Schlammsysteme und Pumpenlösungen für Tunnelbohrmaschinen
In unterirdischen Tunneln, die Dutzende oder sogar Hunderte von Metern tief sind, erfordert die Fähigkeit, Kies und Schlamm reibungslos an die Oberfläche zu pumpen, hocheffiziente Förderanlagen, wobei Stabilität und Verstopfungsfreiheit Schlüsselfaktoren sind.
Was ist ein TBM-Slurry-System?
Das Schlammfördersystem der Tunnelbohrmaschine ist ein geschlossenes Schlammtransportsystem. Seine Hauptfunktion besteht darin, das von der Tunnelbohrmaschine geförderte Aushubmaterial an die Oberfläche zu transportieren und den Druckausgleich in der Bohrkammer aufrechtzuerhalten.
In diesem geschlossenen Schlammtransportsystem Schlammpumpe ist ein wichtiges Ausrüstungsteil und spielt eine entscheidende Rolle.
Das vom Schneidkopf in der Abbaukammer abgetragene Material vermischt sich mit Wasser zu einer Schlammmischung (einem Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch). Die Schlammpumpe transportiert diese Schlammmischung durch Rohrleitungen zur Trennanlage.
Nachdem die Trennanlage das Aushubmaterial von der Suspension getrennt hat, transportiert die Suspensionspumpe die gereinigte Suspension zurück in die Abbaukammer. Dort vermischt sie sich mit dem Aushubmaterial und wird anschließend zurück zur Trennanlage gefördert, wodurch ein geschlossener Kreislauf entsteht.
Die Tunnelbohrmaschine (TBM) dreht ihren Schneidkopf, um die vor ihr liegende Bodenschicht zu durchtrennen. Das Aushubmaterial vermischt sich mit Wasser zu einer Suspension, die anschließend zur Trennanlage gepumpt wird.
Gleichzeitig fährt die Tunnelbohrmaschine mithilfe eines Hydrauliksystems vorwärts und fügt Betonauskleidungsplatten zur Tunnelwand zusammen.
Die Trennanlage trennt das Aushubmaterial von der Schlammflüssigkeit. Anschließend befördert die Schlammpumpe die gereinigte Schlammflüssigkeit zurück in die Aushubkammer, wo sie sich wieder mit dem Aushubmaterial vermischt und so ein geschlossener Kreislauf entsteht.
Durch das koordinierte Zusammenwirken dieser Systeme ermöglicht die Tunnelbohrmaschine einen effizienten und sicheren Tunnelvortrieb und wird daher häufig bei U-Bahnen, Autobahnen und anderen unterirdischen Bauprojekten eingesetzt.
Wie funktioniert die Schlammzirkulation in TBM?
1. Ausgrabung
Die Tunnelbohrmaschine (TBM) hebt mit einem Schneidkopf die Bodenschicht vor sich ab und vermischt den abgetragenen Boden mit einer sauberen Schlammsuspension, die von einer Schlammpumpe zugeführt wird. Die Schlammsuspension dient als Transportmedium und macht den Boden transportfähig.
2. Schlammpumpen
Die schlackenhaltige Suspension wird über verschleißfeste Rohrleitungen mit großem Durchmesser zur Trennanlage transportiert. Dieser Prozess erfordert üblicherweise die Überwindung von Strömungswiderständen, Höhenunterschieden usw. Bei zu großen Entfernungen kann eine Druckerhöhungsstation in der Mitte der Rohrleitung installiert werden, um eine segmentierte Druckbeaufschlagung zu erreichen und die Systemstabilität zu verbessern.
3. Trennanlage
Der in der Aushubkammer entstehende Schlamm wird schließlich zur Bodenaufbereitungsanlage transportiert, wo Schlacke und Schlamm mithilfe von Geräten wie Vibrationssieben, Hydrozyklonen und Zentrifugen getrennt werden.
4. Rezirkulation
Die in der Trennanlage aufbereitete Suspension wird erneut angepasst, um die Suspensionsdichte, Viskosität und andere Parameter an die Standards für die Wiederverwendung anzupassen, und anschließend über die Rücklaufleitung in die Baugrube zurückgeführt.
Liegen Zeichnungen oder Projektspezifikationen für den TBM-Suspensionstransport vor?
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Kiespumpe
- Auslassdurchmesser (mm): 100 ~ 400
- Kapazität (m³/h): 36 ~ 5994
- Kopf (m): 3,5 ~ 90
Hochdruck-Schlammpumpe
- Auslassdurchmesser (mm): 100 ~ 400
- Kapazität (m³/h): 60 ~ 6000
- Kopf (m): 10 ~ 85
Tauch-Schlammpumpe
- Auslassdurchmesser (mm): 50 ~ 350
- Kapazität (m³/h): 30 ~ 3500
- Kopf (m): 10 ~ 85
Druckerhöhungsstation
Druckerhöhungsstationen werden häufig beim Tunnelbau eingesetzt, insbesondere zum Transport von Schlamm durch ultralange Rohrleitungen, um einen stabilen Druck im Schlammsystem der Tunnelbohrmaschine zu gewährleisten.
Die Kingda-Druckerhöhungsanlage umfasst eine Speisepumpe, eine Förderpumpe, einen Frequenzumrichter, einen Transformator, einen Frequenzumrichter, einen Schaltschrank und eine Dichtungsspülpumpe. Das Steuerungssystem der Pumpstation ist zur Fernsteuerung mit dem TBM-Steuerungssystem verbunden.
Realistischer TBM-Suspensionstransport aus einem 90 m tiefen Schacht
In einem realen Beispiel pumpten wir TBM-Suspension mit hohem Feststoffgehalt aus einem 90 Meter tiefen Schacht und schrieben damit Geschichte für das U-Bahn-Projekt der Stadt.
Wir waren für die Planung und Entwicklung des gesamten Schlammtransportsystems für dieses U-Bahn-Tunnelprojekt verantwortlich. Dieses Projekt stellte uns vor zwei große Herausforderungen:
- Ultralangstreckentransport
- Signifikante Höhenunterschiede
Um diese Herausforderungen zu bewältigen, haben wir die Kingda-Druckerhöhungsstation hinzugefügt, die den Schlammtransport über extrem lange Strecken und mit erheblichen Höhenunterschieden ermöglicht. Unsere Hochdruck-Schlammpumpe leistete entscheidende Unterstützung für das gesamte Transportsystem.
Was herkömmliche Schlammpumpen nicht bewältigen können
Kiespumpen Sie zeichnen sich durch eine unübertroffene Abrieb- und Korrosionsbeständigkeit aus und ermöglichen so einen langfristigen Betrieb unter rauen Bedingungen ohne Verstopfung. Sie können Feststoffe mit großem Durchmesser fördern, die mit herkömmlichen Schlammpumpen nicht transportiert werden können.
Kingda-Kiespumpen zeichnen sich durch ein großvolumiges Kanaldesign und eine Verstopfungsfreies Laufrad, gewährleistet einen effizienten und reibungslosen Transport von hochfeststoffhaltigen Schlämmen, die Kies und Fasern enthalten, und eignet sich hervorragend für TBM-Schlammsysteme.
Unser Pumpen-Nassteilteile Es werden hochchromhaltige, abriebfeste Werkstoffe eingesetzt. Ihre überlegene Abrieb- und Korrosionsbeständigkeit gewährleistet eine langfristige Beständigkeit gegen Einwirkungen von scharfen, harten Feststoffen, maximiert die Lebensdauer und senkt die Betriebskosten.
Wichtigste Herausforderungen beim TBM-Suspensionstransport
Ingenieure mit Erfahrung in der Konstruktion von Tunnelbohrmaschinen-Suspensionstransporten wissen, dass die Förderung von Suspensionen aus Tunneln zahlreiche Herausforderungen mit sich bringt. Die aus dem Boden ausgehobenen Feststoffe sind nicht nur groß im Durchmesser, sondern auch hart und unregelmäßig geformt, wodurch sie erhebliche Reibung erzeugen. Dies erfordert TBM-Pumpen mit ausgezeichneter Verschleißfestigkeit und Verstopfungsresistenz.
Typischerweise sind unterirdische Tunnel lang und weisen erhebliche Höhenunterschiede zur Erdoberfläche auf, was zu langen Transportwegen für die Bohrspülung führt. Daher müssen die Pumpen der Tunnelbohrmaschine einen stabilen Druck gewährleisten, damit die Maschine ohne Ausfallzeiten kontinuierlich vorrücken kann.
Hier sind vier häufige Herausforderungen beim Transport von TBM-Suspensionen:
- Hohe Feststoffkonzentration: Schlämme mit hohem Feststoffgehalt setzen sich nicht nur leicht ab, sondern verstopfen auch Rohre und Pumpen.
- Abrasiver Verschleiß: Der von der Tunnelbohrmaschine aufgewirbelte Kies und Sand verursacht starken Abrieb an den Pumpen.
- Ferntransport: Der Ferntransport stellt besondere Anforderungen an den Druck und die Stabilität des Güllefördersystems.
- Kontinuierlicher Betrieb: Ausfallzeiten der TBM während der Fahrt führen zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten; Stabilität und Zuverlässigkeit sind die größten Herausforderungen für TBM-Suspensionstransportsysteme.
Anforderungen an die Kingda-Schlammpumpe für TBM
Hohe Verschleißfestigkeit
Die Ingenieure von Kingda haben ein verschleiß- und korrosionsbeständiges Material aus einer hochchromhaltigen Legierung speziell für die stark abrasive Natur der TBM-Suspension entwickelt, das die Verschleißzeit der TBM maximiert und die Lebensdauer der Ausrüstung verlängert.
Hohe Förderleistung
Eine hohe Förderhöhe der Pumpe bedeutet die Fähigkeit, ausreichend Druck für das Fördern von Schlamm über größere Entfernungen zu erzeugen, was ein wichtiger Indikator für den Transport über lange Strecken ist. Noch wichtiger ist jedoch eine stabile Förderhöhe.
Verstopfungsfrei
Die Ingenieure von Kingda haben das Laufrad und den Strömungskanal der TBM-Schlammpumpe speziell optimiert. Dank ihrer hervorragenden hydraulischen Leistung und des breiten Strömungskanals können Feststoffe mit großem Durchmesser und lange Fasern problemlos und ohne Verstopfungen durchfließen.
Stabiler Betrieb
Ein stabiler Betrieb ist entscheidend für den Projektfortschritt und die Kostenkontrolle. Um die Betriebskosten für den Anwender zu minimieren, hat Kingda eine Druckerhöhungsstation installiert, die einen hocheffizienten und langfristig stabilen Betrieb des Schlammfördersystems gewährleistet.
Anwendungen im Untertagebau
U-Bahn-Tunnelbau
Beim U-Bahn-Tunnelbau, wo die Transportstrecke extrem lang und die Schächte tief sind, ist ein stabiles und zuverlässiges TBM-Suspensionstransportsystem unerlässlich.
Versorgungstunnel
Bei städtischen Bauprojekten müssen zahlreiche Versorgungstunnel gleichzeitig ausgehoben werden. Dies stellt nicht nur die Stabilität des TBM-Suspensionsfördersystems auf die Probe, sondern erfordert auch einen hocheffizienten Transport und eine Beschleunigung des Projektfortschritts.
Eisenbahntunnel
Eisenbahntunnel werden typischerweise in Berge gegraben, wo harter Kies und große Gesteinsbrocken eine erhebliche Herausforderung darstellen. Die Kingda-TBM-Pumpe ermöglicht es, diese Feststoffe mit großem Durchmesser problemlos zu passieren.
Bergwerksstollen
Das Ausheben von Tunneln ist bei Bergbauarbeiten unerlässlich, und das Graben von Hunderten von Metern tiefen Schächten stellt eine große Belastung für die Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit von Schlammtransportsystemen dar.
Überlegungen zur Auslegung des TBM-Suspensionstransportsystems
Schlammdichte
Die Dichte der TBM-Suspension ist ein entscheidender Parameter, der sich direkt auf die Belastung, den Druck und die Transporteffizienz der TBM-Pumpe und der Rohrleitung auswirkt.
Die Dichte der TBM-Suspension ändert sich in Echtzeit aufgrund von Variationen in der Gesteinsformation und im Wassergehalt. Daher muss die Auslegung des Transportsystems eine Online-Dichteüberwachung und die Möglichkeit zur automatischen Anpassung der Suspensionsdichte umfassen.
Partikelgröße
Die Partikelgröße ist ein entscheidender Parameter, der darüber entscheidet, ob eine TBM-Pumpe verstopft und wie hoch der Verschleiß des Fördersystems ist.
Die TBM-Suspension enthält einen hohen Anteil an Kies, Geröll und faserigen Verunreinigungen. Daher müssen bei der Auslegung eines Fördersystems der maximale Feststoffdurchsatzdurchmesser und die stabile Förderleistung der TBM-Kiespumpe berücksichtigt werden.
Kopfberechnung
Pumpenkopf Die Berechnung ist der Kern des gesamten Schlammtransportsystems. Die Förderhöhe umfasst nicht nur die statische Förderhöhe, sondern auch die Reibungsförderhöhe.
Eine genaue Berechnung der Förderhöhe der Pumpe kann nicht nur den Energieverbrauch senken, sondern auch die Lebensdauer der Anlage verlängern.
Rohrleitungslänge
Bei TBM-Projekten erstrecken sich die Transportstrecken für die Bohrschlammmischung typischerweise über mehrere Kilometer. Diese langen Strecken und die zahlreichen Krümmungen führen zu erheblichen Reibungsverlusten.
Bei der Planung des Transportsystems sollte die Rohrleitungstrassenführung optimiert werden, um die Anzahl der Krümmungen zu minimieren. Es sollte eine geeignete TBM-Pumpe ausgewählt werden, die über ausreichende Redundanz verfügt, um Reibungsverluste über lange Strecken auszugleichen und einen stabilen Druck aufrechtzuerhalten.
Alternativ kann eine Druckerhöhungsstation zur stufenweisen Druckbeaufschlagung hinzugefügt werden, wodurch die Belastung der einzelnen Pumpen reduziert und gleichzeitig ein stabiler Systemdurchfluss aufrechterhalten wird.
Warum ist die Zuverlässigkeit von Pumpen wichtig?
Die Zuverlässigkeit der Pumpe ist von höchster Bedeutung. Als Kernkomponente des Fördersystems ist die TBM-Pumpe für die Zirkulation des Förderschlamms aus der Tunnelbohrmaschine verantwortlich. Ein Ausfall der TBM-Pumpe kann das gesamte Projekt lahmlegen, den Abtransport des Aushubmaterials aus dem Tunnel verhindern und den Tunnelvortrieb zum Erliegen bringen.
Ausfallzeiten der Tunnelbohrmaschine (TBM) führen nicht nur zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten, sondern beeinträchtigen auch den gesamten Zeitplan des Tunnelprojekts. Daher müssen Zuverlässigkeit und Stabilität der TBM-Pumpe bei deren Auswahl sorgfältig berücksichtigt werden.
Kingda Schlammpumpe – Anwendungsbeispiele
Zu den Kooperationsprojekten von Kingda gehören kundenspezifische Pumpen für Baggerschiffe, den Bergbau, den Tunnelbau und die Entschwefelung, die Leistung und Effizienz in verschiedenen Branchen steigern.
Ein Projekt für einen extrem tiefen Lüftungsschacht, das einen stabilen Schlammtransport unter Bedingungen mit hoher Förderhöhe und hohem Feststoffgehalt erfordert.
Ein Tiefbauprojekt für einen U-Bahn-Schacht, das das Pumpen von Schlamm über große Entfernungen mit hoher Förderhöhe unter hohem Druck und abrasiven Bedingungen erfordert, um den Tunnelvortrieb zu unterstützen.
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Kingda hat sich zum Ziel gesetzt, die besten Lösungen für den Flüssigkeitstransfer anzubieten.
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