CAN otobüs arabirimi: TBM ana kontrol sistemi ile sorunsuz bağlantı

· Durum izleme arayüzü: Pompa çalışma parametrelerinin gerçek zamanlı geri bildirimi

5.2 Akıllı hata teşhisi fonksiyonları

Aksyal piston pompalarının temel parametrelerini izleyerek, erken arıza uyarıları elde edilebilir:

· Titreşme sensörleri yatak durumunu algılar

· Basınç titreşim analizi piston aşınmasını belirler

· Sıcaklık izlemesi fok ömrünü tahmin eder

5.3 Dijital İkiz Teknolojisi Uygulamaları

A4VSG eksenel piston pompasının işletim verilerini dijital modellerle karşılaştırmak:

· Performans bozulma eğiliminin tahmin edilmesi

· Geriye kalan yaşam değerlendirmesi

· En iyi bakım zamanlamasını belirlemek

6Tipik Mühendislik Uygulama Vakaları

6.1 Durum 1: Şehir Metro Tüneli Projesi

Proje parametreleri:

· TBM çapı: 6.28 m

· Tünelin uzunluğu: 3,2 km

· Jeolojik koşullar: Yumuşak toprak ve çakıl katmanları

Hidrolik sistem konfigürasyonu:

· Ana itiş: 3×A4VSG 355 eksenel piston pompaları

· Kesme başı tahrik: 2×A4VSG 500 eksenel piston pompaları

Operasyon sonuçları:

· Ortalama avans oranı günde 12 m'ye ulaştı

· Sıfır hidrolik sistem arızası

· Geleneksel sistemlere kıyasla %28 enerji tasarrufu

6.2 2. vaka: Nehir geçiş tüneli projesi

Proje zorlukları:

· Yüksek su basıncı (0,6 MPa)

· Uzun mesafeli tünel inşaatı (5.8 km)

· Karmaşık jeoloji (yumuşak topraklar, kaya kırılma bölgeleri)

Çözüm:

· A4VSG eksenel piston pompaları kullanan gereksiz tasarım

· Akıllı basınç telafi sistemi konfigürasyonu

· Uzaktan durum izlemesinin uygulanması

Proje başarıları:

· 456 metrelik aylık rekor

· Hidrolik sistem güvenilirliği %99.98'e ulaştı

· Sahiplik teknolojik yenilik ödülünü aldı

7- Bakım ve Arıza Çözüm Rehberi

7.1 Günlük bakım noktaları

TBM uygulamalarında A4VSG eksenel piston pompasının optimal performansını sağlamak için:

· Her 500 saatte bir sıvı temizliğini kontrol edin (ISO 4406 18/16/13)

· Her 1000 saatte bir pompa emici filtresini kontrol edin

· Her 2000 saatte bir pompa hacmi verimliliğini test edin

· Düzenli olarak bağlantı hizasını ve boru hattı titreşimini kontrol edin

7.2 Ortak Hata Çözümü

- Hayır.Soru 1: Yetersiz çıkış akışı- Hayır.
Olası nedenler:

· Swashplate ayarlama mekanizması yapışkan

· Yetersiz kontrol basıncı

· Piston aşınması

Çözümler:

· Kontrol devresinin basıncını kontrol edin

· Swashplate hareket özgürlüğünü test edin

· Piston/silindir bloğunun boşluğunu ölç

- Hayır.Soru 2: Anormal gürültü- Hayır.
Olası nedenler:

· Yetersiz emme nedeniyle kavitasyon

· Zarar veren

· Piston ayakkabı aşınması

Çözümler:

· Emme filtresini kontrol edin.

• Monitör rulman titreşim spektrum

· Kritik sürtünme çiftlerini incelemek için parçalayın

8Gelecekteki Gelişme Eğilimleri ve Teknolojik Görünümler

8.1 Eksenel piston pompa teknolojisinin geliştirilmesi yönleri

· Yüksek basınç değerleriHedef 450 bar sürekli çalışma

· Akıllı uyarlanabilir kontrol: Çalışma koşullarına dayalı kendi kendine öğrenme parametre optimizasyonu

· Yeni malzeme uygulamaları: Seramik pistonlar, kompozit rulmanlar vb.

· Daha kompakt tasarımlar% 30 daha yüksek güç yoğunluğu

8.2 TBM Hidrolik Sistem Yenilikleri

· Hibrit güç sistemleri: Ekseli piston pompası ve elektrikli silindir sürücüleri

· Enerji geri kazanma teknolojisi: Motor modunda A4VSG kullanarak fren enerjisini geri kazanmak

· Tam elektro-hidrolik sistemler: Tam elektronik kontrol ile pilot hidroliklerin ortadan kaldırılması

9Sonuç.

Rexroth A4VSG eksenli piston değişken hareketli pompası, yüksek basınç verimliliği, akıllı kontrolü,ve güvenilir dayanıklılıkOptimize edilmiş tasarım ve akıllı kontrol teknolojisi uygulamaları ile,A4VSG sadece katı TBM operasyonel gereksinimlerini karşılamakla kalmaz, aynı zamanda enerji tasarrufu ve akıllı bakım konusunda da olağanüstü performans gösterir..

Tünel inşaatı daha derin, daha uzun ve jeolojik olarak daha karmaşık projelere doğru ilerledikçe,Aksyal piston pompa teknolojisi, TBM'lere daha güçlü ve akıllı güç çözümleri sağlamak için yenilik yapmaya devam edecekHidrolik teknolojisinde dünya lideri olarak Rexroth, aksyal piston pompasının geliştirilmesine devam ediyor.ve çevresel sürdürülebilirlik.