CN114136680B - 一种激光式盾构/tbm油脂实时测量装置及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光式盾构/TBM油脂实时测量装置及测量方法，该测量装置包括设置在盾构/TBM油脂桶液压油缸顶端横梁上的固定夹具、设置在所述固定夹具底部的激光测距模块和与所述激光测距模块连接的RS485通讯模块，以及与所述RS485通讯模块连接的上位机。通过激光测距模块测量油缸行程，结合油脂桶的面积计算得出每环盾构/TBM油脂用量，检测结果更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及盾构/TBM掘进施工技术领域，具体涉及一种激光式盾构/TBM油脂实时测量装置及测量方法。
背景技术
盾构掘进过程中要用到多种油脂，如盾尾油脂、黄油、黑油等。以盾尾油脂为例，管片是静止不动的，盾体是连续移动的，因此盾尾与已装管片之间要产生相对滑动，为了防止外部污水和泥沙等进入，盾尾和管片之间的一方面靠安装在盾尾内壁的钢丝刷密封，另一方面靠充满整个油脂腔的油脂建立起压力进行密封，同时注入到油脂腔内的油脂也可以起到保护钢丝刷、延长其寿命的作用。盾尾油脂起到的作用有：1.在盾尾和管片之间起到润滑作用，保护盾尾；2.密封作用，能够隔绝泥浆，防止泥水和泥浆的渗入，保障盾构的顺利推进；3.对钢丝刷和钢结构起到防锈、防腐蚀和减少磨损的作用。因此，在盾构/TBM掘进施工领域，盾尾油脂的用量是反映掘进每环盾尾的密封性是否良好、掘进状态是否良好的一个重要参数，其他部位用到的润滑油脂用量的测量也可以作为盾构机运行状况的判断依据，所以，准确测量盾构油脂的用量，对于实时判断盾构机运行状况、掘进状态有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种激光式盾构/TBM油脂实时测量装置及测量方法，能够准确测量盾构掘进过程中的油脂用量，便于根据测量数据判断盾构机运行状况、掘进状态。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种激光式盾构/TBM油脂实时测量装置，包括设置在盾构/TBM油脂桶液压油缸顶端横梁上的固定夹具、设置在所述固定夹具底部的激光测距模块和与所述激光测距模块连接的RS485通讯模块，以及与所述RS485通讯模块连接的上位机。
通过设置激光测距模块，当盾构机掘进一环时，液压油缸下移，激光测距模块可以测量出液压油缸顶端横梁距油缸下部的距离变化，进而计算处盾构机掘进一环使用的油脂量，根据实时检测数据的变化，可以评估盾构机运行状况、掘进状态，以盾尾油脂为例，测量结果可以用于评估盾尾密封情况和盾构掘进状态。
优选的，所述固定夹具通过加紧螺丝固定在油脂桶液压油缸顶端横梁上，固定夹具底部设有用于安装激光测距模块的开孔。
优选的，一个油脂桶上液压油缸顶端横梁上设置有一组以上的固定夹具、激光测距模块和RS485通讯模块，每个激光测距模块通过RS485通讯模块连接至同一上位机。设置多组测量装置，可以将测得的数据进行比较、平均，可以减小误差，使测量结果更加准确。
优选的，多组固定夹具沿液压油缸顶端横梁对称设置。
优选的，所述激光测距模块为激光测距传感器。
本发明还涉及一种激光式盾构/TBM油脂实时测量方法，包括以下步骤：
（1）在油脂桶液压装置上安装一个或多个固定夹具，固定夹具通过加紧螺丝固定在油脂桶液压油缸顶端横梁上，固定夹具底部开孔，用于固定激光测距模块，激光测距模块通过RS485通讯模块与上位机相连；
（2）当盾构/TBM开始掘进时，上位机记录一次激光测距模块的测量距离数据L1作为初始数据，当盾构/TBM掘进一环结束后，上位机再次记录一次激光测距模块的测量距离数据L2作为该环的结束数据，将两组数据L1和L2通过RS485通讯模块传输至上位机，将两组数据相减计算得出差值作为该环的距离量：
L2-L1=△L
其中：△L表示某环的距离量；
将该距离量△L与盾构/TBM油脂油桶的横向截面积S相乘，换算出对应的盾构/TBM油脂用量V，即可得出该环的盾构/TBM油脂用量，计算方式如下：
V=△L×S；
（3）当盾构/TBM油脂桶放空后，计算当前结束数据Lm与上一环数据Lm-1的差值Ln，得出油脂用量Vn；更换新的盾构/TBM油脂桶后，液压油缸行程恢复最小，激光测距模块进行复位，更换前的结束数据清零，该环的初始数据清零，掘进结束后计算该环的油脂用量Vm+1，与更换油脂前的用量Vn相加作为本环的油脂用量。
（4）数据校对：一环掘进结束后，将该环的结束位移数据Le保留，与下一环的初始位移数据Ls进行对比。
本发明的有益效果在于：
本发明盾构/TBM油脂测量装置采用高精度的激光测距模块，油脂用量的测量的准确度高，特别满足于盾构/TBM油脂用量大的隧道施工项目对油脂实时准确监控的施工要求；不但极大的提高了工程师监控盾构/TBM状态的可靠性，缩短了工人测量油脂的时间；而且极大优化了油脂用量的控制精度，节约了施工企业的施工成本，提高了企业的经济效益。
附图说明
图1为本发明的测量装置结构示意图；
图2是盾构油脂泵出装置的结构示意图，其中的A处为本发明测量装置的安装位置；
图中标号：1为固定夹具；2为激光测距模块；3为RS485通讯模块；4为上位机；5为盾构/TBM油脂液压油缸；6为横梁。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
实施例1：一种激光式盾构/TBM油脂实时测量装置，参见图1，包括设置在盾构/TBM油脂桶液压油缸5顶端横梁6上的固定夹具1、设置在所述固定夹具1底部的激光测距模块2和与所述激光测距模块2连接的RS485通讯模块3，以及与所述RS485通讯模块3连接的上位机4。其中，所述固定夹具1通过加紧螺丝固定在油脂桶液压油缸5顶端横梁6上，固定夹具1底部设有用于安装激光测距模块2的开孔。激光测距模块2用于测量液压油缸下移的距离变化，RS485通讯模块3用于传输激光测距模块2测得的数据信号，上位机4用于接收并处理数据信号，接收到数据信号后通过运算可得出油脂用量的体积值，以方便读取。
一个油脂桶上液压油缸5顶端横梁6上可以设置有一组以上的固定夹具1、激光测距模块2和RS485通讯模块3，每个激光测距模块2通过RS485通讯模块3连接至同一上位机4，实现数据的融合。设置多组固定夹具1时，沿液压油缸顶端横梁6对称设置。
实施例2：一种激光式盾构/TBM油脂实时测量方法，包括以下步骤：
（1）在油脂桶液压油缸顶端横梁上安装一个或多个固定夹具，固定夹具通过加紧螺丝固定在油脂桶液压油缸顶端横梁上，固定夹具底部开孔，用于固定激光测距模块，激光测距模块通过RS485通讯模块与上位机相连；
（2）当盾构/TBM开始掘进时，上位机记录一次激光测距模块的测量距离数据L1作为初始数据，当盾构/TBM掘进一环结束后，上位机再次记录一次激光测距模块的测量距离数据L2作为该环的结束数据，将两组数据L1和L2通过RS485通讯模块传输至上位机，将两组数据相减计算得出差值作为该环的距离量：
L2-L1=△L
其中：△L表示某环的距离量；
将该距离量△L与盾构/TBM油脂油桶的横向截面积S相乘，换算出对应的盾构/TBM油脂用量V，即可得出该环的盾构/TBM油脂用量，计算方式如下：
V=△L×S；
（3）当盾构/TBM油脂桶放空后，计算当前结束数据Lm与上一环数据Lm-1的差值Ln，得出油脂用量Vn；更换新的盾构/TBM油脂桶后，液压油缸行程恢复最小，激光测距模块进行复位，更换前的结束数据清零，该环的初始数据清零，掘进结束后计算该环的油脂用量Vm+1，与更换油脂前的用量Vn相加作为本环的油脂用量。
（4）数据校对：一环掘进结束后，将该环的结束位移数据Le保留，与下一环的初始位移数据Ls进行对比，确保测量的准确性。
本发明中的测量装置可以用于采用液压式油脂桶的盾构/TBM油脂用量测量，包括但不限于所有盾构/TBM掘进时所用到的例如盾尾油脂、黄油、黑油等，适用范围广泛、测量结果准确性高。
以上实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件，所涉及的结构设置方式、工作方式或控制方式如无特别说明，均为本领域常规的设置方式、工作方式或控制方式。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (1)
1.一种激光式盾构/TBM油脂实时测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在油脂桶液压油缸顶端横梁上安装一个或多个固定夹具，固定夹具通过加紧螺丝固定在油脂桶液压油缸顶端横梁上，固定夹具底部开孔，用于固定激光测距模块，激光测距模块通过RS485通讯模块与上位机相连；激光测距模块用于测量液压油缸下移的距离变化；
（2）当盾构/TBM开始掘进时，上位机记录一次激光测距模块的测量距离数据L1作为初始数据，当盾构/TBM掘进一环结束后，上位机再次记录一次激光测距模块的测量距离数据L2作为该环的结束数据，将两组数据L1和L2通过RS485通讯模块传输至上位机，将两组数据相减计算得出差值作为该环的距离量：
L2-L1=△L
其中：△L表示某环的距离量；
将该距离量△L与盾构/TBM油脂油桶的横向截面积S相乘，换算出对应的盾构/TBM油脂用量V，即得出该环的盾构/TBM油脂用量，计算方式如下：
V=△L×S；
（3）当盾构/TBM油脂桶放空后，计算当前结束数据Lm与上一环数据Lm-1的差值Ln，得出油脂用量Vn；更换新的盾构/TBM油脂桶后，液压油缸行程恢复最小，激光测距模块进行复位，更换前的结束数据清零，该环的初始数据清零，掘进结束后计算该环的油脂用量Vm+1，与更换油脂前的用量Vn相加作为本环的油脂用量；
（4）数据校对：一环掘进结束后，将该环的结束位移数据Le保留，与下一环的初始位移数据Ls进行对比。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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