[發明專利]一種基于土壓盾構的刀具磨損實時監測系統

在審

• 申請號: 201810697075.8
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108776074A
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 孫偉;魏曉龍;路亞緹;常巍峰;王紅兵;劉羨倫
• 申請（專利權）人: 中鐵工程裝備集團有限公司
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;E21D9/08;E21D9/093
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張紹琳;謝萍

本發明公開了一種基于土壓盾構的刀具磨損實時監測系統，包括若干傳感器、放大器、信號變送器、導電滑環、PLC控制器、上位機；各傳感器分布安裝在刀具內并均與刀梁內的放大器連接，放大器與位于回轉中心后側的導電滑環的轉子連接，導電滑環的轉子與刀盤連接并隨刀盤一起轉動，導電滑環的定子安裝在盾體上并與信號變送器連接，信號變送器安裝在盾體內與控制器連接并將檢測信號傳輸到控制器內，控制器處理后發送到上位機實時顯示刀具磨損量。采用電阻式磨損傳感器、放大器、信號變送器、導電滑環組成多路刀具磨損檢測系統，解決施工過程中停機檢查刀具磨損的危險，可以提高施工效率，降低人力消耗和作業風險，增加刀盤刀具的使用壽命。

技術領域

本發明屬于盾構機監測技術領域，涉及一種基于土壓盾構的刀具磨損實時監測系統。

背景技術

刀具維護是盾構機應用過程中的重要環節。目前，盾構機操作司機無法在掘進過程中觀察刀具磨損情況，對刀盤刀具進行檢查時必須停機，且施工作業人員進行人工檢修前需要大量的準備時間，這在極大程度上影響了掘進進度。此外在檢修過程中，由于刀盤刀具處于未支護區域，因此會對檢修人員帶來一定的人身安全風險。故此，實現刀具可視化管理一直是盾構機行業研發的關鍵課題。現有的監測刀具磨損的主要方法包括：基于液壓油式的刀具磨損系統，其故障率較低，維護簡單，缺點是不能實時監測磨損情況，只有刀具磨損到失效時才有信號輸出；基于超聲波定位的監測系統，其也可實時監測刀具磨損量，但對通訊要求較高，如何把信號良好地從發射端傳輸至接收端是其技術難點。以上兩種監測方法仍存在以下不足：（1）測量精準度不夠；（2）對防護系統要求較高，實施難度大。

發明內容

針對目前盾構刀具監測精度低，實施難度大的技術問題，本發明提供一種基于土壓盾構的刀具磨損實時監測系統，采用電阻式磨損傳感器、放大器、信號變送器、導電滑環組成多路刀具磨損檢測系統，解決施工過程中停機檢查刀具磨損的危險，可以提高施工效率，降低人力消耗和作業風險，增加刀盤刀具的使用壽命。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種基于土壓盾構的刀具磨損實時監測系統，包括若干傳感器、放大器、信號變送器、導電滑環、PLC控制器、上位機；各傳感器分布安裝在刀具內并均與刀梁內的放大器連接，放大器與位于回轉中心后側的導電滑環的轉子連接，導電滑環的轉子與刀盤連接并隨刀盤一起轉動，導電滑環的定子安裝在盾體上并與信號變送器連接，信號變送器安裝在盾體內與控制器連接并將檢測信號傳輸到控制器內，控制器處理后發送到上位機實時顯示刀具磨損量。

所述刀具可拆卸安裝在刀盤上，因為采用刮刀或撕裂刀可拆卸方式安裝，并在傳感器底部出線位置設置一對航空插座，同時對這部分裸露的部分進行結構上的防護改進，并采用螺栓固定方式固定，便于在后期檢測到刀具需要更換時，可快速更換刀具。

所述刀具為刮刀或撕裂刀。

所述刀具上傾斜設置有傳感安裝孔，且所述傳感安裝孔的軸線與刀刃側表面平行，傳感器安裝在傳感安裝孔內。原來刀梁內布線困難而且容易故障，現采用刀梁內布鋼管作為傳感安裝孔，并在鋼管內傳感器的兩頭走線部分采用液壓管進行連接，實現線路在刀盤內不外露，完全防護。

所述傳感器為電阻式磨損傳感器，傳感器的尾部出線經刀盤內的航空插座與刀梁內的放大器連接且在尾部出線上套設有液壓防護管。

本發明采用電阻式磨損傳感器、放大器、信號變送器、導電滑環組成多路刀具磨損檢測系統，解決施工過程中停機檢查刀具磨損的危險，可以提高施工效率，降低人力消耗和作業風險，增加刀盤刀具的使用壽命。而且，放大器放置在刀梁內，可接收多路傳感器信號，并采用485串口通訊，這樣可以避免多路傳感器線從土倉經回轉中心至盾體接收儀器；且回轉中心預留不出很大的孔走多路傳感器線。采用導電滑環解決刀盤360度無限制旋轉的供電和通訊問題，能更好的傳輸動力和信號，供電和傳輸信號在滑環內集中，完全能避免動力和信號間，信號與信號間的干擾問題，且能防止外界對滑環內部的電磁干擾。