ระบบไฮดรอลิกและวาล์วโซลินอยด์ในเครื่องน่าเบื่ออุโมงค์ (TBM)
ภาพรวม
Tunnel Boring Machines (TBMS) เป็นเทคโนโลยีที่สำคัญในด้านวิศวกรรมโยธาสมัยใหม่สามารถขุดอุโมงค์ได้อย่างมีประสิทธิภาพและปลอดภัยสำหรับการใช้งานที่หลากหลายรวมถึงการขนส่งและสาธารณูปโภค หัวใจสำคัญของการทำงานของ TBM คือระบบไฮดรอลิกและวาล์วโซลินอยด์ที่ให้พลังงานการควบคุมและความแม่นยำที่จำเป็นสำหรับฟังก์ชั่นต่าง ๆ ของเครื่อง บทความนี้สำรวจส่วนประกอบแอปพลิเคชันและข้อดีของระบบไฮดรอลิกและวาล์วโซลินอยด์ใน TBMS รวมถึงแนวโน้มในอนาคต
ภาพนี้แสดงเครื่องจักรที่น่าเบื่อของอุโมงค์โดยใช้วาล์วคาร์ทริดจ์ของ Sun
1. บทนำ
การถือกำเนิดของ TBMS ได้ปฏิวัติวิธีการสร้างอุโมงค์ใต้ดินทำให้การขุดเร็วขึ้นและปลอดภัยกว่าวิธีการดั้งเดิม เครื่องเหล่านี้ทำงานในสภาพแวดล้อมที่ท้าทายซึ่งต้องใช้ระบบที่แข็งแกร่งซึ่งสามารถส่งมอบพลังงานสูงและควบคุมได้อย่างแม่นยำ ระบบไฮดรอลิก (ปรับปรุงโดยวาล์วโซลินอยด์) มีบทบาทสำคัญในการบรรลุประสิทธิภาพที่จำเป็นสำหรับการสร้างอุโมงค์ที่มีประสิทธิภาพ
2. ระบบไฮดรอลิกของเครื่องป้องกัน
ระบบไฮดรอลิกมีความสำคัญอย่างยิ่งในการขับเคลื่อนการเคลื่อนไหวและฟังก์ชั่นต่าง ๆ ของ TBM ระบบไฮดรอลิกดำเนินการตามกฎหมายของปาสกาลซึ่งระบุว่าความดันที่กระทำอยู่บนของเหลวปิดนั้นจะถูกส่งอย่างสม่ำเสมอตลอดทั้งของเหลว
2.1 องค์ประกอบของระบบไฮดรอลิก
ส่วนประกอบหลักของระบบไฮดรอลิกที่ใช้โดย TBM ได้แก่ :
ปั๊มไฮดรอลิก: อุปกรณ์เหล่านี้แปลงพลังงานเชิงกลของมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นพลังงานไฮดรอลิกทำให้ของเหลวแรงดันสูงที่จำเป็นในการใช้งานกระบอกไฮดรอลิก ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการไหลและแรงดันที่ต้องการใช้ปั๊มประเภทต่าง ๆ เช่นปั๊มเกียร์และปั๊มลูกสูบ
Hydraulic Cylinder: กระบอกไฮดรอลิกมีหน้าที่ในการแปลงแรงดันไฮดรอลิกให้เป็นการเคลื่อนที่เชิงกล พวกเขาให้การเคลื่อนไหวเชิงเส้นที่จำเป็นสำหรับการดำเนินงานที่หลากหลายรวมถึงการเลื่อนหัวคัตเตอร์ก้าวหน้า TBM และปรับตำแหน่งของเครื่อง
ถังน้ำมันไฮดรอลิก: ถังน้ำมันเก็บน้ำมันไฮดรอลิกและช่วยให้การขยายตัวทางความร้อน นอกจากนี้ยังกรองสารปนเปื้อนและทำให้มั่นใจได้ว่าการทำงานของระบบจะราบรื่น
สายไฮดรอลิกและอุปกรณ์: พวกเขามีของเหลวไฮดรอลิกระหว่างส่วนประกอบและการเชื่อมต่อปั๊ม, กระบอกสูบ, วาล์วและส่วนประกอบอื่น ๆ การปรับขนาดและการกำหนดเส้นทางที่เหมาะสมมีความสำคัญต่อการรักษาประสิทธิภาพและลดการสูญเสียแรงเสียดทาน
2.2 การทำงานของระบบไฮดรอลิก
การทำงานของระบบไฮดรอลิก TBM นั้นเกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอน:
ปั๊มไฮดรอลิกดึงของเหลวจากอ่างเก็บน้ำและดันมัน ของเหลวที่มีแรงดันถูกส่งผ่านสายไฮดรอลิกไปยังกระบอกสูบหรือวาล์วขึ้นอยู่กับการทำงานที่ต้องการ ถังไฮดรอลิกจากนั้นแปลงพลังงานไฮดรอลิกให้เป็นการเคลื่อนที่เชิงกลทำให้ TBM ทำงานได้เช่นการขุดการบังคับเลี้ยวและการรักษาเสถียรภาพ
3. วาล์วโซลินอยด์ในเครื่องน่าเบื่ออุโมงค์
วาล์วโซลินอยด์เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ควบคุมการไหลและทิศทางของน้ำมันไฮดรอลิกในระบบ พวกเขาเป็นส่วนสำคัญของการทำงานไฮดรอลิกของเครื่องจักรที่น่าเบื่อของอุโมงค์
3.1 ฟังก์ชั่นของวาล์วโซลินอยด์
หลักการทำงานของวาล์วโซลินอยด์คือหลักการแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดในวาล์วมันจะสร้างสนามแม่เหล็กที่เคลื่อนย้ายลูกสูบหรือเกราะเปิดหรือปิดวาล์ว การกระทำนี้ควบคุมการไหลของน้ำมันไฮดรอลิก
ประเภทวาล์วโซลินอยด์:
วาล์วสองทาง: วาล์วเหล่านี้ควบคุมการไหลของแอคชูเอเตอร์เดียวทำให้สามารถเปิดหรือปิดได้
วาล์วสามทาง: วาล์วเหล่านี้สามารถควบคุมการไหลของแอคทูเอเตอร์ที่แตกต่างกันสองตัวนำของเหลวไปยังหนึ่งหรืออื่น ๆ ซึ่งจะช่วยให้การเคลื่อนไหวในหลายทิศทาง
วาล์วสัดส่วน: วาล์วเหล่านี้ให้การควบคุมการไหลของของไหลที่แปรผันทำให้สามารถควบคุมความเร็วและตำแหน่งของแอคทูเอเตอร์ไฮดรอลิกได้อย่างแม่นยำ
3.2 การประยุกต์ใช้วาล์วโซลินอยด์
ในเครื่องที่น่าเบื่ออุโมงค์วาล์วโซลินอยด์ใช้สำหรับ:
การควบคุมแรงขับ: ปรับแรงขับที่กระทำโดยกระบอกไฮดรอลิกเพื่อขับเคลื่อนเครื่อง
การทำงานของหัวคัตเตอร์: ควบคุมตำแหน่งและการเคลื่อนไหวของหัวคัตเตอร์เพื่อขุดอย่างมีประสิทธิภาพ
กลไกการบังคับเลี้ยว: นำการไหลของไฮดรอลิกเพื่อปรับวิถีของเครื่องระหว่างอุโมงค์
คุณสมบัติด้านความปลอดภัย: ใช้ขั้นตอนการปิดระบบฉุกเฉินโดยตัดการจัดหาน้ำมันไฮดรอลิกอย่างรวดเร็วเพื่อป้องกันอุบัติเหตุ
4. ข้อดีของระบบไฮดรอลิกและวาล์วโซลินอยด์
การรวมระบบไฮดรอลิกและวาล์วโซลินอยด์ในเครื่องที่น่าเบื่อของอุโมงค์มีข้อดีมากมาย:
4.1 อัตราส่วนพลังงานสูงต่อน้ำหนัก
ระบบไฮดรอลิกสามารถสร้างแรงจำนวนมากในขณะที่รักษาขนาดกะทัดรัดซึ่งมีความสำคัญในพื้นที่ที่แน่นของการก่อสร้างอุโมงค์ ความสามารถนี้ช่วยให้ TBM สามารถปฏิบัติภารกิจหนักโดยไม่ต้องเพิ่มน้ำหนัก
4.2 การควบคุมความแม่นยำ
การเคลื่อนไหวของไฮดรอลิกสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำโดยใช้วาล์วโซลินอยด์ ความแม่นยำนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาการจัดตำแหน่งของ TBM และสร้างความมั่นใจว่าประสิทธิภาพการตัดที่ดีที่สุดซึ่งจะเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของกระบวนการอุโมงค์
4.3 การรักษาความปลอดภัยขั้นสูง
ระบบไฮดรอลิกได้รับการออกแบบพร้อมคุณสมบัติด้านความปลอดภัยรวมถึงวาล์วบรรเทาแรงดันและระบบปิดระบบฉุกเฉิน คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยลดความเสี่ยงของอุบัติเหตุและสร้างความมั่นใจในการดำเนินงานที่ปลอดภัยในสภาพแวดล้อมที่ท้าทาย
4.4 ความยืดหยุ่นและการปรับตัว
ระบบไฮดรอลิกสามารถปรับได้อย่างง่ายดายเพื่อให้เหมาะกับสภาพการก่อสร้างอุโมงค์ที่แตกต่างกัน ความสามารถในการปรับการไหลและความดันช่วยให้เครื่องที่น่าเบื่อของอุโมงค์สามารถปรับให้เข้ากับความท้าทายทางธรณีวิทยาที่แตกต่างกัน
5. แนวโน้มในอนาคต
ในอนาคตการพัฒนาระบบไฮดรอลิกเครื่องจักร Shield Machine และวาล์วโซลินอยด์คาดว่าจะมุ่งเน้นไปที่พื้นที่สำคัญต่อไปนี้:
5.1 การรวมเข้ากับระบบอัตโนมัติและ IoT
การบูรณาการเทคโนโลยี Internet of Things (IoT) เข้ากับระบบไฮดรอลิกจะช่วยให้การตรวจสอบและควบคุมระยะไกลแบบเรียลไทม์ การพัฒนานี้จะเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงานและลดการหยุดทำงานผ่านการบำรุงรักษาแบบทำนาย
5.2 วัสดุและของเหลวขั้นสูง
การวิจัยเกี่ยวกับวัสดุใหม่สำหรับส่วนประกอบไฮดรอลิกและของเหลวไฮดรอลิกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมจะเพิ่มความทนทานของระบบและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม นวัตกรรมในเทคโนโลยีของเหลวอาจปรับปรุงประสิทธิภาพและลดความต้องการการบำรุงรักษา
5.3 ปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
เมื่อความยั่งยืนมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อย ๆ จะมีการมุ่งเน้นไปที่การออกแบบระบบไฮดรอลิกที่ประหยัดพลังงานเพื่อลดการใช้พลังงานในขณะที่รักษาประสิทธิภาพ การเปลี่ยนแปลงนี้อาจรวมถึงการพัฒนาปั๊มการกระจัดและระบบการกู้คืนพลังงาน
