[發明專利]一種大直徑泥水盾構機開挖倉有害氣體實時檢測裝置

在審

• 申請號: 202010024016.1
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111175450A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 陳鵬;劉四進;夏毅敏;孫旭濤;周祥;孫長松;趙風龍;劉其成;周國棟;徐巖;魯國棟;鄧志強
• 申請（專利權）人: 中鐵十四局集團大盾構工程有限公司;中南大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01F23/14;G01K13/00;G01F22/02;E21D9/06
• 代理公司: 長沙和誠容創知識產權代理事務所(普通合伙) 43251
• 代理人: 彭慶

1.一種大直徑泥水盾構機開挖倉有害氣體實時檢測裝置，其特征在于：包括液位檢測裝置、溫度傳感器和控制室，所述液位檢測裝置包括防爆壓力傳感器、多個壓力測量元件和防爆壓差傳感器，所述壓力測量元件分別設置在開挖倉的頂部和底部，所述壓力測量元件通過采集電路連接所述防爆壓差傳感器，所述防爆壓力傳感器固定在開挖層內側壁，所述溫度傳感器設置于開挖倉頂部測量開挖倉內氣體溫度，所述防爆壓力傳感器、防爆壓差傳感器和溫度傳感器的信號輸出端通過數字通訊電路連接所述控制室的信號輸入端。

2.根據權利要求1所述的一種大直徑泥水盾構機開挖倉有害氣體實時檢測裝置，其特征在于：所述防爆壓差傳感器、防爆壓力傳感器或溫度傳感器采用壓力腔全一體化不銹鋼結構，外層采用激光焊接雙層密封，信號線全密封。

3.根據權利要求1所述的一種大直徑泥水盾構機開挖倉有害氣體實時檢測裝置，其特征在于：所述防爆壓力傳感器安裝于開挖倉內側壁，設置于開挖倉上部液位液面上方位置。

4.根據權利要求1所述的一種大直徑泥水盾構機開挖倉有害氣體實時檢測裝置，其特征在于：所述壓力測量元件分別設置在開挖倉底部和頂部，分別得到液體壓力和大氣壓力P，通過壓力傳輸通路將所得液體壓力引入傳感器正壓腔，大氣壓力P引入負壓腔，得到壓力差ΔP，通過ΔP＝ρ*g*H可以得到實時變化的液位高度H₁。

5.根據權利要求4所述的一種大直徑泥水盾構機開挖倉有害氣體實時檢測裝置，其特征在于：設置有兩組以上的壓力測量元件和壓力傳輸通路，以及兩個以上的防爆壓差傳感器，取大氣壓強平均值P和液位高度平均值H₁。

6.根據權利要求1所述的一種大直徑泥水盾構機開挖倉有害氣體實時檢測裝置，其特征在于：所述液位檢測裝置分別測量開挖倉內初始的液位高度H₀、有害氣體進入開挖倉后的實時液位高度H₁、初始氣體壓力P₀、和有害氣體進入開挖倉后的氣體壓力P₁；所述溫度傳感器測量開挖倉內氣體溫度，包括初始氣體溫度T₀，實時氣體溫度T₁。

7.根據權利要求5所述的一種大直徑泥水盾構機開挖倉有害氣體實時檢測裝置，其特征在于：所述防爆壓力傳感器檢測基于所測液體對所述開挖倉側壁的壓力P，壓力P正比于液位高度H₂。

8.根據權利要求7所述的一種大直徑泥水盾構機開挖倉有害氣體實時檢測裝置，其特征在于：輸出液位高度H，所述H為H₁或H₂或(H₁+H₂)/2或H₁與H₂的任意中間值。

9.根據權利要求1所述的一種大直徑泥水盾構機開挖倉有害氣體實時檢測裝置，其特征在于，其檢測步驟為：(a),先檢測初始狀態參數，包括初始液位H₀，初始大氣壓力P₀，初始氣體溫度T₀，計算得到初始氣體體積V₀，其中，初始氣體溫度T₀為絕對溫度；(b),由PV＝nRT，R為常數，可以得到此時初始氣體的物質的量n₀；(c),再由液位檢測裝置和溫度傳感器檢測得到實時狀態參數，包括實時液位H₁，實時大氣壓力P₁，實時氣體溫度T₁，計算得到實時開挖倉內氣體體積V₁；(d),根據PV＝nRT，得到實時氣體的物質的量n₁；(e),根據Δn＝n₁-n₀，C＝Δn/n₁，輸出Δn得到有害氣體的物質的量，輸出C得到開挖倉有害氣體濃度。

10.根據權利要求9所述的一種大直徑泥水盾構機開挖倉有害氣體實時檢測裝置，其特征在于：計算初始氣體體積V₀的公式為：V₀＝S*(H_總-H₀)，其中H_總表示開挖倉高度，S表示開挖倉底面積或者開挖倉等效底面積；計算實時氣體體積V₁的公式為：V₁＝S*(H_總-H₁)，其中H_總表示開挖倉高度，S表示開挖倉底面積或者開挖倉等效底面積。