JP2004107982A

JP2004107982A - 泥水シールド装置の切羽水圧制御装置

Info

Publication number: JP2004107982A
Application number: JP2002271224A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Hattori; 服　部　勝　佳
Original assignee: Aktio Corp
Current assignee: Aktio Corp
Priority date: 2002-09-18
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】切羽チャンバーの圧力変動に遅れなく応答する泥水シールド装置の切羽水圧制御装置の提供。
【解決手段】泥水を調整して貯留する泥水調整槽（２３）から切羽チャンバー（Ｃ）に連通する泥水送泥管（３２）に複数の可変速ポンプ（２４、２６）を設け、切羽チャンバー（Ｃ）の水圧変動に対応可能な所定の応答時間の範囲内では前記泥水調整槽（２３）に近い第１可変速ポンプ（２４）の制御で対応し、そのポンプ（２４）では応答時間遅れにより対応不能な場合は切羽チャンバー（Ｃ）に近い第２の可変速ポンプ（２６）を制御して切羽チャンバー（Ｃ）の水圧変動に対応させるように構成されている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、泥水調整槽からシールド機の切羽チャンバーに到る送泥配管を設け、その送泥配管に第１の可変速ポンプを設け、また、前記シールド機の切羽チャンバーの圧力を検出する切羽水圧検出器を設け、その切羽チャンバーからの泥水を泥水処理設備に送る可変速ポンプを設けた排泥配管を設け、前記シールド機近傍の送泥配管と排泥配管を結ぶバイパス管Ｔｂを設けた泥水シールド装置の切羽水圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に、従来の泥水シールド装置の切羽水圧制御装置の構成を示している。
泥水処理設備２１によって切羽チャンバーＣに送るよう調整された泥水を貯留する泥水調整槽２の付近に、可変速型の送泥ポンプ３が設置されている。
【０００３】
送泥ポンプ３は、送泥配管４によってシールド機１１に連通され、送泥ポンプ３からの泥水がシールド機１１から切羽チャンバーＣに供給されるよう構成されている。
送泥配管４に送泥流量計１９と、送泥水圧計６ａと、送泥水圧計６ｂと、送泥バルブ７が介装されていて、送泥水圧計６ａと送泥水圧計６ｂとの間に開度で流量が制御される制御弁５が介装されている。送泥圧力計６ｂは、送泥配管４と後記するバイパス管Ｔｂとの分岐点に取り付けられている。
【０００４】
切羽チャンバーＣは、シールド機１１を介して排泥配管１５によって泥水処理装置２１に連通されていて、排泥配管１５に排泥バルブ８と、吸込圧力計１６と、排泥可変速ポンプ１２と、ブースタ機能を果たす複数のオンオフ型の中継定速ポンプ１３と、排泥末端の可変速ポンプ１４と排泥流量計２０とが介装されている。
【０００５】
送泥管４の制御弁５〜送泥バルブ７の間と、排泥管１５の排泥バルブ８〜吸込圧力計１６との間に、送泥管４と排泥管１５を連通するバイパス管Ｔｂがバイパスバルブ９を介装して取り付けられている。
【０００６】
シールド機１１に切羽チャンバーＣの水圧を検出する水圧検出器１０が取り付けられ、中央監視盤１に信号ラインによって連通されている。
中央監視盤１は、前記送泥ポンプ３、排泥可変速ポンプ１２、複数の中継定速ポンプ１３とに制御盤を介した信号ラインによって連通されている。また、中央監視盤１は、送泥水圧計６ａ、６ｂ、制御弁５、送泥バルブ７、排泥バルブ８、吸込圧力計１６のそれぞれに信号ラインで連通されている。
【０００７】
上記の構成で、運転に際しては、切羽圧力計１０の検出圧に従って、送泥ポンプ３が回転数によって得られる水圧の制御で応答している。そして、切羽チャンバーＣに送られた泥水は掘削した土砂と混合され、排泥ポンプ１２、１３、１４で排泥配管１５を通り泥水処理設備２１に送られる。
【０００８】
ここで、シールド機１１による掘削距離の前進延長によって、送泥ポンプ３のみでは切羽チャンバーＣの水圧の制御が困難な場合には、送泥水圧計６ａの検出値で送泥ポンプ３を制御し、さらに制御弁５を制御することによって切羽チャンバーへの水圧の制御をして、切羽チャンバーの水圧変動に対する制御の応答性を向上させている。
【０００９】
上記のような従来の技術では、次ぎのような問題がある。
１）制御弁５が開度変化による圧力損失の増減で圧力制御をしているために圧力制御範囲が狭い。故にシールド機１１の掘進に伴い送泥配管４の長さが長くなると送泥圧の低下が生じ送泥ポンプ３の制御では応答が悪くなる。
２）制御弁５の開度変化による制御のため、圧力上昇に対する制御は弁を絞ることで大きな効果が得られるが、圧力低下に対しては弁が全開してしまえば制御不能となる。また、弁の開度が大きい部分では圧力制御の効果が小さい。
３）制御する流体がスラリーであるために弁及び弁直後の配管の摩耗が著しい。
【００１０】
なお、特開平１１−２８７０８６号公報において、泥水加圧式シールド装置の緊急圧抜装置として、送泥ラインと排泥ラインをつなぐバイパス回路を設け、そのバイパス回路に送泥側から排泥ライン側への流れを許容する逆止弁を設けて、排泥ラインが閉塞し、送泥ライン側圧力が上昇した際、前記逆止弁を開き排泥ライン側に送泥ライン側の泥水の一部を流す技術が開示されている。
【００１１】
この技術は、排泥ラインの閉塞による送泥ラインの圧力上昇をさけるには有効であるが、切羽チャンバーの圧力変動への対策をする本発明の技術分野とは異なっている。
【００１２】
また、特許第３０７７８９２号公報において、泥水シールド機のチャンバーに泥水吸込口と泥水吐出口とを設け、泥水吸込口と泥水吐出口とを配管で結んでその配管の途中にチャンバー内の泥水を循環するポンプを設けて、チャンバー内の泥水循環を良くする技術が開示されている。
【００１３】
【発明の解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の様々な問題点に鑑みて提案されたものであり、切羽チャンバーの圧力変動に遅れなく応答する泥水シールド装置の切羽水圧制御装置の提供を目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の泥水シールド装置の切羽水圧制御装置は、泥水調整槽（２４）からシールド機（３２）の切羽チャンバー（Ｃ）に到る送泥配管（２５）を設け、その泥水調整槽（２４）の近傍の送泥配管（２５）に第１の可変速ポンプ（２４）を設け、また、前記シールド機（３２）の切羽チャンバー（Ｃ）の圧力を検出する切羽水圧検出器（３１）を設け、その切羽チャンバー（Ｃ）からの泥水を泥水処理設備４２に送る複数の排泥ポンプ（３３）を設けた排泥配管（３６）を設け、前記シールド機（３２）近傍の送泥配管（２５）と排泥配管（３６）を結ぶバイパス管（Ｔｂ）を設けた泥水シールド装置の切羽水圧制御装置において、前記送泥配管（２５）の切羽チャンバー（Ｃ）近傍のバイパス管（Ｔｂ）の上流に第２の可変速ポンプ（２６）を設け、前記切羽チャンバー（Ｃ）の検出圧力信号によって切羽チャンバー（Ｃ）の水圧保持をするための前記第２の可変速ポンプ（２６）を制御する制御手段を設けている。
【００１５】
上記構成によって、掘削距離延長による応答遅れがでても切羽チャンバーの水圧変動に対応できる。
【００１６】
前記の制御手段は、前記切羽水圧検出器（３１）の信号により切羽チャンバー（Ｃ）の圧力が正常か否かを判断し正常圧より低い場合は第２の可変速ポンプ（２６）を増速回転し、正常圧より高い場合は第２の可変速ポンプ（２６）を減速回転する機能を有することが好ましい。
【００１７】
掘削距離延長その他による応答遅れに対しては、上記のように切羽チャンバーに近い第２の可変速ポンプを増、減速させて水圧変動に対応する。このとき第１の可変速ポンプの制御は、第２の可変速ポンプの制御と同様に制御するのが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１において、地上に設けられた泥水調整槽２３から切羽チャンバーＣに接するシールド機３２まで送泥流量計４０を介して送泥配管２５が配設されていて、送泥配管２５の泥水調整槽２３の近傍に送泥用第１の可変速ポンプ２４が取り付けられている。
【００１９】
送泥配管２５の後記するバイパス管Ｔｂのすぐ上流に送泥用第２の可変速ポンプ２６が取り付けられ、そのすぐ上流に送泥圧力検出器２７ａが取り付けられ、第２の可変速ポンプ２６のすぐ下流に送泥圧力検出器２７ｂが取り付けられている。
【００２０】
送泥用第２の可変速ポンプ２６は、制御ラインによって後記する制御手段４５に連通されている。
【００２１】
また、送泥配管２５の送泥圧力検出器２７ａの坑内上流に送泥γ線密度計３８が取り付けられ、坑内の切羽チャンバー（Ｃ）近くに送泥バルブ２８が取り付けられている。
【００２２】
また、切羽チャンバーＣから排泥バルブ２９と、排泥可変速ポンプ３３と、ブースタ機能を果たす複数の図示の例では適宜の間隔を置いた５個の排泥ポンプ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅと、排泥流量計４１とを介して泥水処理設備４２へ戻る排泥配管３６が配設されている。
【００２３】
シールド機３２の前端に切羽チャンバーＣの水圧を検出する切羽水圧検出器３１が設けられている。
【００２４】
また、排泥配管３６には排泥可変速ポンプ３３の直前に吸込圧力計３７が、排泥可変速ポンプ３３の直後に排泥γ線密度計３９が、排泥ポンプ３４ｅと泥水処理設備４２との間に泥水流量計４１が、それぞれ取り付けられている。
【００２５】
送泥配管２５の第２の可変速ポンプ２６〜送泥バルブ２８の間と、排泥配管３６の排泥バルブ２９〜吸込圧力計３７との間に、送泥配管２５と排泥配管３６を連通するバイパス管Ｔｂが、バイパスバルブ３０を介装して取り付けられている。
送泥配管２５のバイパス管Ｔｂとの分岐部に、前記送泥圧力検出器２７ｂが設けられている。
【００２６】
中央監視盤２２は、前記第２の可変速ポンプ２６には制御手段４５を介して信号ラインによって連通され、第１の可変速ポンプ２４と、排泥可変速ポンプ３３と、５個の排泥ポンプ３４ａ、３４ｂ・・・３４ｅとはそれぞれ制御盤を介した信号ラインによって連通されている。
【００２７】
また、中央監視盤２２は、送泥γ線密度計３８、送泥圧力検出器２７ａ、２７ｂ、制御弁５、送泥バルブ２８、切羽水圧検出器３１、排泥バルブ２９、吸込圧力計３７、排泥γ線密度計３９、送泥流量計４０及び排泥流量計４１のそれぞれに信号ラインで連通されている。
【００２８】
制御手段４５は、中央監視盤２２を介した切羽水圧検出器３１または、送泥圧力検出器２７ｂの検出圧力信号を入力して第２の可変速ポンプ２６を制御し、送泥圧力検出器２７ａの圧力信号を入力して第１の可変速ポンプ２４を制御して切羽チャンバーＣの水圧を保持する機能を有している。
【００２９】
上記構成による切羽水圧制御装置の作用を、切羽水圧検出器３１の検出値によって坑内の第２の可変速ポンプ２６を制御する図２のフローチャートによって説明する。
【００３０】
切羽水圧検出器３１の検出値をもとめる（ステップＳ１）。
検出した切羽水圧が所定値にあるか否かを判断する（ステップＳ２）。切羽水圧が所定値以下で昇圧が必要であれば、坑内の第２の可変速ポンプ２６の回転数を増速して吐出圧を昇圧させ（ステップＳ３）、ステップＳ４に進む。
【００３１】
ステップＳ４では、昇圧が所定圧に達しているか否かを確認する。未達であれば、ステップＳ３に戻りループして所定圧に達するまで待つ、所定圧に達したときに制御は終了する。
【００３２】
ステップＳ２の判断で、検出した切羽水圧が所定値にある場合のＹＥＳではそのままの状態で制御は終了する。
【００３３】
ステップＳ２の判断で、検出した切羽水圧が所定値以上で減圧が必要であれば、坑内の第２の可変速ポンプ２６の回転数を減速して吐出圧を減圧させ（ステップＳ５）、ステップＳ６に進む。
【００３４】
ステップＳ６では、減圧が所定圧に達しているか否かを確認する。未達であれば、ステップＳ５に戻りループして所定圧に達するまで待つ、所定圧に達したときに制御は終了する。
【００３５】
上記のように、掘削前進し、第１の可変速ポンプ２４〜切羽チャンバーＣ間の距離の延長による応答遅れで切羽チャンバーＣの水圧制御が困難な場合には、切羽水圧検出器３１の検出圧に従って坑内の第２の可変速ポンプ２６を制御して、切羽水圧変動に対する制御の応答性を向上させている。この場合の第１の可変速ポンプ２４は第２の可変速ポンプ２６と同様の制御をするのが好ましい。
【００３６】
また、本発明の実施に際してシールド機３２の掘削距離の延長に伴い当然のことながら送泥配管２５の長さも長くなり、その結果管路抵抗その他により圧力低下が生ずるので第１の可変速ポンプ２４と第２の可変速ポンプ２６との間に複数のポンプを増設してもよい。その場合に増設するポンプは定速ポンプでもよいが、可変速ポンプでもよい。この場合の制御の要領は、前実施形態の図２のフローチャートと同様である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の作用効果を以下に列挙する。
（１）本発明によれば、切羽チャンバー近傍の第２可変速ポンプを制御するので切羽水圧変動に対する制御の応答性を向上させてることができる。
（２）複数の可変速ポンプを使用することで圧力制御の範囲が広くなり大きな変動に対応できて、長距離掘削ができる。
（３）したがって、緊急時に対する対応を速やかにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すシールド装置の切羽水圧制御装置のブロック構成図。
【図２】図１の作用を説明するフローチャート。
【図３】従来のシールド装置の切羽水圧制御装置のブロック構成図。
【符号の説明】
Ｃ・・・・切羽チャンバー
２２・・・中央監視盤
２３・・・泥水調整槽
２４・・・第１の可変速ポンプ
２５・・・送泥配管
２６・・・第２の可変速ポンプ
２７ａ、２７ｂ・・送泥圧力検出器
２８・・・送泥バルブ
２９・・・排泥バルブ
３１・・・切羽水圧検出器
３２・・・シールド機
３３・・・排泥可変速ポンプ
３６・・・排泥配管
３７・・・吸込圧力計
４０・・・送泥流量計
４１・・・排泥流量計
４２・・・泥水処理設備
４５・・・制御手段

Claims

泥水調整槽からシールド機の切羽チャンバーに到る送泥配管を設け、その泥水調整槽の近傍の送泥配管に第１の可変速ポンプを設け、また、前記シールド機の切羽チャンバーの圧力を検出する切羽水圧検出器を設け、その切羽チャンバーからの泥水を泥水処理設備に送る複数の排泥ポンプを設けた排泥配管を設け、前記シールド機近傍の送泥配管と排泥配管を結ぶバイパス管を設けた泥水シールド装置の切羽水圧制御装置において、前記送泥配管の切羽チャンバー近傍のバイパス管の上流に第２の可変速ポンプを設け、前記切羽チャンバーの検出圧力信号によって切羽チャンバーの水圧保持をするための第２の可変速ポンプを制御する制御手段を設けたことを特徴とする泥水シールド装置の切羽水圧制御装置。
前記制御手段は、前記切羽水圧検出器の信号により切羽チャンバーの圧力が正常か否かを判断し正常圧より低い場合は第２の可変速ポンプを増速回転し、正常圧より高い場合は第２の可変速ポンプを減速回転する機能を有する請求項１の泥水シールド装置の切羽水圧制御装置。