Rexroth A4VSG Axial Piston Variable Displacement Pump dalam Sistem Hidraulik TBM: Solusi Aplikasi Inovatif

1. Pendahuluan: Persyaratan Inti Sistem Hidraulik TBM

Dalam konstruksi terowongan modern, mesin pengeboran terowongan (TBM) berfungsi sebagai peralatan penting yang kinerjanya secara langsung menentukan efisiensi dan kualitas proyek.berfungsi sebagai "hati" dari TBM, kekuatan fungsi inti termasuk dorongan, cutterhead drive, dan ereksi segmen.Rexroth A4VSG seri piston aksial pompa perpindahan variabel telah menjadi sumber daya hidrolik yang disukai untuk produsen TBM global karena kinerja yang luar biasa dan keandalan.

Sejak dikembangkan pada pertengahan abad ke-20, teknologi pompa piston aksial telah menjadi komponen kunci yang tak tergantikan dalam sistem hidrolik bertekanan tinggi.Dibandingkan dengan pompa gigi tradisional dan pompa bilah, pompa piston aksial dengan pergeseran variabel menawarkan keuntungan yang signifikan termasuk tekanan kerja yang tinggi, efisiensi volumetrik,dan rentang penyesuaian aliran yang luas membuat mereka sangat cocok untuk aplikasi TBM yang menuntut.

2. Karakteristik Teknis Rexroth A4VSG Axial Piston Variable Displacement Pumps

2.1 Konsep desain inovatif

Seri Rexroth A4VSG memiliki desain pergeseran piston aksial tipe swashplate yang mencapai penyesuaian pergeseran tanpa langkah dengan mengubah sudut swashplate.Desain ini memungkinkan pompa untuk secara otomatis menyesuaikan aliran output sesuai dengan permintaan sistem sambil mempertahankan kecepatan rotasi konstanUntuk peralatan seperti TBM dengan beban yang sangat bervariasi,karakteristik ini dari piston aksial pompa perpindahan variabel secara signifikan meningkatkan efisiensi pemanfaatan energi.

2.2 Parameter Kinerja Utama

· Kisaran tekanan kerja: Maksimum 400 bar, operasi terus menerus pada 350 bar, memenuhi persyaratan hidrolik tekanan tinggi dari TBM

· Jangkauan pergeseran: 28-1000 ml/rev, mencakup kebutuhan daya untuk berbagai spesifikasi TBM

· Efisiensi volumetrik: Hingga 98%, meminimalkan kerugian energi

· Kontrol kebisingan: Desain piston dan slipper yang dioptimalkan menjaga kebisingan operasi di bawah 80 dB

2.3 Desain Peningkatan Keandalan

Mengatasi kebutuhan untuk operasi terus menerus di TBM, pompa piston aksial A4VSG menggabungkan beberapa teknologi peningkatan keandalan:

· Rumah besi cor nodular kekuatan tinggi dengan benturan dan resistensi getaran yang sangat baik

· Piston berlapis krom keras dan lubang silinder yang diolah khusus untuk ketahanan haus yang superior

· Pengaturan bantalan yang dioptimalkan memperpanjang umur layanan

· Antarmuka sensor suhu dan tekanan terintegrasi untuk pemantauan kondisi

3. Arsitektur Sistem Hidraulik TBM dan Posisi Aplikasi A4VSG

3.1 Komposisi sistem hidrolik TBM yang khas

Sistem hidrolik TBM modern biasanya terdiri dari subsistem berikut:

· Sistem dorongan utama: Menyediakan kekuatan propulsi ke depan

· Sistem penggerak cutterhead: Menghidupkan roda pemotong berputar

· Segmen sistem pemasangan: Mengontrol tepat manipulator pemasangan segmen

· Sistem Bantuan: Termasuk perekat, pengangkutan lumpur dan fungsi pendukung lainnya

Di antara subsistem ini, pompa piston aksial dengan perpindahan variabel terutama melayani sistem dorongan utama dan penggerak cutterhead yang memiliki permintaan daya tertinggi.

3.2 Solusi konfigurasi A4VSG khas untuk TBM

Solusi konfigurasi untuk pompa piston aksial A4VSG bervariasi sesuai dengan diameter TBM dan kondisi geologi:

Aku tidak tahu.Larutan TBM berdiameter kecil/sedang (di bawah φ6m):

· Sistem dorongan utama: 2 × A4VSG 250 pompa piston aksial dengan kontrol penginderaan beban

· Cutterhead drive: 1 × A4VSG 500 pompa piston aksial dengan kontrol daya konstan

· Total daya: Sekitar 500-800 kW

Aku tidak tahu.Larutan TBM berdiameter besar (di atas φ6m):

· Sistem dorongan utama: 4 × A4VSG 355 pompa piston aksial dengan kontrol tekanan zona

· Penggerak cutterhead: 2 × A4VSG 750 pompa piston aksial dengan frekuensi variabel + kontrol senyawa daya konstan

· Kekuatan total: 1200-2000 kW

4Keuntungan Teknis Utama Pompa Piston Aksial A4VSG di TBM

4.1 Kontrol kekuatan dorongan yang tepat

Propulsi TBM membutuhkan penyesuaian waktu nyata kekuatan dorongan dan kecepatan sesuai dengan kondisi geologi.Pompa piston aksial A4VSG yang dilengkapi dengan kontrol proporsional elektronik (kontrol HD) atau kontrol penginderaan beban (kontrol DA) memungkinkan:

· Keakuratan kecepatan propulsi hingga 0,1 mm/s

· Penyesuaian tekanan independen untuk beberapa kelompok silinder

· Koreksi penyimpangan otomatis untuk menjaga presisi sumbu terowongan

4.2 Pencocokan Daya yang Efisien

Sistem pompa perpindahan tetap tradisional membuang energi yang signifikan selama operasi TBM beban rendah.Pompa piston aksial A4VSG dengan pergeseran variabel dicapai melalui kontrol daya konstan atau kontrol penginderaan beban:

· Lebih dari 30% penghematan energi

· Menurunkan kenaikan suhu minyak hidrolik, memperpanjang masa pakai cairan

· Mengurangi beban sistem pendingin

4.3 Kemampuan beradaptasi dengan geologi yang kompleks

Untuk kondisi geologi yang berbeda (tanah lunak, kerikil, batu, dll.), Pompa piston aksial A4VSG dapat menyesuaikan parameter operasi dengan cepat:

· Lapisan tanah lunak: Tekanan rendah, mode aliran tinggi

· Strata batuan keras: Tekanan tinggi, aliran rendah

· Strata campuran: Otomatis beralih modus

5Teknologi Kontrol Cerdas untuk A4VSGPompa piston aksial

5.1 Integrasi Sistem Kontrol Elektronik

Pompa piston aksial A4VSG modern dapat mengintegrasikan beberapa opsi kontrol elektronik:

· Kontrol solenoid proporsional: Memungkinkan penyesuaian perpindahan yang tepat

· Antarmuka bus CAN: Sambungan lancar dengan sistem kontrol utama TBM

· Antarmuka pemantauan kondisi: Umpan balik waktu nyata dari parameter operasi pompa

5.2 Fungsi Diagnosis Kesalahan Cerdas

Dengan memantau parameter utama pompa piston aksial, peringatan kesalahan dini dapat dicapai:

· Sensor getaran mendeteksi kondisi bantalan

· Analisis tekanan pulsa mengidentifikasi keausan piston

· Pemantauan suhu memprediksi umur segel

5.3 Aplikasi Teknologi Kembar Digital

Membandingkan data operasi pompa piston aksial A4VSG dengan model digital memungkinkan:

· Prediksi tren penurunan kinerja

· Penilaian sisa kehidupan

· Penentuan waktu pemeliharaan yang optimal

6. Kasus Aplikasi Teknik Tipikal

6.1 Kasus 1: Proyek Terowongan Metro Perkotaan

Parameter proyek:

· Diameter TBM: 6,28 m

· Panjang terowongan: 3,2 km

Kondisi geologi: Pergantian lapisan tanah lunak dan kerikil

Konfigurasi sistem hidrolik:

· Dorongan utama: 3 × A4VSG 355 pompa piston aksial

· Penggerak cutterhead: 2 × A4VSG 500 pompa piston aksial

Hasil operasi:

· Tingkat rata-rata uang muka mencapai 12 m/hari

· Tidak ada kegagalan sistem hidrolik

· 28% penghematan energi dibandingkan dengan sistem konvensional

6.2 Kasus 2: Proyek Terowongan Sungai

Tantangan proyek:

· Tekanan air tinggi (0,6 MPa)

· Pengeboran terowongan jarak jauh (5,8 km)

· Geologi yang kompleks (tanah lunak, zona retakan batuan)

Solusi:

· Desain redundant menggunakan pompa piston aksial A4VSG

· Konfigurasi sistem kompensasi tekanan cerdas

· Pelaksanaan pemantauan kondisi jarak jauh

Prestasi proyek:

· Menetapkan rekor awal bulanan 456 meter

· Keandalan sistem hidrolik mencapai 99,98%

· Menerima penghargaan inovasi teknologi pemilik

7. Panduan pemeliharaan dan pemecahan masalah

7.1 Titik pemeliharaan rutin

Untuk memastikan kinerja pompa piston aksial A4VSG yang optimal dalam aplikasi TBM:

· Periksa kebersihan cairan setiap 500 jam (ISO 4406 18/16/13)

· Periksa filter hisap pompa setiap 1000 jam

· Uji efisiensi volumetrik pompa setiap 2000 jam

· Periksa secara teratur keselarasan kopling dan getaran pipa

7.2 Penyelesaian Masalah Umum

Aku tidak tahu.Masalah 1: Aliran output yang tidak cukupAku tidak tahu.
Penyebab yang mungkin:

· Mekanisme penyesuaian swashplate melekat

· Tekanan kontrol yang tidak cukup

· Pakaian piston

Solusi:

· Periksa tekanan sirkuit kontrol

· Uji kebebasan gerakan swashplate

· Mengukur jarak bebas piston/blok silinder

Aku tidak tahu.Masalah 2: Kebisingan yang tidak normalAku tidak tahu.
Penyebab yang mungkin:

· Kavitasi karena hisap yang tidak cukup

· Mempunyai kerusakan

· Pakaian slipper piston

Solusi:

· Periksa filter hisap

· Spektrum getaran monitor bantalan

· Pisahkan untuk memeriksa pasangan gesekan kritis

8. Tren Pembangunan Masa Depan dan Prospek Teknologi

8.1 Arah Pengembangan Teknologi Pompa Piston Aksial

· Tekanan nominal yang lebih tinggi: Tujuan operasi 450 bar terus menerus

· Kontrol adaptif cerdas: Optimasi parameter belajar sendiri berdasarkan kondisi operasi

· Aplikasi bahan baru: Piston keramik, bantalan komposit, dll.

· Desain yang lebih kompak: 30% kepadatan daya yang lebih tinggi

8.2 Inovasi Sistem Hidraulik TBM

· Sistem tenaga hibrida: Pompa piston aksial gabungan dan drive silinder listrik

· Teknologi pemulihan energi: Menggunakan A4VSG dalam mode motor untuk memulihkan energi pengereman

· Sistem elektro-hidraulik lengkap: Menghilangkan hidraulik pilot dengan kontrol elektronik lengkap

9Kesimpulan

Rexroth A4VSG pompa piston aksial pergeseran variabel telah menjadi komponen daya inti dalam sistem hidrolik TBM modern karena efisiensi tekanan tinggi, kontrol cerdas,dan daya tahan yang handalMelalui desain yang dioptimalkan dan aplikasi teknologi kontrol cerdas,A4VSG tidak hanya memenuhi persyaratan operasional TBM yang ketat tetapi juga menunjukkan kinerja yang luar biasa dalam penghematan energi dan pemeliharaan cerdas.

Seiring pembangunan terowongan berkembang menuju proyek yang lebih dalam, lebih panjang, dan lebih kompleks secara geologis,teknologi pompa piston aksial akan terus berinovasi untuk menyediakan TBM dengan solusi daya yang lebih kuat dan cerdasSebagai pemimpin global dalam teknologi hidrolik, Rexroth tetap berkomitmen untuk memajukan pengembangan pompa piston aksial, mendorong sistem hidrolik TBM menuju efisiensi yang lebih tinggi, kecerdasan,dan keberlanjutan lingkungan.