Pompes à piston axiale à déplacement variable Rexroth A4VSG dans les systèmes hydrauliques TBM: solutions d'application innovantes

1. Introduction: Exigences fondamentales des systèmes hydrauliques des TBM

Dans la construction moderne de tunnels, les machines de forage de tunnels (TBM) constituent un équipement essentiel dont les performances déterminent directement l'efficacité et la qualité du projet.fonctionnant comme le "cœur" d'un TBM, alimente les fonctions de base, y compris la poussée, la conduite de la tête de coupe et l'érection des segments.Les pompes axiales à piston à déplacement variable de la série Rexroth A4VSG sont devenues la source d'énergie hydraulique préférée des fabricants mondiaux de TBM en raison de leurs performances et de leur fiabilité exceptionnelles.

Depuis son développement au milieu du XXe siècle, la technologie des pompes à pistons axiaux est devenue un composant clé irremplaçable dans les systèmes hydrauliques haute pression.Comparé aux pompes à engrenages traditionnelles et aux pompes à palettes, les pompes à piston axiale à déplacement variable offrent des avantages importants, notamment une pression de travail élevée, un rendement volumétrique,Les mécanismes d'échange de chaleur et de débit sont très efficaces et leur large plage de réglage de débit les rend particulièrement adaptés à des applications TBM exigeantes..

2Caractéristiques techniques des pompes à piston axiale à déplacement variable Rexroth A4VSG

2.1 Concept de conception innovant

La série Rexroth A4VSG est équipée d'un piston axial à déplacement variable de type plaque de chargement qui permet un réglage du déplacement sans pas en modifiant l'angle de la plaque de chargement.Cette conception permet à la pompe d'ajuster automatiquement le débit de sortie en fonction des exigences du système tout en maintenant une vitesse de rotation constantePour les équipements tels que les MTP à charges très variables, la capacité de charge est deCette caractéristique des pompes à piston axiale à déplacement variable améliore considérablement l'efficacité de l'utilisation de l'énergie.

2.2 Paramètres de performance clés

· Plage de pression de travail: 400 bar maximum, fonctionnement continu à 350 bar, répondant aux exigences hydrauliques de haute pression des MTP

· Plage de déplacement: 28-1000 ml/rev, couvrant les besoins en puissance pour les différentes spécifications du TBM

· Efficacité volumétrique: Jusqu'à 98%, réduisant au minimum les pertes d'énergie

· Contrôle du bruit: la conception optimisée du piston et de la pantoufle maintient le bruit de fonctionnement sous 80 dB

2.3 Conception pour améliorer la fiabilité

Pour répondre à la nécessité d'un fonctionnement continu dans les TBM, la pompe à piston axiale A4VSG intègre plusieurs technologies améliorant la fiabilité:

· Un boîtier en fonte nodulaire de haute résistance avec une excellente résistance aux chocs et aux vibrations

· Pistons chromés durs et cylindres spécialement traités pour une résistance supérieure à l'usure

· Disposition optimisée des roulements pour prolonger la durée de vie

• Interfaces intégrées de capteurs de température et de pression pour la surveillance de l'état

3. Architecture du système hydraulique TBM et positionnement des applications A4VSG

3.1 Composition typique du système hydraulique de TBM

Les systèmes hydrauliques TBM modernes se composent généralement des sous-systèmes suivants:

· Système de poussée principal: fournit la puissance de propulsion avant

· Système d'entraînement de la tête de coupe: actionne la roue de coupe en rotation

· Système d'installation par segment: contrôle précis des manipulateurs d'installation par segment

· Systèmes auxiliaires: inclut les fonctions de coulée, de transport de la boue et autres fonctions de support

Parmi ces sous-systèmes, les pompes axiales à piston à déplacement variable servent principalement les systèmes de propulsion à poussée principale et à tête de coupe qui ont les exigences de puissance les plus élevées.

3.2 Solution typique de configuration A4VSG pour les mécanismes de traction de masse

Les solutions de configuration des pompes à piston axiaux A4VSG varient en fonction du diamètre du TBM et des conditions géologiques:

Je suis désolée.Solution TBM de petit ou moyen diamètre (inférieure à φ6m)Le texte est le suivant:

· Système de poussée principale: pompes à piston axiales 2×A4VSG 250 avec contrôle de détection de charge

· Tracteur à tête de coupe: pompe à piston axiale 1 × A4VSG 500 avec régulation de puissance constante

· Puissance totale: environ 500 à 800 kW

Je suis désolée.Solution TBM de grand diamètre (supérieure à φ6m)Le texte est le suivant:

· Système de poussée principale: pompes à piston axiales 4×A4VSG 355 avec régulation de la pression par zone

· Tracteur à tête de coupe: pompes à piston axiales 2×A4VSG 750 à fréquence variable + commande de composés de puissance constante

· Puissance totale: 1200 à 2000 kW

4Principaux avantages techniques des pompes à piston axiale A4VSG dans les TBM

4.1 Contrôle précis de la force de poussée

La propulsion de TBM nécessite un ajustement en temps réel de la force de poussée et de la vitesse en fonction des conditions géologiques.Les pompes à piston axiale A4VSG équipées d'un contrôle proportionnel électronique (contrôle HD) ou d'un contrôle de détection de charge (contrôle DA) permettent:

· Précision de la vitesse de propulsion à 0,1 mm/s

· réglage indépendant de la pression pour les groupes de cylindres multiples

· Correction automatique des écarts pour maintenir la précision de l'axe de tunneling

4.2 Matching efficace de la puissance

Les systèmes traditionnels de pompes à déplacement fixe gaspillent beaucoup d'énergie lors du fonctionnement des TBM à faible charge.A4VSG pompes à piston axiale à déplacement variable réalisées par contrôle de puissance constante ou contrôle de détection de charge:

· Plus de 30% d'économies d'énergie

· Réduction de la hausse de la température de l'huile hydraulique, prolongation de la durée de vie du fluide

· Réduction de la charge du système de refroidissement

4.3 Adaptabilité à une géologie complexe

Pour différentes conditions géologiques (sol mou, gravier, roche, etc.), les pompes à piston axiaux A4VSG peuvent régler rapidement les paramètres de fonctionnement:

· Couche de sol molle: basse pression, mode de débit élevé

· Strata de roche dure: haute pression, faible débit

· Strata mixte: commutation automatique des modes

5Technologie de commande intelligente pour A4VSGPompes à piston axiale

5.1 Intégration du système de commande électronique

Les pompes à piston axiales modernes A4VSG peuvent intégrer plusieurs options de commande électronique:

· Régulation proportionnelle du magnénoïde: permet un réglage précis du déplacement

· Interface de bus CAN: Connexion sans heurts avec le système de commande principal du TBM

· Interface de surveillance de l'état: rétroaction en temps réel des paramètres de fonctionnement de la pompe

5.2 Fonctions intelligentes de diagnostic des défauts

En surveillant les paramètres clés des pompes à piston axiales, des alertes précoces aux défauts peuvent être obtenues:

· Les capteurs de vibration détectent les conditions de roulement

· L'analyse des pulsations de pression détecte l'usure du piston

· La surveillance de la température prédit la durée de vie des phoques

5.3 Application de la technologie jumelle numérique

La comparaison des données opérationnelles de la pompe à piston axiale A4VSG avec les modèles numériques permet:

· Prévision de la tendance à la dégradation des performances

· Évaluation de la durée de vie

· Détermination optimale du calendrier de maintenance

6. Cas d'application typiques en ingénierie

6.1 Cas 1: Projet de tunnel de métro urbain

Paramètres du projet:

• Diamètre du TBM: 6,28 m

· Longueur du tunnel: 3,2 km

· Conditions géologiques: alternance des couches de sol tendre et de gravier

Configuration du système hydraulique:

· Poussée principale: pompes à piston axiales 3×A4VSG 355

· Tracteur à tête de coupe: 2 pompes à piston axiales A4VSG 500

Résultats des opérations:

• Le taux moyen d'avance atteint 12 m/jour

· Zéro panne du système hydraulique

· 28% d'économies d'énergie par rapport aux systèmes classiques

6.2 Cas 2: Projet de tunnel de traversée fluviale

Défis du projet:

· Haute pression de l'eau (0,6 MPa)

· Tunnel sur de longues distances (5,8 km)

· Géologie complexe (sol mou, zones de fractures rocheuses)

Résolution:

· Conception redondante utilisant des pompes à piston axiale A4VSG

· Configuration intelligente du système de compensation de pression

· Mise en œuvre de la surveillance à distance des conditions

Réalisations du projet:

· A établi un record mensuel d'avance de 456 mètres

· La fiabilité du système hydraulique atteint 99,98%

· Réception du prix de l'innovation technologique du propriétaire

7. Guide de maintenance et de dépannage

7.1 Points d'entretien de routine

Pour assurer une performance optimale de la pompe à piston axiale A4VSG dans les applications de TBM:

· Vérifiez la propreté du liquide toutes les 500 heures (ISO 4406 18/16/13)

· Inspecter le filtre d'aspiration de la pompe toutes les 1000 heures

· Efficacité volumétrique de la pompe à tester toutes les 2000 heures

· Vérifiez régulièrement l'alignement de l'accouplement et les vibrations du pipeline

7.2 Troubles communs

Je suis désolée.Problème 1: flux de production insuffisantJe suis désolée.
Les causes possibles:

· Le mécanisme de réglage de la plaque d'épingle est collant

· Pression de commande insuffisante

· Usure du piston

Les solutions:

· Vérifiez la pression du circuit de commande

· Testez la liberté de mouvement de la plaque

· Mesurer le dégagement entre le piston et le cylindre

Je suis désolée.Problème 2: bruit anormalJe suis désolée.
Les causes possibles:

· Cavitation due à une aspiration insuffisante

· Les dommages causés

· Usure des pantoufles à piston

Les solutions:

· Inspecter le filtre à aspiration

· Spéctrum des vibrations du roulement du moniteur

· Démonter pour examiner les paires de friction critiques

8. Tendances de développement à venir et Perspectives technologiques

8.1 Directions de développement de la technologie des pompes à piston axiale

· Pressions nominales plus élevées: Objectif de fonctionnement continu de 450 bar

· Contrôle adaptatif intelligent: Optimisation des paramètres d'autoapprentissage basée sur les conditions de fonctionnement

· Applications de nouveaux matériaux: Pistons en céramique, roulements composites, etc.

· Des conceptions plus compactes: 30% de densité de puissance plus élevée

8.2 Innovations dans le système hydraulique TBM

· Systèmes d'alimentation hybride: pompe à piston axiale combinée et entraînements électriques de cylindres

· Technologie de récupération d'énergie: Utilisation de l'A4VSG en mode moteur pour récupérer l'énergie de freinage

· Systèmes électro-hydrauliques completsÉlimination de l'hydraulique pilote avec contrôle électronique complet

9Conclusion

La pompe axiale à piston à déplacement variable Rexroth A4VSG est devenue le composant de puissance de base des systèmes hydrauliques TBM modernes en raison de son efficacité à haute pression, de sa commande intelligente,et une durabilité fiableGrâce à une conception optimisée et à des applications de technologies de contrôle intelligentes,L'A4VSG répond non seulement aux exigences d'exploitation strictes du TBM, mais démontre également des performances exceptionnelles en matière de conservation de l'énergie et de maintenance intelligente..

Au fur et à mesure que la construction de tunnels progresse vers des projets plus profonds, plus longs et géologiquement plus complexes,La technologie des pompes à piston axiale continuera à innover pour fournir aux TBM des solutions d'alimentation plus puissantes et plus intelligentesEn tant que leader mondial de la technologie hydraulique, Rexroth reste engagé à faire progresser le développement de pompes à piston axiale, conduisant les systèmes hydrauliques TBM vers une plus grande efficacité, intelligence,et la durabilité environnementale.