[發明專利]一種TBM滾刀轉速在線監測裝置

有效

• 申請號: 201310413188.8
• 申請日: 2013-09-12
• 公開（公告）號: CN103472247B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 夏毅敏;蘭浩;鄭偉;程永亮;暨智勇;鄧榮
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01P3/49
• 分類號: G01P3/49
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及全斷面硬巖掘進機行業中的設備檢測技術，尤其是涉及TBM施工中對盤形滾刀轉速進行在線監測的裝置。

背景技術

TBM是進行隧道工程建設的大型施工設備。盤形滾刀作為TBM破碎巖石的工具，是掘進機使用過程中用量最大的易耗品。刀具磨損到一定程度時，需要立即更換，否則會加劇其他刀具的磨損，形成惡性循環。刀具磨損的檢查除了已有常規的檢測手段外，對掘進過程中滾刀轉速的在線監測，可間接觀測到刀具磨損狀態，為盤形滾刀磨損判斷提供更全面的數據。

通過目前的TBM現場施工滾刀磨損狀況與研究發現：除過渡滾刀外，TBM刀盤上盤形滾刀破巖刃上破巖點弧長與盤形滾刀磨損量存在正比例關系，而各刀位滾刀的轉速各不相同，刀盤轉動時，中心滾刀與邊滾刀的轉速相差100多倍。TBM掘進機在相同的地質條件下，以相同的掘進參數掘進時，刀位半徑越大，刀圈在巖面上的滾動速度越快、刀圈滾動軌跡越長、破巖量更大，即對滾刀刀圈磨損的影響越大，導致各刀位工作的滾刀磨損狀態明顯不同。實際工程應用中，在各刀位刀圈滾動每公里損耗率的基礎上，不同刀位滾刀的滾動速度就成了影響滾刀損耗的一項重要參數。此外，對于滾刀軸承損壞咬死導致的刀圈偏磨情況，其滾動特征在滾刀轉速中也會有所體現。

綜上所述，針對大型全斷面掘進裝備刀具工作及其安全運行的行業需求，通過研發TBM滾刀滾動速度的在線監測技術，檢測和預判滾刀的實際工況，是完成滾刀安全狀態決策中急需解決的問題之一。本發明提出了一種實現滾刀轉速在線監測的方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種實時監測TBM盤型滾刀轉速的傳感裝置。

基于高頻反射式電渦流傳感器的TBM盤型滾刀轉速在線監測裝置，由電渦流傳感器，傳感器基座，傳感器接頭，抗磨保護套，內六角圓柱頭螺釘，大防水墊圈，小防水墊圈，防水密封膠，信號變送器，電纜，滾刀刀體，滾刀刀座組成。

本發明公開了一種基于高頻反射式電渦流傳感器的TBM盤型滾刀轉速在線監測裝置。其特征在于：電渦流傳感器通過螺紋連接安裝在傳感器基座內，傳感器接頭連接在電渦流傳感器上，傳感器基座的內部空間填充有防水密封膠。電渦流傳感器的檢測探頭加蓋抗磨保護套。抗磨保護套和傳感器基座依次安裝進滾刀刀座側面的圓孔中，抗磨保護套與刀座之間用小防水墊圈密封，抗磨保護套與傳感器基座之間用大防水墊圈密封。傳感器基座與刀座可靠連接。滾刀刀體側面鉆有一個三角形和七個圓形沉孔。滾刀刀體轉動時，電渦流傳感器檢測到沉孔所產生的特征信號經變送器后，轉換成滾刀轉速和轉向數字信號輸出。本發明可以適應滾刀工作的惡劣環境，實現對滾刀轉速的實時監測。

所述傳感器基座用于安裝傳感器，使其便于拆裝，并對傳感器有一定的保護作用。

所述電渦流傳感器用于檢測滾刀刀體上的沉孔標記，并轉換成對應變化的電壓信號。

所述的抗磨保護套介于電渦流傳感器與滾刀之間，用于防止巖石碎屑與傳感器發生刮蹭，損壞傳感器，影響測量結果，隔絕側面金屬基座對傳感器的干擾。

所述的大防水墊與小防水墊圈用于防止水浸入傳感器基座內引起漏電，并減少震動損傷接觸部件。

所述的信號變送器由電位自動跟蹤電路、信號放大電路、A/D轉換模塊和微處理器組成，用于將所采集的傳感器輸出變化的模擬電壓信號轉換成為數字轉速和轉向信號。

本發明的特點及有益效果是，高頻反射式電渦流傳感器屬于對金屬表面的非接觸式測量，不受巖渣與泥漿的影響，可以適應滾刀工作的惡劣環境，實時監測挖掘滾刀的滾動速度。

圖1，為傳感器安裝結構圖。

圖2，為系統信號傳送流程圖。

具體實施方式

以下結合附圖并通過具體實施例對本發明的結構做進一步說明。需說明的是本實例是敘述性的，而不是限定性的，不能以此限定本發明的保護范圍。