[发明专利]基于注浆泵行程测量的盾构施工注浆量测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明所属工程机械装备技术领域，具体是基于注浆泵有效行程测量的盾构施工注浆量测量方法及装置。

背景技术

现有盾构施工中，注浆量测量主要依靠注浆泵计次的方法。通过记录注浆泵冲程次数乘以注浆泵的排量得到注入浆液的数量。由于注浆压力高以及注浆泵本身结构的原因，导致注浆泵存在较大的泄漏情况，使得注浆泵计次法的测量结果与实际偏差过大，不利于盾构施工质量的精确控制。现有盾构施工中，注浆泵泄漏的主要来源有两个，一个是回流，一个是吸空。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提出一种基于注浆泵有效行程测量的盾构施工注浆量测量方法及装置，在盾构机上增添一套本发明装置实现施工时对注浆量准确、实时的测量，提高传统原有测量方法的精度、实时性，满足盾构施工环境下对注浆量测量的高精度和高可靠性要求。

本发明方法技术方案是：一种基于注浆泵有效行程测量的盾构施工注浆量测量方法，是通过测量压力大于等于正常注浆压力时的活塞杆行程作为有效行程，根据有效行程来计算实际注浆量。

实现上述方法，采取的措施：使用泥浆压力变送器来测量注浆泵出口浆液压力的变化，使用拉绳式位移传感器测量活塞杆的运动。

进一步公开上述方法，使用泥浆压力变送器安装在注浆泵出口处，准确记录注浆泵在每个冲程时注浆的起止时刻；使用拉绳式位移传感器记录注浆泵活塞的运动情况；结合正常的注浆时刻、泵活塞的运动情况以及注浆泵的实际排量，经过积算就能得到一个冲程中实际的注浆量，相应的也就能获得一段时间的注浆量。

本发明装置是通过以下技术方案实现的，一种基于注浆泵有效行程测量的盾构施工注浆量测量装置，该装置：

它包括泥浆压力变送器，将之安装固定在注浆泵出口处位置；

它还包括加装自制管道，该自制管道设于注浆泵的出口与原有盾构机输浆管之间，所述泥浆压力变送器与该自制管道侧壁连通；

它还包括拉绳式位移传感器，该拉绳式位移传感器基体与盾构机车架固定，位移传感器拉绳的自由端与注浆泵活塞杆相连；

它还包括一个定滑轮，所述拉绳绕过该定滑轮，该定滑轮所在平面与拉绳两端所确定平面处于同一平面中；

它包括由上位工控机和专用的数据采集卡构成的控制部分，上位工控机通过专用的数据采集卡分别连接于泥浆压力变送器和拉绳式位移传感器，高速采集压力、位移传感器数据给上位工控机，从而实现原始数据的采集、存贮，预处理，积算以及显示功能。

造成现有技术中注浆泵计次法测量不准确的注浆泵泄漏来源主要有两个，一个是回流，一个是吸空，其中吸空是主要原因。在正常注浆工作情况下注浆泵出口压力远大于无浆液注入时的压力。本发明使用泥浆压力变送器安装在注浆泵出口处，准确记录注浆泵在每个冲程时注浆的起止时刻，使用拉绳式位移传感器记录注浆泵活塞的运动情况。结合正常的注浆时刻、泵活塞的运动情况以及注浆泵的排量，经过积算就能得到一个冲程中实际的注浆量，相应的也能获得一段时间的注浆量。其计算公式为：

Q=(l_t1-l_t0)·S

其中Q为一段时间的注浆量，l_t1为t1时刻的活塞杆位移，l_t0为t0时刻活塞杆位移，S为截面积，要求t0、t1之间的所有压力值都大于等于正常注浆时的压力值。

上位工控机通过专用的采集卡分别连接于泥浆压力变送器和拉绳式位移传感器，实现原始数据的采集、存贮，预处理，积算以及显示功能。

有益效果：本发明能以较低的成本，在对原有测量系统进行尽量少改动的条件下，达到较高的测量精度，满足盾构施工环境下对注浆量测量的精度和可靠性要求。

附图说明

图1测量装置总结构图。

标记说明：输浆管1，泥浆压力变送器2，钢管3，自制管道4，管接头5，输浆泵出口6，注浆泵7，活塞杆拉环8，盾构机车架9，拉绳式位移传感器10，定滑轮11，活塞杆12，泵支架13，基座14。

具体实施方式

以下结合附图对本发明技术方案作进一步介绍。

如图1所示，在注浆泵6的出口与原有盾构机输浆管1之间加装一段自制的管道3，在该自制管道3的外壁打通、焊接一段直径略细的钢管3，钢管3自由端焊接一个与泥浆压力变送器2法兰相配合的法兰。用螺栓固定好耐高压、耐磨性好的泥浆压力变送器，用来测量注浆泵6出口处压力。此种方法的好处是，减小了对泵的改造工作量，方便维护中对自制管道3和压力变送器2的更换，测量准确。

在注浆泵活塞行程测量方面，使用拉绳式位移传感器测量。拉绳式位移传感器9基体与盾构机车架8固定，位移传感器9拉绳的自由端与注浆泵活塞杆12上焊接的拉环7相连。伸出的拉绳绕过一个定滑轮10，该定滑轮10所在平面与拉绳两端所确定平面处于同一平面中。设置定滑轮10是用来改变拉绳直线行走方向，可以避免与其他部件的干涉，提高拉绳式位移传感器的寿命和测量精度。