[发明专利]大盾构反力架动态轴力监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种大盾构反力架动态轴力监测系统及方法，旨在解决现有盾构机反力架监测控制系统电气结构复杂、操作不便、测量不准确的技术问题。本发明包括反力架、水平支撑，水平支撑均匀分布于反力架的边界；水平支撑一端与反力架固定连接，另一端固定有液压补偿节，液压补偿节连接有数控泵站，数控泵站内设有压力传感器和电磁阀，压力传感器、电磁阀与控制主机通讯连接，本发明还包括一种五次轴力计算方法。本发明的有益技术效果在于：结构清晰，层次鲜明，占用空间小，测量数据准确。

技术领域

本发明涉及盾构机技术领域，具体涉及一种大盾构反力架动态轴力监测系统及方法。

背景技术

盾构机在始发的过程中，由反力架提供反力，顶推负环管片驱动盾构机前进。由于盾构机质量较大，特别是对于大直径盾构机而言，上述反力非常的大，就要求反力架支撑系统具有足够的稳定性，否则稍微一点偏移就会造成严重的后果。

当下，传统的支撑轴力系统采用比例溢流阀来调节千斤顶的压力，但是工地环境复杂，容易使杂物进入液压系统，导致系统损坏；或者加装机械锁固定，但是机械锁由于受冷收缩会与千斤顶脱开，因此需要人工经常对其调试。基于上述原因，中国专利文献《大直径盾构反力架轴力监测装置》（公开号：CN207019826U）公开了一种利用轴力计监测反力架始发阶段受力情况，但是该装置在安装时由于测量点较多，集中控制电气连接结构复杂，而且没有形成闭环控制，操作不便。

发明内容

本发明提供一种大盾构反力架动态轴力监测系统及方法以解决现有盾构机反力架监测控制系统电气结构复杂、操作不便的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种大盾构反力架动态轴力监测系统，包括反力架、水平支撑，水平支撑均匀分布于反力架的边界；水平支撑一端与反力架固定连接，另一端固定有液压补偿节，液压补偿节连接有数控泵站，数控泵站内设有压力传感器和电磁阀，压力传感器、电磁阀与控制主机通讯连接。

优选的，补偿节包括固定的内筒和可移动的外筒，外筒上设有位移传感器。

优选的，数控泵站内设有无线通讯模块，压力传感器与电磁阀对应连接于无线通讯模块的输入端口。

优选的，控制主机通过云平台与终端设备通信连接。

优选的，数控泵站包括复合超级泵。

优选的，数控泵站连接有4路独立的油路通道。

优选的，数控泵站设置有分布于始发井的井口的至少两个。

优选的，控制主机中设有报警装置。

还设计一种动态轴力检测方法，包括求五次轴力之和，即F（五）=F（动）+F（外动）+F（水）+ F（材）+ F（理），其中F（动）表示盾构始发过程中与反力架形成的动态交替轴力；F（外动）表示外界动载变化形成的动态轴力； F（水）表示土体含水多少形成的变化轴力； F（材）表示支撑体系在温度变化下材料膨胀延伸产生的轴力； F（理）表示理想状态下的土体密度与深度的乘积。

与现有技术相比，本发明的主要有益技术效果在于：

1.本发明采用分层式结构，由一个主机控制数个泵站，一个泵站控制数个补偿节，结构清晰，同时也方便检修。

2.本发明采用分布式泵站，能够大大缩短泵站与支撑设备间的油管连接，系统整体组装更便捷快速，占用的施工空间大大降低。

3.本发明在出现异常数据时，能够通过电磁阀锁紧液压系统自动补充或减小油压，实现闭环控制，提高自动化能力。

4本发明公开了一种轴力动态计算方法，较传统的水土分算和水土合算更加贴近实际情况，为盾构掘进及反力架的调试提供更加及时准确的参考数据。