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原文传递一种大直径泥水盾构机开挖仓有害气体实时检测装置

专利名称：	一种大直径泥水盾构机开挖仓有害气体实时检测装置
摘要：	本发明公开了一种大直径泥水盾构机开挖仓有害气体实时检测装置，属于隧道施工领域，目的在于公开一种能够安全、准确检测开挖仓有害气体聚集的实时检测装置，根据有害气体在开挖仓聚集时所引起的气压升高、液位降低，通过液位变化和大气压强的变化来检测有害气体在开挖仓的聚集。该有害气体实时检测装置包括液位检测装置和温度传感器两部分，液位检测装置由防爆压差传感器、和防爆压力传感器两部分组成，液位检测装置得到开挖仓内的气体状态参数气体压力和液位高度，温度传感器得到气体温度，通过所得的开挖仓气体初始状态参数和实时状态参数，最终输出有害气体的物质的量及其浓度。本发明解决了泥水盾构机掘进过程中开挖仓有害气体实时检测问题，提高了安全性、和准确性。
专利类型：	发明专利
申请人：	中铁十四局集团大盾构工程有限公司
发明人：	陈鹏;徐岩;鲁国栋;邓志强;刘四进;夏毅敏;孙旭涛;周祥;孙长松;赵风龙;刘其成;周国栋
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T10:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T19:00:00+0805
申请号：	CN202010024016.1
公开号：	CN111175450A
代理机构：	长沙和诚容创知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	彭庆
分类号：	G01N33/00;G01F23/14;G01K13/00;G01F22/02;E21D9/06;G;E;G01;E21;G01N;G01F;G01K;E21D;G01N33;G01F23;G01K13;G01F22;E21D9;G01N33/00;G01F23/14;G01K13/00;G01F22/02;E21D9/06
申请人地址：	211800 江苏省南京市浦口区江浦街道新浦路120号
主权项：	1.一种大直径泥水盾构机开挖仓有害气体实时检测装置，其特征在于：包括液位检测装置、温度传感器和控制室，所述液位检测装置包括防爆压力传感器、多个压力测量元件和防爆压差传感器，所述压力测量元件分别设置在开挖仓的顶部和底部，所述压力测量元件通过采集电路连接所述防爆压差传感器，所述防爆压力传感器固定在开挖层内侧壁，所述温度传感器设置于开挖仓顶部测量开挖仓内气体温度，所述防爆压力传感器、防爆压差传感器和温度传感器的信号输出端通过数字通讯电路连接所述控制室的信号输入端。 2.根据权利要求1所述的一种大直径泥水盾构机开挖仓有害气体实时检测装置，其特征在于：所述防爆压差传感器、防爆压力传感器或温度传感器采用压力腔全一体化不锈钢结构，外层采用激光焊接双层密封，信号线全密封。 3.根据权利要求1所述的一种大直径泥水盾构机开挖仓有害气体实时检测装置，其特征在于：所述防爆压力传感器安装于开挖仓内侧壁，设置于开挖仓上部液位液面上方位置。 4.根据权利要求1所述的一种大直径泥水盾构机开挖仓有害气体实时检测装置，其特征在于：所述压力测量元件分别设置在开挖仓底部和顶部，分别得到液体压力和大气压力P，通过压力传输通路将所得液体压力引入传感器正压腔，大气压力P引入负压腔，得到压力差ΔP，通过ΔP＝ρgH可以得到实时变化的液位高度H1。 5.根据权利要求4所述的一种大直径泥水盾构机开挖仓有害气体实时检测装置，其特征在于：设置有两组以上的压力测量元件和压力传输通路，以及两个以上的防爆压差传感器，取大气压强平均值P和液位高度平均值H1。 6.根据权利要求1所述的一种大直径泥水盾构机开挖仓有害气体实时检测装置，其特征在于：所述液位检测装置分别测量开挖仓内初始的液位高度H0、有害气体进入开挖仓后的实时液位高度H1、初始气体压力P0、和有害气体进入开挖仓后的气体压力P1；所述温度传感器测量开挖仓内气体温度，包括初始气体温度T0，实时气体温度T1。 7.根据权利要求5所述的一种大直径泥水盾构机开挖仓有害气体实时检测装置，其特征在于：所述防爆压力传感器检测基于所测液体对所述开挖仓侧壁的压力P，压力P正比于液位高度H2。 8.根据权利要求7所述的一种大直径泥水盾构机开挖仓有害气体实时检测装置，其特征在于：输出液位高度H，所述H为H1或H2或(H1+H2)/2或H1与H2的任意中间值。 9.根据权利要求1所述的一种大直径泥水盾构机开挖仓有害气体实时检测装置，其特征在于，其检测步骤为：(a),先检测初始状态参数，包括初始液位H0，初始大气压力P0，初始气体温度T0，计算得到初始气体体积V0，其中，初始气体温度T0为绝对温度；(b),由PV＝nRT，R为常数，可以得到此时初始气体的物质的量n0；(c),再由液位检测装置和温度传感器检测得到实时状态参数，包括实时液位H1，实时大气压力P1，实时气体温度T1，计算得到实时开挖仓内气体体积V1；(d),根据PV＝nRT，得到实时气体的物质的量n1；(e),根据Δn＝n1-n0，C＝Δn/n1，输出Δn得到有害气体的物质的量，输出C得到开挖仓有害气体浓度。 10.根据权利要求9所述的一种大直径泥水盾构机开挖仓有害气体实时检测装置，其特征在于：计算初始气体体积V0的公式为：V0＝S(H总-H0)，其中H总表示开挖仓高度，S表示开挖仓底面积或者开挖仓等效底面积；计算实时气体体积V1的公式为：V1＝S(H总-H1)，其中H总表示开挖仓高度，S表示开挖仓底面积或者开挖仓等效底面积。
所属类别：	发明专利