[发明专利]一种带有渣温监测的盾构系统及防止刀盘结饼的方法

权利要求书

1.一种盾构系统，其特征在于，包括控制模块、刀盘、用于与螺旋输送机出渣口相连的出渣传送带；

以及用于降低刀盘温度的刀盘喷水机构；

还包括温度监测装置，所述温度监测装置设置于出渣传送带处，用于监测隧道掘进过程中出渣传送带上渣土的出渣温度；

所述控制模块连接刀盘喷水机构和温度监测装置，并执行指令实现如下防止刀盘结饼的方法：

1)监测得到出渣温度；

2)根据出渣温度换算得到的刀盘渣土温度大于第二设定值时，控制增加喷水流量，直至出渣温度降低；

出渣温度换算得到刀盘渣土温度的方法是：渣土的温度从刀盘渣土温度变化为出渣温度的过程中，包括由主驱动传递给渣土的热量Q₁、由螺旋机传递给渣土的热量Q₂、由其他设备传递给渣土的热量Q₃、刀盘与土仓内渣土搅动摩擦产生的热量Q₄以及螺旋机内渣土搅动摩擦产生的热量Q₅；根据能量守恒定律求出渣土运出时散发的热量q为：

q＝ω(Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅)

其中，ω为根据现场测试得出的热量散失系数；

再根据热能公式，计算得到刀盘渣土温度t₁为：

其中，t₂为出渣温度，C为渣土比热容，W为渣土重量。

2.根据权利要求1所述的盾构系统，其特征在于，步骤2)中，当所述出渣温度大于第一设定值时，或者根据出渣温度换算得到的刀盘渣土温度大于第二设定值时，还读取主掘进参数，并判断掘进速度是否降低、推力扭矩是否增大；若掘进速度降低和/或推力扭矩增大，则在增加喷水量后判断掘进速度和/或推力扭矩是否恢复正常；若否，则停止掘进，输出清理泥饼报警信息。

3.根据权利要求2所述的盾构系统，其特征在于，步骤2)中，当所述出渣温度大于第一设定值时，或者根据出渣温度换算得到的刀盘渣土温度大于第二设定值时，还读取刀盘喷水流量数据判断管路是否堵塞；若是，则停止掘进，输出管路堵塞报警信息。

4.根据权利要求3所述的盾构系统，其特征在于，步骤2)中，当所述出渣温度大于第一设定值时，或者根据出渣温度换算得到的刀盘渣土温度大于第二设定值时，还输出地层情况是否变化的提醒信息，以提醒司机调整掘进参数。

5.根据权利要求1或4所述的盾构系统，其特征在于，主驱动传递给渣土的热量Q₁为：

Q₁＝ξ₁TAN₁(1-η₁)

其中，ξ₁为主驱动产生热量贡献系数；T为时间；A为热功当量；N₁为主驱动功率；η₁为主驱动效率。

6.根据权利要求1或4所述的盾构系统，其特征在于，螺旋机传递给渣土的热量Q₂为：

Q₂＝ξ₂TAN₂(1-η₂)

其中，ξ₂为螺旋机产生热量贡献系数；T为时间；A为热功当量；N₂为螺旋机功率；η₂为螺旋机效率。

7.根据权利要求1或4所述的盾构系统，其特征在于，刀盘与土仓内渣土搅动摩擦产生的热量Q₄为：

Q₄＝ζ₁TAN₁η₁

其中，ζ₁为转化系数；T为时间；A为热功当量；N₁为主驱动功率；η₁为主驱动效率。