トンネル掘削機用スラリーシステムおよびポンプソリューション
数十メートル、あるいは数百メートルもの深さの地下トンネルでは、砂利や泥をスムーズに地上まで汲み上げるためには、非常に効率的な搬送装置が必要であり、安定性と詰まりがないことが重要な要素となる。.
TBMスラリーシステムとは何ですか？
トンネル掘削機の泥水搬送システムは、閉ループ式の泥水搬送システムです。その主な機能は、トンネル掘削機によって掘削された土砂を地表まで搬送し、掘削室内の圧力バランスを維持することです。.
この閉ループ式スラリー輸送システムでは、 スラリーポンプ これは重要な機器であり、極めて重要な役割を果たします。.
掘削室でカッターヘッドによって切削された掘削土は水と混ざり合い、スラリー（固液混合物）を形成する。スラリーポンプはこのスラリーをパイプラインを通して分離プラントへ輸送する。.
分離プラントで掘削土砂とスラリーが分離された後、スラリーポンプが浄化されたスラリーを掘削室に搬送します。浄化されたスラリーは掘削土砂と混合され、再び分離プラントに搬送されることで、閉ループが形成されます。.
トンネル掘削機（TBM）は、カッターヘッドを回転させて前方の土層を掘削します。掘削された土砂は水と混ざり合って泥状になり、分離プラントにポンプで送られます。.
同時に、TBM（トンネル掘削機）は油圧システムによって前進し、コンクリート製のライニングスラブを組み立ててトンネル壁を形成する。.
分離プラントは、掘削された土砂とスラリーを分離します。その後、スラリーポンプは浄化されたスラリーを掘削室に戻し、そこで再び掘削された土砂と混合され、閉ループシステムが形成されます。.
これらのシステムを連携して運用することで、TBMは効率的かつ安全なトンネル掘削を実現し、都市部の地下鉄、高速道路、その他の地下工事プロジェクトで広く利用されている。.
TBMにおけるスラリー循環の仕組みとは？
1. 発掘
TBM（トンネル掘削機）は、カッターヘッドで前方の土層を掘削し、掘削した土をスラリーポンプで送られてくるきれいな泥水と混合します。この泥水が運搬媒体となり、土砂を運搬可能な状態にします。.
2. スラリーのポンプ輸送
スラグを含むスラリーは、大口径の耐摩耗性パイプラインを通して分離プラントまで輸送されます。このプロセスでは通常、パイプラインの抵抗や高低差などを克服する必要があります。距離が長すぎる場合は、途中にブースターポンプステーションを追加することで、段階的な加圧を実現し、システムの安定性を向上させることができます。.
3. 分離プラント
掘削室から発生したスラリーは、最終的に地盤分離プラントに運ばれ、そこで振動スクリーン、ハイドロサイクロン、遠心分離機などの装置を用いてスラグとスラリーが分離される。.
4. 再循環
分離プラントで処理されたスラリーは、スラリーの密度、粘度などのパラメータが再利用基準を満たすように再調整され、その後、戻りパイプラインを通して掘削チャンバーに戻されます。.
TBM（トンネル掘削機）の泥水輸送に関する図面やプロジェクト仕様書はありますか？
それらを送ってください info@kingdagroup.com お客様のご要望に合わせたエンジニアリングソリューションと迅速な見積もりをご提供いたします。.
ブースターポンプステーション
ブースターポンプステーションは、トンネル掘削、特に超長距離パイプラインを通して泥水を輸送する際に広く使用されており、TBM（トンネル掘削機）の泥水システムに安定した圧力を供給する。.
Kingdaブースターポンプステーションは、給水ポンプ、吐出ポンプ、可変周波数モーター、変圧器、周波数変換器、制御盤、およびシールフラッシングブースターポンプユニットで構成されています。ポンプステーションの制御システムは、遠隔制御のためにTBM制御システムに接続されています。.
深さ90mの立坑からのTBMスラリー輸送の実例
実際の事例としては、深さ90メートルの立坑から高濃度の固形分を含むTBM（トンネル掘削機）用スラリーを汲み上げ、市の地下鉄プロジェクトにおいて歴史的な偉業を成し遂げました。.
私たちは、この地下鉄トンネル工事プロジェクトにおける泥水輸送システム全体の設計と開発を担当しました。このプロジェクトには、主に2つの課題がありました。
- 超長距離輸送
- 身長の大きな違い
これらの課題に対処するため、当社はキングダブースターポンプステーションを追加し、超長距離かつ大きな高低差のある場所でもスラリー輸送を可能にしました。 高圧スラリーポンプ 輸送システム全体にとって極めて重要な支援を提供した。.
標準的なスラリーポンプでは処理できないものを処理します
砂利ポンプ 比類のない耐摩耗性と耐腐食性を備えているため、過酷な条件下でも目詰まりすることなく長期間運転できます。また、通常のスラリーポンプでは搬送できない大径の固形物も搬送可能です。.
Kingdaの砂利ポンプは、大きなチャンネル設計と 目詰まり防止インペラ, 砂利や繊維を含む高固形分スラリーの効率的かつ円滑な輸送を保証し、TBMスラリーシステムにおいて非常に優れた性能を発揮します。.
私たちの ポンプのウェットエンド部品 高クロム合金製の耐摩耗性材料を採用しています。優れた耐摩耗性と耐腐食性により、鋭利な硬い物体からの衝撃に対する長期的な耐性を確保し、耐用年数を最大限に延ばし、運用コストを削減します。.
TBMスラリー輸送における主な課題
TBM（トンネル掘削機）のスラリー輸送設計に経験のあるエンジニアは、トンネルからスラリーを搬出する際に数多くの課題があることを知っています。土壌から掘削された固形物は、直径が大きいだけでなく、硬く不規則な形状をしているため、大きな摩擦が生じます。そのため、優れた耐摩耗性と目詰まり防止性能を備えたTBMポンプが必要となります。.
一般的に、地下トンネルは長く、地表からの標高差も大きいため、泥水の輸送距離が長くなります。そのため、トンネル掘削機（TBM）が停止することなく安定して前進できるよう、TBMポンプによる安定した圧力供給が必要となります。.
TBM（トンネル掘削機）の泥水輸送における4つの一般的な課題は以下のとおりです。
- 高濃度固形物： 固形分含有量の高いスラリーは、沈殿しやすいだけでなく、パイプやポンプを詰まらせる原因にもなる。.
- 摩耗： TBM（トンネル掘削機）によって削り取られた砂利や砂は、ポンプに深刻な摩耗を引き起こす。.
- 長距離輸送： 長距離輸送は、スラリー輸送システムの圧力と安定性に特別な要求を課す。.
- 連続運転： TBM（トンネル掘削機）の運行途中で停止すると、多大な経済的損失が生じる。そのため、TBMのスラリー輸送システムにとって、安定性と信頼性は最大の課題である。.
Kingda製スラリーポンプのTBM向け要件
高い耐摩耗性
Kingda社のエンジニアは、TBM（トンネル掘削機）の泥水の非常に高い摩耗性に対応するため、高クロム合金製の耐摩耗性・耐腐食性材料を開発しました。これにより、TBMの耐用時間を最大限に延ばし、機器の耐用年数を延長することが可能になります。.
高所対応能力
高い揚程は、スラリーをより遠くまで送液するのに十分な圧力を供給できる能力を意味し、これは長距離輸送において重要な指標となる。そして、安定した揚程を確保することはさらに重要である。.
目詰まりしない
Kingda社のエンジニアは、TBMスラリーポンプのインペラと流路設計を特別に最適化しました。優れた油圧性能と広い流路により、大径の固形物や長い繊維も詰まることなくスムーズに通過します。.
安定した動作
安定した運転は、プロジェクトの進捗とコスト管理を確保する上で極めて重要な要素です。ユーザーの運用コストを最小限に抑えるため、Kingdaはブースターポンプステーションを追加設置し、スラリー搬送システムの高い効率性と長期的な安定運転を確保しています。.
地下建設における応用
地下鉄トンネル
輸送距離が非常に長く、立坑が深い地下鉄トンネル工事においては、安定性と信頼性に優れたTBM（トンネル掘削機）用泥水輸送システムが不可欠な選択肢となる。.
ユーティリティトンネル
都市建設工事では、多くの公共施設用トンネルを同時に掘削する必要がある。これは、TBM（トンネル掘削機）の泥水輸送システムの安定性を試すだけでなく、高効率な輸送を実現し、プロジェクトの進捗を加速させることも求められる。.
鉄道トンネル
鉄道トンネルは通常、山岳地帯に掘削されるため、硬い砂利や大きな土砂が大きな課題となります。キングダTBMポンプは、こうした大径の固形物をスムーズに通過させることを可能にします。.
鉱山トンネル
鉱山操業においてトンネル掘削は不可欠であり、数百メートルもの深さの坑道を掘ることは、泥水輸送システムの耐摩耗性および耐腐食性に大きな負担をかける。.
TBMスラリー輸送システムの設計上の考慮事項
スラリー密度
TBMスラリーの密度は、TBMポンプとパイプラインの負荷、圧力、輸送効率に直接影響を与える重要なパラメータです。.
TBM（トンネル掘削機）のスラリー密度は、地層や含水率の変化に応じてリアルタイムで変化します。そのため、輸送システムの設計には、オンラインでの密度監視機能と、スラリー密度を自動的に調整する機能が不可欠です。.
粒子サイズ
粒子サイズは、TBMポンプの詰まり具合や搬送システムの摩耗率を決定する重要なパラメータである。.
TBMスラリーには、大量の砂利、小石、繊維状の不純物が含まれています。そのため、搬送システムを設計する際には、TBM砂利ポンプの最大固形物処理径と安定した搬送性能を考慮する必要があります。.
ヘッド計算
ポンプヘッド 計算は、スラリー輸送システム全体の核心部分です。水頭には、静水頭だけでなく摩擦水頭も含まれます。.
正確な揚程計算は、エネルギー消費量を削減するだけでなく、機器の耐用年数を延ばすことにもつながります。.
パイプラインの長さ
TBM（トンネル掘削機）プロジェクトでは、泥水の輸送距離は通常数キロメートルに及ぶ。このような長距離輸送と多数の曲がり角は、大きな摩擦損失をもたらす。.
輸送システムを設計する際には、パイプラインの経路を最適化して曲がりの数を最小限に抑える必要がある。また、適切なTBMポンプを選定し、長距離における摩擦損失に対応し、安定した圧力を維持できる十分な冗長性を確保する必要がある。.
あるいは、段階的な加圧を行うためのブースターポンプステーションを追加することで、個々のポンプへの負荷を軽減しつつ、安定したシステム流量を維持することができる。.
ポンプの信頼性が重要な理由とは？
ポンプの信頼性は極めて重要です。搬送システムの中核機器であるTBMポンプは、トンネル掘削機から発生する泥水を循環させる役割を担っています。TBMポンプの故障はプロジェクト全体を麻痺させ、掘削された岩石のトンネルからの搬出を妨げ、トンネル掘削作業の中断を余儀なくさせる可能性があります。.
TBM（トンネル掘削機）の稼働停止は、重大な経済的損失をもたらすだけでなく、トンネル工事全体のスケジュールにも影響を与えます。そのため、TBMポンプを選定する際には、その信頼性と安定性を慎重に検討する必要があります。.
Kingdaスラリーポンプの実用例
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