[發明專利]一種帶有渣溫監測的盾構系統及防止刀盤結餅的方法

有效

• 申請號: 202110871982.1
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113482642B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 王祥祥;鞠翔宇;李鵬宇;楊晨;荊留杰;陳帥;簡鵬;張娜;賈正文;游宇嵩;劉濤
• 申請（專利權）人: 中鐵工程裝備集團有限公司
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08;E21D9/12;E21F17/18;G06F30/20
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 王凱迪

1.一種盾構系統，其特征在于，包括控制模塊、刀盤、用于與螺旋輸送機出渣口相連的出渣傳送帶；

以及用于降低刀盤溫度的刀盤噴水機構；

還包括溫度監測裝置，所述溫度監測裝置設置于出渣傳送帶處，用于監測隧道掘進過程中出渣傳送帶上渣土的出渣溫度；

所述控制模塊連接刀盤噴水機構和溫度監測裝置，并執行指令實現如下防止刀盤結餅的方法：

1)監測得到出渣溫度；

2)根據出渣溫度換算得到的刀盤渣土溫度大于第二設定值時，控制增加噴水流量，直至出渣溫度降低；

出渣溫度換算得到刀盤渣土溫度的方法是：渣土的溫度從刀盤渣土溫度變化為出渣溫度的過程中，包括由主驅動傳遞給渣土的熱量Q₁、由螺旋機傳遞給渣土的熱量Q₂、由其他設備傳遞給渣土的熱量Q₃、刀盤與土倉內渣土攪動摩擦產生的熱量Q₄以及螺旋機內渣土攪動摩擦產生的熱量Q₅；根據能量守恒定律求出渣土運出時散發的熱量q為：

q＝ω(Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅)

其中，ω為根據現場測試得出的熱量散失系數；

再根據熱能公式，計算得到刀盤渣土溫度t₁為：

其中，t₂為出渣溫度，C為渣土比熱容，W為渣土重量。

2.根據權利要求1所述的盾構系統，其特征在于，步驟2)中，當所述出渣溫度大于第一設定值時，或者根據出渣溫度換算得到的刀盤渣土溫度大于第二設定值時，還讀取主掘進參數，并判斷掘進速度是否降低、推力扭矩是否增大；若掘進速度降低和/或推力扭矩增大，則在增加噴水量后判斷掘進速度和/或推力扭矩是否恢復正常；若否，則停止掘進，輸出清理泥餅報警信息。

3.根據權利要求2所述的盾構系統，其特征在于，步驟2)中，當所述出渣溫度大于第一設定值時，或者根據出渣溫度換算得到的刀盤渣土溫度大于第二設定值時，還讀取刀盤噴水流量數據判斷管路是否堵塞；若是，則停止掘進，輸出管路堵塞報警信息。

4.根據權利要求3所述的盾構系統，其特征在于，步驟2)中，當所述出渣溫度大于第一設定值時，或者根據出渣溫度換算得到的刀盤渣土溫度大于第二設定值時，還輸出地層情況是否變化的提醒信息，以提醒司機調整掘進參數。

5.根據權利要求1或4所述的盾構系統，其特征在于，主驅動傳遞給渣土的熱量Q₁為：

Q₁＝ξ₁TAN₁(1-η₁)

其中，ξ₁為主驅動產生熱量貢獻系數；T為時間；A為熱功當量；N₁為主驅動功率；η₁為主驅動效率。

6.根據權利要求1或4所述的盾構系統，其特征在于，螺旋機傳遞給渣土的熱量Q₂為：

Q₂＝ξ₂TAN₂(1-η₂)

其中，ξ₂為螺旋機產生熱量貢獻系數；T為時間；A為熱功當量；N₂為螺旋機功率；η₂為螺旋機效率。

7.根據權利要求1或4所述的盾構系統，其特征在于，刀盤與土倉內渣土攪動摩擦產生的熱量Q₄為：

Q₄＝ζ₁TAN₁η₁

其中，ζ₁為轉化系數；T為時間；A為熱功當量；N₁為主驅動功率；η₁為主驅動效率。