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高水壓高智能大直徑盾構關鍵技術開發及應用

    項目簡介

    本項目針對高水壓高智能大直徑盾構關鍵技術及工程應用中的難點開展科研攻關，解決了復雜地質條件下刀盤系統適應性及刀具常壓更換，大直徑盾構通風系統智能控制及刀盤驅動系統智能同步控制，復雜工況下的盾構推進系統存在能效低及推進分區耦合，盾構裝備的高水壓下防水密封等方面的難題，在如下關鍵技術方面形成突破：

    （1）完善了高水壓、復雜地質條件下的大直徑盾構刀盤系統設計方法，建立刀盤系統設計方案驗證試驗平臺，提出了高水壓環境下盾構刀具常壓換刀方法，解決了大直徑盾構高水壓條件下刀盤結構設計及刀具更換難題。

    （2）實現了智能控制技術在盾構裝備上的應用，研發了盾構二次通風智能控制裝置新型軸流風機靜葉調節系統，保障了通風質量與設備的可靠性；掌握了大直徑盾構刀盤驅動系統大功率電機群智能同步控制技術，將大直徑盾構主驅動電機同步性由原來的62%提高到96%，基本避免了大直徑盾構主驅動電機因同步性造成的故障，解決了大功率電機群同步控制技術難題。

    （3）創新了大直徑盾構推進系統控制原理，針對盾構推進系統分組聯合驅動的需求和復雜的工況，提出一種基于變頻電機驅動定量泵，不同分區采用不同定量泵供油的盾構推進液壓系統，解決了大直徑盾構推進系統能效低與推進分區耦合大的缺陷，提高了盾構裝備適應復雜地質條件的能力。

    （4）掌握了盾構密封關鍵技術設計要點，提出了適用于高水壓環境（1.7MPa）下盾構主軸承密封和管片接縫密封設計方案，降低了主軸承系統再制造難度和成本，解決了高水壓下盾構裝備關鍵部件和隧道結構防水密封設計難題。

    本項目獲得發明專利9項，實用新型專利2項，軟件著作權1項，研究成果具有原創性、先進性和實用性，整體達到國際領先水平。為跨江越海隧道盾構設計選型提供了關鍵技術支撐，提高了國產盾構裝備的可靠性、安全性和技術水平。

    獲獎等級：二等獎

    完成單位：中鐵隧道局集團有限公司、盾構及掘進技術國家重點實驗室、河南科技大學、浙江大學