本發(fā)明屬于配氣領(lǐng)域，尤其涉及一種盾構(gòu)作業(yè)配氣系統(tǒng)和配氣方法。
背景技術(shù)：
1、傳統(tǒng)的盾構(gòu)機(jī)刀具更換中大部分采用空氣帶壓更換刀具方式，即采用壓縮空氣進(jìn)艙作業(yè)方法來進(jìn)艙作業(yè)，這種方式存的弊端包括：超過壓縮空氣開艙技術(shù)限于6.0bar的極限；每班次壓氣作業(yè)均須執(zhí)行加壓和減壓至常壓的程序，每班次的有效工作的時(shí)間僅為20～25min，減壓總時(shí)間大于180min，工作效率低下，極大的影響工程進(jìn)度；每天多次執(zhí)行減壓程序，減壓病發(fā)病率較高，危害作業(yè)人員身體健康；作業(yè)人員呼吸壓縮空氣，呼吸氣體密度增加，呼吸阻力增大，工作能力下降；壓縮空氣中氮?dú)獾穆樽碜饔?，?dǎo)致作業(yè)人員風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)和判斷能力嚴(yán)重降低，容易出現(xiàn)人身傷害事故。因此，合理地配氣對(duì)于盾構(gòu)作業(yè)而言顯得尤為重要。
2、專利公告號(hào)為cn202868900u的中國實(shí)用新型專利公開了一種環(huán)境配氣系統(tǒng)，應(yīng)用于循環(huán)送風(fēng)系統(tǒng)中，所述循環(huán)送風(fēng)系統(tǒng)包括與工作環(huán)境連通的送風(fēng)管道，所述環(huán)境配氣系統(tǒng)包括：氧氣管道，入口與氧氣源連通，出口與所述工作環(huán)境連通；氧環(huán)境探測裝置，設(shè)置在所述工作環(huán)境中，并通過數(shù)據(jù)線與控制裝置連接；控制裝置，通過控制線與電磁閥連接；電磁閥，設(shè)置在所述氧氣管道內(nèi)，根據(jù)所述控制裝置的指令控制所述氧氣管道的開通或關(guān)閉。本實(shí)用新型，循環(huán)送風(fēng)系統(tǒng)中依據(jù)實(shí)際工作環(huán)境實(shí)際耗用氧氣量來補(bǔ)充氧氣，保證了工作環(huán)境的氧氣含量。然而上述裝置在實(shí)際使用時(shí)如某一通道發(fā)生故障則要停止供氣進(jìn)行維修，如此無法保障盾構(gòu)作業(yè)人員作業(yè)的安全性，因此該裝置無法在盾構(gòu)作業(yè)時(shí)應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種盾構(gòu)作業(yè)配氣裝置及配氣方法，旨在有效保障盾構(gòu)作業(yè)人員的作業(yè)安全性，以及解決高壓下無法采用空氣帶壓開艙作業(yè)的問題。
2、作為本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種盾構(gòu)作業(yè)配氣系統(tǒng)，包括：空氣儲(chǔ)罐、第一分氣排、手動(dòng)配氣設(shè)備、第二分氣排、氧氣匯流排、第三分氣排、備用氧氣匯流排、氦氣匯流排、第四分氣排、備用氦氣匯流排、混合氣罐；
3、其中，空氣儲(chǔ)罐、第一分氣排、第二分氣排、混合氣罐依次通過管路連通；氧氣匯流排和備用氧氣匯流排分別與第三分氣排通過管路連通；氦氣匯流排和備用氦氣匯流排分別與第四分氣排通過管路連通；第三、四分氣排分別與第二分氣排通過管路連通；
4、手動(dòng)配氣設(shè)備分別與第一、二、三、四分氣排通過管路連通；手動(dòng)配氣設(shè)備與第一、二、三、四分氣排之間的管路上均設(shè)置有閥門；氧氣匯流排和備用氧氣匯流排與第三分氣排之間的管路上均設(shè)置有閥門；氦氣匯流排和備用氦氣匯流排與第四分氣排之間的管路上均設(shè)置有閥門；第一、三、四分氣排與第二分氣排之間的管路上均設(shè)置有閥門。
5、作為本發(fā)明的一種盾構(gòu)作業(yè)配氣系統(tǒng)的優(yōu)選方案，第一、三、四分氣排與第二分氣排之間的管路上均設(shè)置有止回閥；氧氣匯流排和備用氧氣匯流排與第三分氣排之間的管路上均設(shè)置有止回閥；氦氣匯流排和備用氦氣匯流排與第四分氣排之間的管路上均設(shè)置有止回閥。
6、作為本發(fā)明的一種盾構(gòu)作業(yè)配氣系統(tǒng)的優(yōu)選方案，手動(dòng)配氣設(shè)備包括用于控制手動(dòng)配氣設(shè)備與第一、二、三、四分氣排之間閥門開合的控制模塊以及用于控制流經(jīng)手動(dòng)配氣設(shè)備的壓縮空氣、氧氣、氦氣的流量控制器。
7、作為本發(fā)明的一種盾構(gòu)作業(yè)配氣系統(tǒng)的優(yōu)選方案，壓縮空氣儲(chǔ)罐與第一分氣排之間的管道和/或第一分氣排與第二分氣排之間的管道上設(shè)置有過濾裝置。
8、作為本發(fā)明的一種盾構(gòu)作業(yè)配氣系統(tǒng)的優(yōu)選方案，氧氣匯流排、備用氧氣匯流排、氦氣匯流排、備用氦氣匯流排均包括至少一個(gè)進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口均可開合。
9、作為本發(fā)明的一種盾構(gòu)作業(yè)配氣系統(tǒng)的優(yōu)選方案，第一分氣排與第二分氣排之間的管道上設(shè)置有流量控制器。
10、作為本發(fā)明的一種盾構(gòu)作業(yè)配氣系統(tǒng)的優(yōu)選方案，第三分氣排與第二分氣排之間的管道上設(shè)置有流量控制器和/或過濾裝置。
11、作為本發(fā)明的一種盾構(gòu)作業(yè)配氣系統(tǒng)的優(yōu)選方案，第四分氣排與第二分氣排之間的管道上設(shè)置有流量控制器/或過濾裝置。
12、作為本發(fā)明的一種盾構(gòu)作業(yè)配氣系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述系統(tǒng)還包括氣體檢測裝置，所述氣體檢測裝置與所述混合氣罐通過管道連通，并在管道上設(shè)置有閥門。
13、作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種盾構(gòu)作業(yè)配氣方法，采用如前所述的配氣系統(tǒng)進(jìn)行配氣，包括如下步驟：
14、1）獲取作業(yè)環(huán)境的壓力，以此得到混合氣體的總壓力p，設(shè)定氧氣的分壓po為1.4-2.0ata；
15、2）根據(jù)混合氣體總壓力p和氧氣分壓po計(jì)算得到混合氣體中氮?dú)夂秃獾膲毫χ蚿n+phe=p-po，然后結(jié)合公式以及?pn≤4ata確定混合氣體中氮?dú)夂秃獾姆謮海?/p>
16、3）根據(jù)步驟2）確定的氮?dú)夂秃獾姆謮阂约安襟E1）設(shè)定的氧氣的分壓計(jì)算得到壓縮空氣、氧氣和氦氣的供氣占比；
17、4）將若干氧氣供氣裝置連接至氧氣匯流排和備用氧氣匯流排上，并將若干氦氣供氣裝置連接至氦氣匯流排和備用氦氣匯流排上，開啟空氣儲(chǔ)罐與第一分氣排之間的閥門、氧氣匯流排與第三分氣排之間的閥門、氦氣匯流排與第四分氣排之間的閥門以及第一、三、四分氣排與第二分氣排之間的閥門，同時(shí)保持手動(dòng)配氣設(shè)備與第一、三、四分氣排之間的閥門關(guān)閉；
18、5）根據(jù)步驟3）的供氣占比利用第一、三、四分氣排與第二分氣排之間的流量控制器分別調(diào)節(jié)壓縮空氣、氧氣和氦氣的流量，并監(jiān)控第一、三、四分氣排與第二分氣排之間的管路是否正常以及氧氣匯流排和氦氣匯流排的供氣是否正常；
19、6）當(dāng)?shù)谝?、三、四分氣排與第二分氣排之間的至少一個(gè)管路發(fā)生異常時(shí)，關(guān)閉第一、三、四分氣排與第二分氣排之間的閥門，采用手動(dòng)配氣設(shè)備開啟手動(dòng)配氣設(shè)備與第一、二、三、四分氣排之間的閥門，并根據(jù)步驟3）的供氣占比利用手動(dòng)配氣設(shè)備調(diào)節(jié)壓縮空氣、氧氣和氦氣的流量；當(dāng)氧氣匯流排和/或氦氣匯流排的供氣不足時(shí)，關(guān)閉氧氣匯流排與第三分氣排之間的閥門和/或氦氣匯流排與第四分氣排之間的閥門，并開啟備用氧氣匯流排與第三分氣排之間的閥門和/或備用氦氣匯流排與第四分氣排之間的閥門，直至配氣結(jié)束。
20、需要說明的是，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，如無特別說明，各部件均具備能夠使氣體從進(jìn)氣口進(jìn)入并從出氣口排出的貫通通道。
21、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：
22、1、本發(fā)明的系統(tǒng)通過采用備用供氣管路的方式有效避免作業(yè)人員因供氣管路故障導(dǎo)致供氣安全問題，同時(shí)借助備用氧氣匯流排和備用氦氣匯流排保障配氣的連續(xù)性；
23、2、本發(fā)明的通過合理地配氣有效解決高壓條件下無法采用空氣帶壓進(jìn)行開艙作業(yè)的問題，同時(shí)保障作業(yè)人員的身體舒適度和生命安全。
1.一種盾構(gòu)作業(yè)配氣系統(tǒng)，其特征在于，包括：空氣儲(chǔ)罐、第一分氣排、手動(dòng)配氣設(shè)備、第二分氣排、氧氣匯流排、第三分氣排、備用氧氣匯流排、氦氣匯流排、第四分氣排、備用氦氣匯流排、混合氣罐；
2.如權(quán)利要求1所述的配氣系統(tǒng)，其特征在于，手動(dòng)配氣設(shè)備包括用于控制手動(dòng)配氣設(shè)備與第一、二、三、四分氣排之間閥門開合的控制模塊以及用于控制流經(jīng)手動(dòng)配氣設(shè)備的壓縮空氣、氧氣、氦氣的流量控制器。
3.如權(quán)利要求2所述的配氣系統(tǒng)，其特征在于，第一、三、四分氣排與第二分氣排之間的管路上均設(shè)置有止回閥；氧氣匯流排和備用氧氣匯流排與第三分氣排之間的管路上均設(shè)置有止回閥；氦氣匯流排和備用氦氣匯流排與第四分氣排之間的管路上均設(shè)置有止回閥。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的配氣系統(tǒng)，其特征在于，壓縮空氣儲(chǔ)罐與第一分氣排之間的管道和/或第一分氣排與第二分氣排之間的管道上設(shè)置有過濾裝置。
5.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的配氣系統(tǒng)，其特征在于，氧氣匯流排、備用氧氣匯流排、氦氣匯流排、備用氦氣匯流排均包括至少一個(gè)進(jìn)氣口。
6.如權(quán)利要求5所述的配氣系統(tǒng)，其特征在于，第一分氣排與第二分氣排之間的管道上設(shè)置有流量控制器。
7.如權(quán)利要求6任一項(xiàng)所述的配氣系統(tǒng)，其特征在于，第三分氣排與第二分氣排之間的管道上設(shè)置有流量控制器和/或過濾裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的配氣系統(tǒng)，其特征在于，第四分氣排與第二分氣排之間的管道上設(shè)置有流量控制器/或過濾裝置。
9.如權(quán)利要求6-8任一項(xiàng)所述的配氣系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括氣體檢測裝置，所述氣體檢測裝置與所述混合氣罐通過管道連通，并在管道上設(shè)置有閥門。
10.一種盾構(gòu)作業(yè)配氣方法，其特征在于，采用權(quán)利要求8或9所述的配氣系統(tǒng)進(jìn)行配氣，包括如下步驟：