CN211235413U - 用于隧道掘进机的齿轮油状态在线检测装置 - Google Patents

Abstract

用于隧道掘进机的齿轮油状态在线检测装置，本实用新型通过外置下位机，使其通过内部油路管道与主驱动齿轮油箱连接，防护机箱内部的电机带动泵提供动力，将传感器的传感探头直接连接在系统管路上，在掘进的时候可以随时检测，省略了繁琐的操作程序，避免了外界的附加污染，因而检测速度快，成本低，测量结果更能代表系统油液的真实污染状况，根据齿轮油中各项参数的变化来判定或预测隧道掘进机主驱动运行工况和状态，消除了人为不确定因素，取样和检测持续同时进行，不会影响隧道掘进机正常掘进，从而有效及时避免故障的发生，且通过防护机箱隔离保护传感器检测装置和信号采集装置等精密元件，有效保证隧道掘进机的正常运行，减少参数错误，提高检测精确度。

Description

用于隧道掘进机的齿轮油状态在线检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种隧道掘进机齿轮油检测系统，更具体地说，尤其涉及一种用于隧道掘进机的齿轮油状态在线检测装置。

背景技术

随着隧道掘进机在国内的广泛运用，由于存在体积庞大、结构复杂、工况恶劣等特点，保证隧道掘进机运行过程中的可靠性成为一大难题；对于隧道掘进机来说，异常故障的产生，绝大部分是由于早期的润滑不良和异常磨损造成的，因此通过提取分析驱动箱内的齿轮油的各项指标参数来准确获取隧道掘进机主轴承的润滑和磨损等各项参数信息，从而实现准确评估主轴承的健康状况和实际寿命，国内现行的方法是隧道掘进机在掘进一定里程或者时间阶段后，对其齿轮油进行取样，去检验中心检测分析；齿轮油离线检测的特点及国内快递行业现状，导致致使检测周期长，不能实时反映设备的润滑运行状况；另外，测试过程中污染侵入环节较多，对采集的油样处理会造成大量的信息损失和对实验操作员个人的经验和水平依赖比较大等问题，不利于隧道掘进机故障的早期诊断和预防。

而隧道掘进机作为隧道掘进，岩石开凿的主要设备，首先地底环境未知，有硬岩，软沙，地下水等复杂施工条件，其次工作环境差：粉尘较大，高度潮湿，亦不利于齿轮油的在线检测，会对检测设备造成参数误差，甚至损坏检测设备。

实用新型内容

本实用新型针对上述缺点对现有技术进行改进，提供一种隧道掘进机齿轮油在线智能检测系统，在隧道掘进机掘进的情况下，通过传感器对油箱中的齿轮油的理化、污染、磨损性能参数进行连续不间断的原位监测，根据所监测的齿轮油参数变化来判定或预测主轴承内外圈、滚珠、减速机齿轮轴及密封圈等隧道掘进机内部精密部件的运行状态，诊断异常部件，实现实时监控到隧道掘进机主驱动，且通过防护机箱对传感器进行与外界环境的隔离和防护，可以保证隧道掘进机的正常运行，从而延长隧道掘进机的拆机检查周期，提高工程的施工效率，并降低设备的运行维保成本，减少在掘进过程中因主驱动部件损坏所带来不必要的损失，技术方案如下：

用于隧道掘进机的齿轮油状态在线检测装置，包括有位于隧道掘进机主体的前盾和设置于隧道掘进机主体内部的主驱动油箱，所述前盾的内侧位于其横梁处连接有固定支架，该固定支架的上方连接有下位机，所述下位机包括有防护机箱及设置于防护机箱内侧的油路循环装置、传感器检测装置和信号采集装置，该传感器检测装置由铁磁传感器、黏度传感器和水分传感器组成，并通过固定件使其固定连接防护机箱，所述铁磁传感器、黏度传感器和水分传感器分别通过线管电性连接信号采集装置，该信号采集装置通过线管连接有上位机，所述油路循环装置包括有取油口、取油管道、进油口、内部油路管道、出油口、回油管道和回油口，该进油口与出油口均镶嵌于防护机箱的一侧，所述取油口通过第一三通管件分别连接有润滑管道和取油管道，该取油管道的另一端依次连接第一球阀、进油口和电动泵，所述电动泵的另一端通过内部油路管道连接出油口，该出油口的另一端依次连接回油管道、第二球阀和回油口，所述第二球阀与回油口之间连接有第二三通管件，该第二三通管件连接润滑管道另一端，所述内部油路管道依次连接铁磁传感器、黏度传感器和水分传感器的检测端。

一种用于盾构齿轮油状态在线监测的方法，采用非接触的方法，使用铁磁传感器检测齿轮油中的磨损颗粒的实际含量和尺寸类型，来判别设备的磨损部位及磨损程度，黏度传感器检测齿轮油的运动黏度，来判断油系统是否出现进水、加错油、油品老化变质等现象，水分传感器检测齿轮油的微量水分的含量，来判断油箱是否因呼吸作用或管路密封失效，导致出现水分污染现象，通过这个方法的开展可以分析整个隧道掘进机的实时润滑和磨损状态，从而预估隧道掘进机剩余有效生命。

进一步，在隧道掘进机SRC控制柜中取24V电源，用于下位机的供电，在控制柜的导轨上加装空气开关来控制供电。

所述防护机箱的上方可拆卸连接有箱盖。

所述防护机箱的一侧镶嵌有电源接头，该电源接头通过线管连接信号采集装置。

所述固定支架与横梁之间的连接方式为焊接。

所述固定支架的上方通过螺杆可拆卸连接下位机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型通过外置下位机，外置的下位机通过内部油路管道与主驱动齿轮油箱连接，防护机箱内部的电机带动泵提供动力，将传感器的传感探头直接连接在系统管路上，在掘进的时候可以随时检测，省略了繁琐的操作程序，避免了外界的附加污染，因而检测速度快，成本低，测量结果更能代表系统油液的真实污染状况，根据齿轮油中各项参数的变化来判定或预测隧道掘进机主驱动运行工况和状态，在与上位机联动下，能够及时采取相应的控制及净化措施，消除了人为不确定因素，取样和检测持续同时进行，不会影响隧道掘进机正常掘进，从而有效及时避免故障的发生，且通过防护机箱隔离保护传感器检测装置和信号采集装置等精密元件，有效保证隧道掘进机的正常运行，减少参数错误，提高检测精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍：

图1为本实用新型的原理结构框架图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型的下位机内部结构图；

图4为本实用新型的下位机主视图；

包括：前盾1、主驱动油箱2、横梁3、固定支架4、下位机5、防护机箱6、油路循环装置7、传感器检测装置8、信号采集装置9、铁磁传感器10、黏度传感器11、水分传感器12、固定件13、上位机14、取油口15、取油管道16、进油口17、内部油路管道18、出油口19、回油管道20、回油口21、第一三通管件22、润滑管道23、第一球阀24、电动泵25、第二球阀26、箱盖27、电源接头28、螺杆29，第二三通管件30。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步地详细描述，详细如下：

用于隧道掘进机的齿轮油状态在线检测装置，包括有位于隧道掘进机主体的前盾1和设置于隧道掘进机主体内部的主驱动油箱2，前盾1的内侧位于其横梁3处连接有固定支架4，该固定支架4的上方连接有下位机5，下位机5包括有防护机箱6及设置于防护机箱6内侧的油路循环装置7、传感器检测装置8和信号采集装置9，该传感器检测装置8由铁磁传感器10、黏度传感器11和水分传感器12组成，并通过固定件13使其固定连接防护机箱6，铁磁传感器10、黏度传感器11和水分传感器12分别通过线管电性连接信号采集装置9，该信号采集装置9通过线管连接有上位机14，油路循环装置7包括有取油口15、取油管道16、进油口17、内部油路管道18、出油口19、回油管道20和回油口21，该进油口17与出油口19均镶嵌于防护机箱6的一侧，取油口15通过第一三通管件22分别连接有润滑管道23和取油管道16，该取油管道16的另一端依次连接第一球阀24、进油口17和电动泵25，电动泵25的另一端通过内部油路管道18连接出油口19，该出油口19的另一端依次连接回油管道20、第二球阀26和回油口21，第二球阀26与回油口21之间连接有第二三通管件30，该第二三通管件30连接润滑管道23另一端，内部油路管道18依次连接铁磁传感器10、黏度传感器11和水分传感器12的检测端，通过在前盾1焊接一个固定支架4，来固定一个由油路循环装置7、传感器检测装置8、信号采集装置9组成的下位机5，齿轮油从主驱动油箱2出来，流经油路循环装置7流回油箱，铁磁传感器10、黏度传感器11和水分传感器12会实时收集齿轮油的各项参数，通过信号采集电路将数据整合发送到上位机14，上位机14通过显示器可以实时显示采集的数据、趋势图分析、智能预警、报表查询，通过网络将数据上传到云端服务器，专家诊断，从而判断隧道掘进机的实时状况。

在本实用新型中，油品粘度：采用流体振动传感技术，实时监测油液的粘度变化，齿轮油粘度增大，系统能耗变大，油温增高；粘度变小，齿轮轴承承载面润滑保护性变差，易造成微点蚀与局部剥落；

微量水分：采用高分子薄膜电容传感技术，实时监测齿轮油中微量的水分变化；水分侵入齿轮油，易造成油品乳化，油膜质量变差，易导致轴承擦伤与磨损；

磨损颗粒：采用磨粒探测技术，实时监测齿轮油中的金属磨损颗粒变化。及时发现轴承磨损隐患，避免因累积磨损导致轴承严重故障。

一种用于盾构齿轮油状态在线监测的方法，采用非接触的方法，使用铁磁传感器10检测齿轮油中的磨损颗粒的实际含量和尺寸类型，来判别设备的磨损部位及磨损程度，黏度传感器11检测齿轮油的运动黏度，来判断油系统是否出现进水、加错油、油品老化变质等现象，水分传感器12检测齿轮油的微量水分的含量，来判断油箱是否因呼吸作用或管路密封失效，导致出现水分污染现象，通过这个方法的开展可以分析整个隧道掘进机的实时润滑和磨损状态，从而预估隧道掘进机剩余有效生命。

在隧道掘进机SRC控制柜中取24V直流电源，用于下位机5的供电，在控制柜的导轨上加装空气开关来控制供电。

防护机箱6的上方可拆卸连接有箱盖27，防护机箱6的一侧镶嵌有电源接头28，该电源接头28通过线管连接信号采集装置9，固定支架4与横梁3之间的连接方式为焊接，固定支架4的上方通过螺杆29可拆卸连接下位机5。

以工作原理结合上述结构为例，隧道掘进机在掘进过程中，减速箱内是充满齿轮油，用于运动部件的润滑，图1中的A系统是隧道掘进机原有的齿轮油系统，齿轮油通过减速箱出口流经手动球阀和磁性过滤器，磁性过滤器会过滤掉齿轮油内的铁粉，通过手动球阀后，电机带动齿轮油泵将齿轮油送往手动球阀，过滤器会对齿轮油内部杂志进行过滤，流经散热器回到减速箱上部，对运动部件进行润滑。图1中B为新增在线监测系统，图1中C是由电动泵25、铁磁传感器10、水分传感器12、黏度传感器11、信号采集装置9组合成的下位机5，齿轮油通过减速箱出口，经过手动球阀前接一个第一三通管流向第一球阀24，流向下位机5的进油口17，下位机5中在电机的驱动下电动泵25带动齿轮油流出下位机5，经过第二球阀26回到减速箱上部，齿轮油流经下位机5时，下位机5内部铁磁传感器10监测齿轮油中的磨损颗粒的实际含量和尺寸类型，水分传感器12监测齿轮油的微量水分的含量，黏度传感器11监测齿轮油的运动黏度，传感器检测装置8检测的齿轮油各项参数由信号采集装置9收集后将数据传输给上位机14，上位机14连接显示器，上位机14主机通过显示器可以将实时显示采集的数据、趋势图分析、智能预警、报表查询最终显示给隧道掘进机。上位机14通过网络传输到云端服务器，通过对服务器现有数据进行分析，来判定或预测隧道掘进机主驱动运行工况和状态。

本实用新型通过外置下位机5，外置的下位机5通过内部油路管道18与主驱动齿轮油箱连接，防护机箱6内部的电机带动泵提供动力，将传感器的传感探头直接连接在系统管路上，在掘进的时候可以随时检测，省略了繁琐的操作程序，避免了外界的附加污染，因而检测速度快，成本低，测量结果更能代表系统油液的真实污染状况，根据齿轮油中各项参数的变化来判定或预测隧道掘进机主驱动运行工况和状态，在与上位机14联动下，能够及时采取相应的控制及净化措施，消除了人为不确定因素，取样和检测持续同时进行，不会影响隧道掘进机正常掘进，从而有效及时避免故障的发生，且通过防护机箱6隔离保护传感器检测装置8和信号采集装置9等精密元件，有效保证隧道掘进机的正常运行，减少参数错误，提高检测精确度。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.用于隧道掘进机的齿轮油状态在线检测装置，包括有位于隧道掘进机主体的前盾(1)和设置于隧道掘进机主体内部的主驱动油箱(2)，其特征在于：所述前盾(1)的内侧位于其横梁(3)处连接有固定支架(4)，该固定支架(4)的上方连接有下位机(5)，所述下位机(5)包括有防护机箱(6)及设置于防护机箱(6)内侧的油路循环装置(7)、传感器检测装置(8)和信号采集装置(9)，该传感器检测装置(8)由铁磁传感器(10)、黏度传感器(11)和水分传感器(12)组成，并通过固定件(13)使其固定连接防护机箱(6)，所述铁磁传感器(10)、黏度传感器(11)和水分传感器(12)分别通过线管电性连接信号采集装置(9)，该信号采集装置(9)通过线管连接有上位机(14)，所述油路循环装置(7)包括有取油口(15)、取油管道(16)、进油口(17)、内部油路管道(18)、出油口(19)、回油管道(20)和回油口(21)，该进油口(17)与出油口(19)均镶嵌于防护机箱(6)的一侧，所述取油口(15)通过第一三通管件(22)分别连接有润滑管道(23)和取油管道(16)，该取油管道(16)的另一端依次连接第一球阀(24)、进油口(17)和电动泵(25)，所述电动泵(25)的另一端通过内部油路管道(18)连接出油口(19)，该出油口(19)的另一端依次连接回油管道(20)、第二球阀(26)和回油口(21)，所述第二球阀(26)与回油口(21)之间连接有第二三通管件(30)，该第二三通管件(30)连接润滑管道(23)另一端，所述内部油路管道(18)依次连接铁磁传感器(10)、黏度传感器(11)和水分传感器(12)的检测端。

2.根据权利要求1所述的用于隧道掘进机的齿轮油状态在线检测装置，其特征在于：所述防护机箱(6)的上方可拆卸连接有箱盖(27)。

3.根据权利要求1所述的用于隧道掘进机的齿轮油状态在线检测装置，其特征在于：所述防护机箱(6)的一侧镶嵌有电源接头(28)，该电源接头(28)通过线管连接信号采集装置(9)。

4.根据权利要求1所述的用于隧道掘进机的齿轮油状态在线检测装置，其特征在于：所述固定支架(4)与横梁(3)之间的连接方式为焊接。

5.根据权利要求1所述的用于隧道掘进机的齿轮油状态在线检测装置，其特征在于：所述固定支架(4)的上方通过螺杆(29)可拆卸连接下位机(5)。

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