产品与系统

盾构施工刀盘状态监测系统


系统背景

       现在是地铁建设的高峰期,大部分新规划隧道采用盾构法进行施工,盾构机刀盘系统直接与岩土体相互作用,具有切削岩土体与支护掌子面的功能。由于盾构机开挖过程中需要对掌子面进行支护,其盾构的土压舱与泥水舱在正常施工过程中是有压舱,其刀盘及刀具的工作状态处于黑箱之中。在盾构施工过程中会遇到不同的地质条件,如砂卵石地层、复合地层(上土下岩)等,其刀具及刀盘极易磨损,从而影响了设备工作性能。另外,越来越多的隧道位于江河湖海下方,承受了较高的水压力,换刀更加困难。

       目前刀具磨损主要依靠液压系统的压力变化完成检测,无法实时监测并且检测精度较低,严重影响了施工效率与施工规划,也由此造成了一系列事故。

       盾构施工刀盘系统状态实时监测,包括滚刀磨损量、刀具转动、刀盘温度、刀具的受力(可选)等参数的监测,综合盾构施工的掘进参数,可以综合反应盾构施工中刀盘系统的实时状态,为盾构优化施工、换刀方案的实时调整、施工辅助措施的选择提供解决方案,避免盾构施工中重大事故的发生,具有重要的经济效益与社会效益。

 

系统技术指标

       1)磨损量测量:测量量程0--30mm(±0.5mm),测量频率按要求;

       2)滚刀转速测量  0-实际转速(转/分),测量频率同磨损量测量;

       3)温度测量  测量量程:0-100℃(±0.5℃),测量频率:同磨损量检测;

       4)其它量的检测:待确定;

       5)系统可靠性:满足工作540D及休眠120D(D=DAY);

       6)系统容量:128;

       7)系统工作温度:-40-80℃(工业级标准);

       8)系统防护要求:传感器IP68,

       其它部分IP65;

       9)电池供电:高温一次性电池;

       10)通讯方式:无线网络数据通信与有线通信相结合及主副冗余传送;

       11)安装方式:按现场要求;

       12)调试方式:工厂系统及施工现场两次调试;

 

系统方案

       整个系统由传感器子系统、控制与数据传输子系统、算法及显示子系统三部分组成,如图所示。

 

       传感器子系统由磨损量检测、滚刀转速检测、温度检测及其它量检测等四部分组成一个完整的传感器检测子系统。各检测量可单独工作,也可按现场要求灵活组合检测。

       控制与数据传输子系统由控制部分、射频部分、主副冗余传送部分三部分组成。控制部分负责测量、系统数据逻辑、简单算法等,分为传感器控制与上位机控制。射频部分采用最先进的数据通讯技术和玖瑞科技与北京工业大学共同研究的独有无线传输技术,实现无线数据在泥水和泥土中有效传播。主副冗余传送部分采用独特设计,实现数据冗余传送,提高数据的可靠性,将无线数据转换为有线数据,并将数据传送给上位机。

       算法及显示子系统是对接受到的数据进行分析判断计算,得出各测量数据并对其存贮、分析、展示等。

 

独特的专利专有技术 

       玖瑞科技介质中数据传输技术

       玖瑞科技在与北京工业大学、中国中铁装备集团有限公司合作研究的过程中,在学习吸收介质中通信技术、新一代通信技术的基础上,结合泥水平衡、盾构与土压平衡、盾构的实际工况提出并具体设计了独有的LOOKSMART介质中数据无线传输的技术。

 

       其具备以下特点:

       A超低功耗

       B高可靠性

       C有效传输距离远于工业现场需要

       D易安装与维护

       E工业冗余技术

       F体积小

       G抗干扰能力强

       H宽温工作(-40---+80℃)

       I设立四种工作模式,有效解决供电与测量间矛盾的传输

 

       玖瑞科技独特的磁检测技术

       玖瑞科技通过对各种不同形状、大小、厚度、材料的永磁体进行定性研究,基本研究清楚其磁场分布、磁场强度等指标,以及周边环境对磁测量的定性影响状况的基础上,设计开发了大量程磁位移传感器、大量程磁开关信号传感器,基本有效解决了困扰多年的盾构滚刀磨损及转速测量问题。

 

系统软件

       友好的软件界面,独特的系统算法确保测量准确、系统可靠长期稳定,极强的电磁兼容性。

 

                                               

 

 

                                                 

知识产权

       本系统预计申请申报发明专利6项。

 

应用领域

       盾构及TBM施工过程滚刀磨损量、转速、温度测量,预计2018年安装于盾构施工现场。