CN103148771B - 一种tbm滚刀磨损实时监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电感式位移传感器的TBM滚刀磨损量实时监测装置。其特征在于：电感式位移传感器安装在传感器基座内，引线插头连接在电感式位移传感器上，传感器基座内部空隙用AB胶填充。氧化锆保护套和传感器基座安装在传感器定位套中，传感器定位套沟槽中安装有防水橡胶圈。氧化锆保护套与传感器定位套之间用小防水橡胶垫圈密封，氧化锆保护套与传感器基座之间用大防水橡胶垫圈密封。传感器定位套安装进刀盘筋板与刀座侧面中间的圆孔，传感器基座用螺栓与刀盘筋板固定为一体。电感式位移传感器检测的滚刀磨损量信号经信号变送器处理后，用无线方式传输。本发明可以适应滚刀工作的恶劣环境，实现对滚刀磨损量的实时监测。

Description

一种TBM滚刀磨损实时监测装置

技术领域

本发明属于大型施工设备的检测技术，具体设计一种应用于TBM施工中对盘型滚刀磨损量进行在线监测的装置。

背景技术

TBM是进行隧道、地铁建设的大型装备。滚刀作为TBM掘进破岩的切割工具，其磨损会造成掘进受阻，掘进效率变低，也会影响TBM施工的质量。同时，由于TBM工作在地下，滚刀与岩石接触，粉尘比较严重，并且主机舱，刀盘，滚刀被岩土介质和地下水包围，对激光、红外线、超声波信号干扰很大，导致滚刀的监测难度很大。

目前对滚刀的监测方法主要有停机检查法，阈值检测法和掘进参数估计法。停机检查法，在停机状态下由施工人员进入刀盘部位进行检查以及实施操作，检查方式虽然直观，但是工作量大；阈值检测法，其主要用添加剂判断刀具磨损状态，但是这种方法只能在刀具磨损量到达一定程度时才能有效，不能实现对滚刀的磨损状态实时监测；掘进参数估计法，其主要是有理想地质条件是掘进参数的经验曲线或由半经验公式得到估算值，预测滚刀的磨损量，与滚刀的工作环境有较大的关系，缺乏普适性，并且误差率极大。所以施工中实时监测滚刀的磨损程度，已成为国外掘进装备生产商竞相开发的关键技术之一。

综上所述，针对大型全断面掘进装备工作效率和安全运行的行业需求，研究开发TBM滚刀磨损状态安全监测技术，已成为掘进装备工程中亟待解决的问题，本发明提出了一种解决上述难题的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种实时监测TBM盘型滚刀状态的传感装置。

本发明是基于电感式位移传感器TBM盘型滚刀磨损量在线监测装置，由传感器定位套，螺栓，传感器基座，电感式位移传感器，AB胶，氧化锆保护套，引线插头，防水橡胶圈，大防水橡胶垫圈，小防水橡胶垫圈，信号变送器，无线发送模块，无线接收模块组成。

本发明公开了一种基于电感式位移传感器的TBM滚刀磨损量实时监测装置。其特征在于：电感式位移传感器安装在传感器基座内，引线插头连接在电感式位移传感器上，传感器基座内部空隙用AB胶填充。氧化锆保护套和传感器基座安装在传感器定位套中，传感器定位套沟槽中安装有防水橡胶圈。氧化锆保护套与传感器定位套之间用小防水橡胶垫圈密封，氧化锆保护套与传感器基座之间用大防水橡胶垫圈密封。传感器定位套安装进刀盘筋板与刀座侧面中间的圆孔，传感器基座用螺栓与刀盘筋板固定为一体。电感式位移传感器检测到的滚刀磨损量信号经信号变送器处理后，用无线方式传输。本发明可以适应滚刀工作的恶劣环境，实现对滚刀磨损量的实时监测。

所述传感器基座用于安装传感器，使其便于拆装，并对传感器有一定的保护作用。

所述电感式位移传感器用于测量滚刀刀刃面到传感器的距离信号，并转换成对应电压信号。

所述传感器定位套头部带有卡口用于固定氧化锆保护套，对传感器起保护作用。

所述的氧化锆保护套介于电感式位移传感器与滚刀之间，用于防止岩石碎屑与传感器发生刮蹭，损坏传感器，影响测量结果；隔绝侧面金属基座对传感器的干扰。

所述的防水橡胶圈，大防水橡胶垫圈，小防水橡胶垫圈，用于防止水浸入传感器定位套内引起漏电，并减少震动损伤接触部件。

所述的信号变送器由电压调理电路、A/D转换模块和微处理器组成，用于将传感器输出的模拟电压信号转化成为直接反映滚刀磨损量的数字信号。

本发明的特点及有益效果是，电感式位移传感器测量距离属于对金属表面的非接触式位移测量，不受岩渣泥浆的影响，可以适应滚刀工作的恶劣环境，实时监测挖掘滚刀的磨损状态。通过本发明，操作人员可以及时掌握施工中滚刀的运行情况，有效保障掘进的可靠性。

图1，为传感器安装结构图。

图2，为系统信号传送流程图。

具体实施方式

以下结合附图并通过具体实施例对本发明的结构做进一步说明。需说明的是本实例是叙述性的，而不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种TBM滚刀磨损实时监测装置，其结构由刀盘筋板1，刀座2，滚刀3，螺栓4，传感器定位套5，传感器基座6，AB胶7，引线插头8，电感式位移传感器9，防水橡胶圈10，大防水橡胶垫圈11，氧化锆保护套12，小防水橡胶垫圈13组成(如图1)；信号传送流程图由信号变送器14，无线发射模块15，无线接收模块16，TBM主控室组成(如图2)。电感式位移传感器9非接触式测量滚刀3刀刃金属面与传感器传感面之间的距离，传感器的分辨率可以做到0.1mm。电感式位移传感器9安装在传感器基座6内，引线插头8连接在电感式位移传感器9上，电感式位移传感器9头部加盖氧化锆保护套12隔绝岩粉泥浆，且防止侧面的金属基座对传感器产生干扰信号。传感器定位套5沟槽中设有防水橡胶圈10；氧化锆保护套12与传感器定位套5之间用小防水橡胶垫圈13密封，氧化锆保护套12与传感器基座6之间用大防水橡胶垫圈11密封。传感器基座6通过螺栓4固定在刀盘筋板1上。传感器定位套5安装入刀盘筋板1和刀座2侧面中间的圆孔中，并用电焊将其固定在刀盘筋板1和刀座2上，刀座2焊接在刀盘上。

安装在传感器基座6内的电感式位移传感器9通过磁场感应与滚刀3刀刃面的距离，输出反映滚刀磨损量信息的模拟电压信号。电压调理电路将模拟电压信号调理为能满足A/D量程和转换精度要求的模拟信号。A/D转换电路将调理电路输出的模拟信号量化为数字信号，微处理器对数字信号进行运算处理，使信号能直接反应滚刀的磨损量。微处理器输出信号传送至无线发送模块15发出，然后由无线接收模块16实时接收，再传送至TBM主控舱。

无线发送模块15安装于刀盘的背面，无线接收模块16安装在TBM前盾表面，都用高强度工程塑料盒保护，为了克服岩土介质和水对无线电波屏蔽作用，无线发送和接收模块各安装了四个，保证了信号的有效传送。无线接收模块16接收的测量信号可以直接通过电缆传入TBM主控室进行信号处理，完成对滚刀磨损量的测量和信号传输。

Claims (5)

1.一种TBM滚刀磨损实时监测装置，由传感器定位套，螺栓，传感器基座，引线插头，电感式位移传感器，防水橡胶圈，大防水橡胶垫圈，氧化锆保护套，小防水橡胶垫圈，信号变送器，无线发送模块，无线接收模块组成，其特征在于：电感式位移传感器(9)安装在传感器基座(6)内，引线插头(8)连接在电感式位移传感器(9)上，传感器基座(6)内部空隙用AB胶(7)填充；氧化锆保护套(12)和传感器基座(6)安装在传感器定位套(5)中，传感器定位套(5)沟槽中安装有防水橡胶圈(10)；氧化锆保护套(12)与传感器定位套(5)之间用小防水橡胶垫圈(13)密封，氧化锆保护套(12)与传感器基座(6)之间用大防水橡胶垫圈(11)密封；传感器定位套安装进刀盘筋板(1)与刀座(2)侧面中间的圆孔，传感器基座(6)用螺栓(4)与刀盘筋板(1)固定为一体；电感式位移传感器(9)检测到的滚刀(3)的磨损量信号经信号变送器(14)处理后，由安装在刀盘背面的无线发送模块(15)发送，由安装在TBM前盾的无线接收模块(16)接收，送入TBM主机舱。

2.按照权利要求1所述的一种TBM滚刀磨损实时监测装置，其特征是所述TBM滚刀磨损量实时监测装置，通过电感式位移传感器(9)测量滚刀(3)磨损前后的距离变化来实现滚刀磨损量的实时监测。

3.按照权利要求1所述的一种TBM滚刀磨损实时监测装置，其特征是所述氧化锆保护套(12)介于电感式位移传感器(9)与滚刀(3)之间。

4.按照权利要求1所述的一种TBM滚刀磨损实时监测装置，其特征是所述信号变送器(14)由电压调理电路、A/D转换模块和微处理器组成。

5.按照权利要求1所述的一种TBM滚刀磨损实时监测装置，其特征是所述无线发送模块(15)和无线接收模块(16)，各四个，每个间隔90度。