全斷面隧道掘進機主驅動密封安全狀態(tài)檢測系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及全斷面隧道掘進機安全控制技術領域,尤其是一種全斷面隧道掘進機 主驅動密封安全狀態(tài)檢測系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002] 隧道掘進機施工是在我國城市地鐵隧道、過江河公路隧道、過江輸水或輸氣管道 施工的主要方法,作為隧道掘進機核屯、部件之一的主驅動為刀盤的旋轉提供扭矩同時,還 承受推進系統(tǒng)的全部推力,而密封系統(tǒng)是保證其正常工作的關鍵,如果密封系統(tǒng)沒在安全 狀態(tài)下工作,導致在帶有壓力潤滑油的情況下密封圈與轉軸之間的間隙過大,在隧道掘進 機工作過程中,±倉內帶有一定壓力的泥水和砂石就會粘附到密封圈導致密封圈磨損、溫 度升高,或通過主驅動密封進入主驅動箱損壞主軸承和齒輪。在隧道掘進機施工中,如果唇 形密封圈、主軸承和齒輪產生損壞,即使在隧道內及時更換或維修,也將延長施工工期、增 加施工成本和工程風險。因此,對隧道掘進機主密封安全狀態(tài)進行檢測和控制,是本領域急 需解決的問題。
【發(fā)明內容】
[0003] 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種全斷面隧道掘進機主驅動密封安全狀態(tài)檢 測系統(tǒng),可W在線監(jiān)測密封圈溫度,進而控制冷卻水供應量,保證密封系統(tǒng)處于安全工作狀 態(tài),防止密封圈損壞和失效;
[0004] 本發(fā)明還要解決的技術問題是提供一種全斷面隧道掘進機主驅動密封安全狀態(tài) 檢測方法,通過使用化C對利用傳感器所測得的主密封內圈和外圈溫度與設定溫度進行比 較,并依據預設程序控制冷卻水量,進行閉環(huán)檢測,方式因主密封溫度過高而損害密封圈壽 命,降低工程風險。
[000引為解決上述技術問題,本發(fā)明所采取的技術方案是:一種全斷面隧道掘進機主驅 動密封安全狀態(tài)檢測系統(tǒng),包括安裝在主驅動密封內側和外側的兩組傳感器組、借助于信 號線與兩組傳感器組連接的A/D轉換器W及與A/D轉換器信號連接的控制器,所述控制器的 信號輸出端與冷卻水控制系統(tǒng)信號輸入端連接。
[0006] 所述兩組傳感器組均包括繞主驅動密封的唇形密封圈的軸線均勻布設的多套溫 度傳感器,所述溫度傳感器用于檢測和唇形密封圈相接觸的密封套的溫度。
[0007] 所述控制器為化對莫塊。
[0008] 為解決上述技術問題,本發(fā)明所采取的另一技術方案是:全斷面隧道掘進機主驅 動密封安全狀態(tài)檢測方法,包括W下步驟:
[0009] 第一步:通過安裝在主密封內側和外側的兩組溫度傳感器測量和唇形密封圈想接 觸的密封套的溫度,并通過A/D轉換器將溫度數據傳遞給控制器;
[0010] 第二步:控制器將溫度傳感器所測得的溫度與設定溫度進行比對,當傳感器所測 得的溫度大于設定溫度,控制器發(fā)出指令給冷卻水控制系統(tǒng),增大冷卻水流量,直至傳感器 所測得的溫度小于設定溫度;當傳感器所測得的溫度小于設定溫度,控制器發(fā)出指令給冷 卻水控制系統(tǒng),減小冷卻水流量;當傳感器所測得的溫度大于極限溫度時,隧道掘進機停 機,并加大冷卻水量進行冷卻,直至傳感器所測得的溫度小于等于設定溫度。
[0011] 在所述第二步中假設隧道掘進機運行時主驅動密封溫度為t,t包括兩組傳感器測 得的兩組溫度數據tl,t2··· tn和t/ 1,t/ 2··· t/η ;主驅動密封溫度極限值為Tmax ;主驅動密封正 常冷卻溫度為Tmin,當* ^min時,正常冷卻;當Tmin<t<Tmax時,需要加大冷卻水流量進行冷 卻;當t ^ Tmax時,隧道掘進機停機并加大冷卻水流量進行冷卻。
[0012] 本發(fā)明的有益效果如下:通過使用化C與溫度傳感器結合對主密封內圈和外圈的 溫度進行檢測,并經過與設定值對比后控制冷卻水控制系統(tǒng)調節(jié)冷卻水量,能夠在隧道掘 進機工作中在線檢測主驅動密封的溫度,由溫度傳感器收集的數據經A/D轉換器轉換,控制 器對轉換后的數據進行分析,判斷主密封的溫度是否在設定值之內,并根據預設程序給冷 卻水系統(tǒng)發(fā)出水量控制信號,有效地對主驅動密封系統(tǒng)的安全狀態(tài)進行控制,確保隧道掘 進機施工的順利進行。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖;
[0014] 圖2是本發(fā)明的程序流程圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0016] 綜上所述,本發(fā)明公開了一種全斷面隧道掘進機主驅動密封安全狀態(tài)檢測系統(tǒng) (參見附圖1),包括安裝在主驅動密封內側和外側的兩組傳感器組、借助于信號線與兩組傳 感器組連接的A/D轉換器W及與A/D轉換器信號連接的控制器,所述控制器的信號輸出端與 冷卻水控制系統(tǒng)信號輸入端連接;所述兩組傳感器組均包括繞主驅動密封的唇形密封圈的 軸線均勻布設的多套溫度傳感器,所述溫度傳感器用于檢測和唇形密封圈相接觸的密封套 的溫度;所述控制器為化C模塊,本發(fā)明的溫度傳感器采用紅外線溫度傳感器(0S136-1,上 海思百吉儀器系統(tǒng)有限公司);本發(fā)明的化對莫塊型號為:S7-200,生產廠家為西口子(中國) 有限公司。
[0017] 在具體使用過程中,將系統(tǒng)連接電源,各部分開始工作,首先通過溫度傳感器采集 主驅動密封溫度信號,然后將采集到的溫度信號通過信號線傳送給控制器,控制器將收集 到的信號進行分析,判斷密封系統(tǒng)是否處于安全運行狀態(tài),然后根據得到的溫度值t與Tmin 和Tmax進行比較,如果高于溫度極限值(即t含Tmax),隧道掘進機停止運行并及時發(fā)出故障信 號,并提示修理人員修理;如果主驅動密封溫度Tmin<t<Tmax,控制器給冷卻水系統(tǒng)發(fā)出加 大冷卻水流量信號,冷卻水系統(tǒng)根據接收到的信號調節(jié)冷卻水供應量;如果所檢測得到的 主驅動密封溫度值t ^ Tmin,冷卻水系統(tǒng)處于正常冷卻狀態(tài),隧道掘進機處于正常運行中。
[0018] 溫度傳感器設置好采樣頻率,傳感器ii檢測到的溫度為ti、溫升速率為心,=^, 經過一段時間后傳感器ii檢測到溫度為心1、溫升速率為心當ti>Tmin時,經控制器 給冷卻水系統(tǒng)發(fā)出加大冷卻水流量信號,冷卻水系統(tǒng)增大冷卻水供應量后,傳感器ii檢測 到ti+1含Tmin時,說明主驅動密封系統(tǒng)正常;如果傳感器ii仍然檢測到溫度ti+l>Tmin或者溫 升速率Δ心1〉Δ ti時,說明在傳感器ii附近的主驅動密封出現(xiàn)問題,及時發(fā)出故障信號并提 示修理人員修理。
[0019] 本發(fā)明中的的溫度傳感器數量為2組,分別為處于主驅動密封內側的內側傳感器 組(il,i2-in)和處于主驅動密封外側的外側傳感器組(jl,j2··· jn)進行安全狀態(tài)檢測,同時 對主驅動內密封圈的溫度(tl,t2-,tn)和外密封圈的溫度(*'1八'2-,*'。)進行檢測,2組溫度 傳感器均勻分布在主驅動密封的四周,能檢測主驅動密封任何一處的溫度變化,及時根據 發(fā)現(xiàn)的問題發(fā)出提示信號并檢查出故障位置,溫度傳感器直接檢測與唇形密封圈相接觸的 密封套的溫度,通過唇形密封圈與傳感器之間密封套的傳熱速率及熱傳導的計算來設定最 高與最低溫度值,如下:
[0020] 密封套的傳熱速率計算為:
[00引]Q = -AAdt/dr = -A^;rLdt/dr
[0022] 式中Q---密封套的導熱速率,W;
[0023] A---密封套與密封圈的導熱面積,m2, A =化rL,
[0024] L---導熱面積的軸向寬度,m;
[00巧]化/化溫度梯度,K/m;
[0026] λ 比例系數,密封套的導熱系數,w/m · Κ;
[0027] r---密封