[发明专利]一种TBM刀具磨损量实时评估方法

权利要求书

1.一种TBM刀具磨损量实时评估方法，其特征在于，步骤如下：

S1，建立工程数据库；

所述工程数据包括设备参数、地质参数、施工参数、刀具磨损量、刀具更换数量、刀具维修数量；

S2，构建滚刀磨损量占比K和安装半径R的关系模型：

K＝a*e^bR；

其中：a,b均为模型系数；

S3，构建平均破碎比能SE和所有滚刀的每米平均磨损量M的关系模型：

M＝k1*SE²+k2*SE+k3；

其中：k1,k2,k3均为模型系数；

S4，给定每把滚刀的安装半径、当前磨损量和允许最大磨损量；

S5，从PLC中获得当前设备掘进参数，计算当前工况下的平均破碎比能SE；

S6，结合步骤S3和S5得到当前工况下所有滚刀的每米平均磨损量M，并根据掘进距离获得滚刀的总磨损量；

S7，结合步骤S2和步骤S6得到每把滚刀的磨损量，并结合步骤S4更新每把滚刀的当前磨损量；

S8，将每把滚刀的当前磨损量与最大允许磨损量进行对比，若存在每把滚刀的当前磨损量大于最大允许磨损量，则在上位机上显示出需更换滚刀的个数和刀号，提醒刀具班及时对刀具更换维修，保障设备的顺利掘进。

2.根据权利要求1所述的TBM刀具磨损量实时评估方法，其特征在于，在步骤S1中，所述施工参数是通过上位机记录的掘进参数汇总得到，刀具更换参数包括更换时间、更换数量和滚刀磨损量，由现场工程师记录或通过滚刀磨损在线监测装置获取；地质参数包括围岩岩性和围岩等级，由现场工程师进行记录；地质参数、施工参数、刀具更换数据库通过桩号、掘进时间一一对应。

3.根据权利要求1所述的TBM刀具磨损量实时评估方法，其特征在于，在步骤S2中，具体步骤为：

S2.1，在工程数据库中按照不同岩性、不同围岩等级对换刀数据进行统计，获得每把不同滚刀安装半径R的滚刀的每米平均磨损量N，进而得到每把不同滚刀安装半径R滚刀的磨损量占比：

其中：N_um为安装半径区间的总数量，K_i为第i个安装半径区间滚刀的平均磨损量占比，N_i为第i个安装半径区间滚刀的数量；

S2.2，采用最小二乘法得到滚刀安装半径R和磨损量占比K的关系模型：

K＝a*e^bR；

其中：a,b均为模型系数。

4.根据权利要求1所述的TBM刀具磨损量实时评估方法，其特征在于，在步骤S3中，具体步骤为：

S3.1，在工程数据库中，按照不同岩性、不同围岩等级对换刀数据进行统计，求取所有滚刀的每米平均磨损量M；

S3.2，在工程数据库中，按照不同岩性、不同围岩等级对设备掘进参数进行分类汇总，求取平均破碎比能SE，计算公式为：

F为推力，单位为kN；P为贯入度，单位为mm/min；T为刀盘扭矩，单位为kN.m；

S3.3，根据步骤S3.1和步骤S3.2，采用最小二乘法得到平均破碎比能SE和所有滚刀的每米平均磨损量M的关系模型：

M＝k1*SE²+k2*SE+k3；

其中：k1,k2,k3均为模型系数。