图

2 推进液压系统单个分区工作原理简图

　　

1.插装阀 2.二位三通电磁换向阀 3.比例溢流阀 4.二位三通电磁换向阀 5.液控单向

阀

6.压力传感器 7.液压缸 8.内置式位移传感器 9.二位二通电磁换向阀 lO.溢流阀 11.单向阀

l2.三位四通电磁换向阀 l3.插装阀 l4.比例调速阀

　　盾构推进时，比例溢流阀

3 调节液压缸推进压力，与压力传感器 6 实时检测的压

力构成压力闭环反馈控制，实时控制推进压力

;比例调速阀 14 调节进入系统的流量，与安

装在液压缸

7 内的内置式位移传感器 8 检测到的位移构成速度闭环反馈控制，实时控制推

进速度。插装阀

1 和二位三通电磁换向阀 2 可短路比例调速阀 14，实现推进液压缸的快速运

动，从而减少液压油进入液压缸的沿程压力损失。插装阀

13 和二位三通电磁换向阀 4 则用

来实现推进液压缸快速回退，减小液压油回程阻力。三位四通电磁换向阀

12 用来完成工作

状态的切换，可实现推进液压缸的前进、后退和停止状态。溢流阀

10 用来实现系统过载保护，

推进瞬间液压缸进油口会出现瞬时过载，此时溢流阀

lO 立即开启形成短路，进、回油路自

循环，使过载油路得到缓冲。二位二通电磁换向阀

9 用来实现故障停机时液压缸卸载检修，

可减小卸载中的压力冲击。二位二通电磁换向阀

9 前的阻尼孔可防止二位二通电磁换向阀 9

卸载时产生的压力冲击。插装阀前的阻尼孔用来调节插装阀的开启速度，改变插装阀的静动
态特性和减小液压冲击。阻尼孔直径一般取

0.8～2.5 mnl。

 
　　

1.3 推进液压系统控制方式

　　图

3 为推进液压系统控制模式框图，系统中恒压变量泵与四个分区中的比例调速

阀组成容积节流调速回路，变量泵根据比例调速阀的设定值自动适应系统需要的流量。四个
分区中的推进液压缸压力

PA、PB、Pc、PD 通过压力传感器进入一个比较环节，其最大值为

驱动负载所需的最高压力

p ax。在推进模式下，变量泵输出压力 p=p +AP，其中 AP 是保证

比例调速阀稳定工作时所需的压力差，该压力差为设定值。变量泵的输出压力

P 跟随负载变

化，压力变化是阶段性的。这种反馈控制一定程度上相当于压力自适应，可减少系统压力损
失，降低能耗。

　　

 

　　图

3 推进液压系统控制

模式框图

　　对于各个分区来说，推进液压缸的输入压力受比例溢流阀调定压力的限制。比例溢

流阀的电位器安装在操作室的控制面板上，根据激光导向系统反馈的盾构机姿态情况，操
作人员可随时调整推进液压缸的压力。系统中四个分区的比例调速阀输入信号始终相等，即
同线输入。在某一静态，比例调速阀的输入输出流量为定值，相当于定量系统，比例调速阀
的输入信号决定液压缸的最大推进速度，负载阻力的大小是决定推进速度的另一个因素。四
个分区的液压缸推进力共同作用在刀盘上，推进力大的区域有使推进速度加快的趋势。因此
在最大推进速度确定的前提下，推进液压缸的推进速度与总推进力的大小有关系，如对推
进液压系统

c 区来说，有 qvc=qvcl+qvc2，其中 qvc2 为比例溢流阀的溢流量，该溢流量受

推进压力的影响，而推进压力又与总推进力有关。

　　考虑电液比例阀本身的控制特性，采用比例电磁铁作为电一机械转换器，元件具

有复杂的控制特性，死区、滞环和非线性等现象较为严重。若在电气控制系统中把它们当成
理想的线性环节来处理的话，就不可能达到控制目的

;另外实际施工过程中工况也非常复杂。

因此推进过程中，在压力流量复合控制器中采用了在线自调整模糊

PID 控制策略，使得推

进压力和推进速度实时可调。