[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

说明书

本发明涉及一种带有渣温监测的盾构系统及防止刀盘结饼的方法，盾构系统包括控制模块、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，用于实时监测隧道掘进过程中的出渣温度；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)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，控制增加喷水流量，直至出渣温度降低。本发明在监测到刀盘温度过高时自动降温，从而减轻刀盘刀具的磨损，降低刀盘“结泥饼”的概率，提高掘进效率。

技术领域

本发明涉及一种带有渣温监测的盾构系统及防止刀盘结饼的方法，属于盾构智能感知领域。

背景技术

盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械。盾构机刀盘是盾构机的掘削机构，起着开挖土体、稳定掌子面与搅拌渣土的作用；当盾构机掘进时，刀盘刀具与地层摩擦生热，从而使刀盘温度升高。如果刀盘温度过高，不仅会导致刀盘刀具本身磨损加剧，还会降低盾构掘进效率，此外刀盘温度升高还会对泥饼有“烧结促成”的作用。

目前，为了防止刀盘结饼、监控刀盘温度，以便及时淋水降温，主要方法是在刀盘上布设温度传感器来监测刀盘温度，如公开号为CN107355227A和CN210533555U的两件中国专利公开文件公开的方案均是在刀盘上设置温度传感器，以直接测量刀盘温度或测量刀盘内渣土温度。但上述方案传感器安装复杂，供电困难，刀盘处工作环境恶劣，传感器极易损坏失效，导致温度测量不准确而引起盘面结饼；同时这些方案传感器检修更换困难，需要停机甚至拆卸刀盘，影响工程进度。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有渣温监测的盾构系统及防止刀盘结饼的方法，用以解决现有技术温度传感器易损坏失效、维修更换困难以及进而导致的刀盘易结饼的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

本发明的一种盾构系统，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)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，控制增加喷水流量，直至出渣温度降低。

本发明的盾构系统，考虑到传送带上的渣土温度与刀盘及刀盘处的渣土温度正相关，通过对传送带上的渣土进行温度检测，从而获得刀盘及刀盘渣土的温度水平，在基于传送带渣土判断刀盘处的温度达到会使刀盘上结饼的临界温度(或者留出一定阈值，低于此温度)时，启动喷水机构喷水对刀盘降温，可靠的预防了刀盘结饼。

方案可以针对传送带渣土温度设定温度阈值，通过折算标定的方式或者测试标定的方式，得到传送带渣土温度为多少时，刀盘处温度达到临界温度，则该传送带渣土温度可以作为第一设定值的参考值；也可以通过计算将传送带渣土温度折算回刀盘处，则刀盘结泥饼的临界温度作为第二设定值的参考值，当折算到刀盘处的温度达到第二设定值时，喷水降温。折算标定为，建立刀盘处到传送带处渣土的热量模型，将刀盘处的临界温度折算为传送带温度监测装置处的对应温度，将该对应温度设为温度阈值；测试标定为，通过实验的方式，测试出刀盘处不同温度下传送带温度监测装置处对应的温度，拟合出传送带温度监测装置处温度与刀盘处温度的对应关系曲线，将刀盘处的临界温度对应的传送带温度监测装置处的温度设为温度阈值。出渣温度可以理解为传送带上的渣土温度，刀盘渣土温度可以理解为刀盘处的渣土温度或者刀盘的温度。