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原文传递一种TBM掘进过程模拟测试系统及测试方法

专利名称：	一种TBM掘进过程模拟测试系统及测试方法
摘要：	本发明公开了一种TBM掘进过程模拟测试系统及测试方法，测试系统主要由数据采集处理装置、模拟掘进装置、动力装置和数字传感器四部分组成。数据采集处理装置包括可编程逻辑控制器、电源模块、无线数据传输模块，可编程逻辑控制器输入端有位移监测模块、液压监测模块、转速监测模块、电流监测模块以及扭矩监测模块，输出端有显示器、数据储存器、USB闪存盘；模拟掘进装置包括固定底座、支架、磨盘、掘进推杆、微型刀盘。本发明通过模拟和监测微型刀盘在各种类别、质量级别、性质的岩体中的掘进状态，可以用于快速预测深长隧道工程TBM掘进过程中的推进压力、推进扭矩、推进功率以及掘进速度，以指导隧道施工方法选择、施工进度安排和成本估算。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国水利水电科学研究院
发明人：	王玉杰;林兴超;曹瑞琅;刘立鹏;赵宇飞;冯上鑫;姜龙;皮进;孙平;段庆伟
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201910042099.4
公开号：	CN109725128A
代理机构：	北京栈桥知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	潘卫锋
分类号：	G01N33/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	100038 北京市海淀区复兴路甲一号
主权项：	1.一种TBM掘进过程模拟测试系统，其特征在于，包括数据采集处理装置、模拟掘进装置、动力装置和数字传感器，所述数据采集处理装置包括可编程逻辑控制器、电源模块、无线数据传输模块，所述模拟掘进装置包括固定底座(12)、支架(13)、压力磨盘(5)、推进钻杆(6)和微型刀盘(7)，压力磨盘(5)固定于支架(13)上部并握紧推进钻杆(6)，推进微型刀盘(7)前进，支架(13)靠近岩体部位由固定底座(12)进行位移约束，所述数字传感器安装于所述模拟掘进装置的传力部位，精确测量装置的压力、位移、转速、电流以及扭矩信息。 2.根据权利要求1所述的一种TBM掘进过程模拟测试系统，其特征在于所述动力装置包括油泵(1)，通过油泵(1)持续供给压力液体，通过推进油压管道(2)、后退油压管道(3)以及扭转油压管道(4)使压力磨盘(5)产生向下推进力、向上拉拔力和扭转力，并传输到推进钻杆(6)，促进微型刀盘(7)向岩体内部挤压破岩。 3.根据权利要求1所述的一种TBM掘进过程模拟测试系统，其特征在于所述动力装置还包括转动马达(8)、扭转传动器(9)和调节压力控制器(10)，所述转动马达(8)和扭转传动器(9使推进钻杆(6)稳定速率转动，所述调节压力控制器(10)可选择不同挡位来选择推进力，并由油压显示器(11)确定所给压力。 4.根据权利要求1所述的一种TBM掘进过程模拟测试系统，其特征在于所述数字传感器包括位移传感器(14)、转速传感器(15)、推进和后退压力传感器(16)、电流传感器(17)和扭矩液压传感器(18)，通过位移传感器(14)测定压力磨盘(5)的上下位置移动量，通过转速传感器(15)测定推进钻杆(6)的转动速度，通过推进和后退压力传感器(16)测定微型刀盘(7)向下的推力，通过电流传感器(17)测定油泵(1)和转动马达(8)的总供给电流)，通过扭矩液压传感器(18)和扭矩仪(19)测定推进钻杆(6)的扭矩。 5.根据权利要求1所述的一种TBM掘进过程模拟测试系统，其特征在于所述可编程逻辑控制器包括位移模块(20)、转速模块(21)、液压模块A(22)、电流模块(23)、液压模块B(24)以及扭矩模块(25)。 6.根据权利要求1所述的TBM掘进过程模拟测试系统，其特征在于，所述数字传感器通过数据传输端口(31)与可编程逻辑控制器位移模块(20)连接，通过电源接入口(32)和电源开关(34)控制工作状态，配有24v电源(35)和5v电源(36)，且数据接口细分为位移器数据接口(37)、转速器数据接口(38)、前进液压器数据接口(39)、电流器数据接口(40)、扭矩液压器数据接口(41)、扭矩仪数据接口(42)。 7.一种根据权利要求1-6任一所述的一种TBM掘进过程模拟测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下操作步骤：步骤1：将模拟掘进装置固定于待测岩体表面，通过调节固定底盘(12)和支架(13)使设备不能发生上下、左右和前后位移以及扭转，保持微型刀盘(7)与岩面垂直；步骤2：把传感器由数据传输端口(31)与可编程逻辑控制器位移模块(20)连接，通过电源接入口(32)和电源开关(34)控制工作状体，配置传感器接口；步骤3：调节压力控制器(10)转动马达(8)，通过推进钻杆(6)设置固定的向下推进压力以及转动速度；步骤4：通过压力磨盘(5)和扭转传动器(9)带动微型刀盘(7)向下掘进岩体；步骤5：布设位移传感器(14)监测微型刀盘(7)上下移动量，布设转速传感器(15)监测微型刀盘(7)转速，布设压力传感器(16)监测微型刀盘(7)推进压力，布设电流传感器(17)监测消耗功率，布设扭矩仪(19)监测微型刀盘(7)转速扭矩，安装并开启数据采集处理装置；步骤6：掘进时间固定后，测量掘进深度，记录掘进过程中可编程逻辑控制器位移模块(20)、转速模块(21)、液压模块A(22)、电流模块(23)、液压模块B(24)以及扭矩模块(25)的相应数据，并通过显示器(27)实时显示。
所属类别：	发明专利