[發明專利]盾尾刷磨損實時監測系統、盾構機及制造方法

有效

• 申請號: 202110436819.2
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113390335B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 靳黨鵬;于毅鵬;王龍駒;王慈航;張連昊;楊甜甜;付凱凱;倪鴻斌;焦虹雨;高雷
• 申請（專利權）人: 中交天和機械設備制造有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01L1/24;E21D9/06
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 吳芳

本發明公開了盾尾刷磨損實時監測系統、盾構機及制造方法，實時監測系統包括光纖磨損傳感器、光纖解調儀和控制端，所述光纖磨損傳感器上設置多個光柵部、與所述光柵部一一對應的磨損部，當所述的磨損部被磨損至損壞時，對應的光柵部與所述光纖的其它部分斷開連接，所述光纖解調儀與所述光纖磨損傳感器連接，所述控制端與所述光纖解調儀電連接。本發明提供的盾尾刷磨損實時監測系統、盾構機及制造方法能夠實時監測盾尾刷的密封狀態，數據即時、判斷準確。

技術領域

本發明涉及盾構機技術領域，特別涉及盾尾刷磨損實時監測系統、盾構機及制造方法。

背景技術

隨著越江海隧道逐漸呈現“大直徑、高水壓、長距離”等特點，針對盾構機在隧道工程的安全問題提出了很大的考驗。“高水壓、長距離”都對盾構機的盾尾密封提出了更高的要求，而盾尾刷的磨損和是否具備回彈力都是影響盾尾密封性能好壞的因素。在施工中經常出現盾尾刷磨損和脫落導致盾尾密封失效的現象，嚴重情況可能出現人員傷亡等重大事故。目前還沒有一種有效的方法實時檢測盾尾刷磨損的系統。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了盾尾刷磨損實時監測系統、盾構機及制造方法，能夠實時監測盾尾刷的密封狀態，所述技術方案如下：

一方面，本發明提供了一種盾尾刷磨損實時監測系統，所述實時監測系統包括：

光纖磨損傳感器，所述光纖磨損傳感器由一根光纖制成，光纖上設置有一個或多個光柵部、與所述光柵部一一對應的磨損部，當所述的磨損部被磨損至損壞時，對應的光柵部與所述光纖的其它部分斷開連接，各個光柵部的反射波長不同；

光纖解調儀，所述光纖解調儀與所述光纖磨損傳感器連接，所述光纖解調儀向所述光纖磨損傳感器發送調制光信號、接收所述光纖磨損傳感器的反射信號并對所述反射信號進行解調得到解調結果；

控制端，所述控制端與所述光纖解調儀電連接，所述控制端接收所述解調結果、對所述解調結果進行分析并輸出分析結果。

進一步地，所述分析結果為盾尾刷磨損量；所述光纖磨損傳感器具有第一光柵部、與第一光柵部對應的第一磨損部和第一反射波長，當所述第一磨損部被磨損至損壞，在所述解調結果中所述的第一反射波長的反饋信號消失，所述控制端判定達到第一磨損量；所述光纖磨損傳感器還具有第二光柵部、與第二光柵部對應的第二磨損部和第二反射波長，當所述第二磨損部被磨損至損壞，在所述解調結果中所述的第二反射波長的反饋信號消失，所述控制端判定達到第二磨損量；以此類推。

進一步地，所述實時監測系統還包括光纖壓力傳感器，所述光纖壓力傳感器設置在盾尾刷彎曲部、用于檢測盾尾刷彎曲部的回彈能力，所述光纖壓力傳感器與所述光纖解調儀連接，所述光纖壓力傳感器的檢測數據由所述光纖解調儀發送至所述控制端，所述控制端根據所述檢測數據分析得到所述盾尾刷彎曲部的回彈能力并輸出回彈能力數據。

進一步地，若控制器分析得到盾尾刷彎曲部的回彈能力小于預設的臨界值，則控制器判定盾尾刷失效并輸出判定結果；否則，控制器對所述解調結果進行分析、判斷盾尾刷是否失效并輸出判斷結果。

進一步地，所述控制端具有顯示器，所述控制端根據所述光纖磨損傳感器的檢測數據和所述光纖壓力傳感器的檢測數據建立盾尾刷動畫模型；所述顯示器展示所述盾尾刷動畫模型、盾尾刷回彈部的回彈能力數據和盾尾刷磨損量中的一個或多個。

另一方面，本發明還提供了一種具有盾尾刷的盾構機，所述盾構機包括如上所述的實時監測系統；

所述盾尾刷具有基座、設置在所述基座上的第一護板和第二護板、設置在所述第一護板和所述第二護板之間的刷絲層，所述光柵部和所述磨損部設置在所述盾尾刷的第二護板上；

若所述磨損部為多個，則所述的多個磨損部到所述基座的距離不同，且若磨損部越靠近所述光纖的末端，則所述磨損部到所述基座的距離越遠。