[发明专利]盾构机刀盘检测及修复方法

说明书

本发明涉及盾构机刀盘检测及修复方法，盾构机刀盘检测方法至少包括：基于至少一个第一传感器检测盾构机刀盘驱动结构机械振动的振动信号；基于至少一个第二传感器检测刀盘电机温度的温度信号；基于盾构机刀盘参数以及先验知识构建温度信号故障特征与故障原因之间对应的概率模型，在第一传感器和第二传感器同时检测到盾构机刀盘异常的情况下，基于第一传感器传输的振动信号进行诊断以确定属于概率模型的第一故障原因，并基于第二传感器传输的温度信号传输至概率模型获得概率最大的对应的第二故障原因，在第一故障原因与第二故障原因彼此不关联的情况下，减少第二故障原因的概率并提高第一故障原因的概率。

技术领域

本发明涉及隧道盾构技术领域，尤其涉及盾构机刀盘检测及修复方法。

背景技术

大量工程实践经验证明，盾构机刀具检查、更换和刀盘维修等作业实践约占掘进施工总时间的30%到40%。而且，盾构机的换刀过程比较复杂，刀具的更换需要较长的时间。因此，如果刀具损坏，会对盾构掘进施工带来很大的影响。

现有技术中一般采用开舱检查的方法来检查刀具。具体而言，停机后作业人员进入舱体对刀具进行逐个检测。在不稳定地层中，开舱前需要进行底层加固或者带压作业，方可入舱进行检查。尽管这种方法直接可靠，但却存在较高的风险，例如掌子面不稳定而造成地面坍塌等事故。因此，可以在刀具内置入磨损感应装置来进行报警或提示。例如，在刀具内安装液压或者电子传感器系统，一旦刀具磨损到一定程度就自动报警或指示。例如，滚刀磨损感应装置则是采用测量液压油缸从刀盘伸出至滚刀刃尖的行程，通过比较伸出行程与磨损前伸出行程的差值判断滚刀的磨损量。例如，通电式刀具磨损检测，在刀具制作时先将电线埋入刀具中，随着盾构的掘进，当刀具磨损达到限定阈值时，通电电线被磨断，于是电路断路，通知外界。该方法简单直接，但是不能连续检测刀具磨损的进展情况。针对切削类的盾构刀具，可优选设计通电式传感装置实现连续测量，例如按间距设置多个通路置入刀具中，使用单片机控制选通其中一个通路，通过电量判断其通断，从而获取刀具的磨损量。但是这种检测方式应用范围较小，每一个检测单元都需要一个单独的回路，难以满足大容量的监测需求。

例如，公开号为CN105973896B的中国专利文献公开了基于光纤传感的盾构机刀具、刀盘磨损在线检测装置及方法。所述在线监测装置包括光线光栅位置传感器组，安装在待检测设备的深孔中，且光纤光栅位置传感器的光纤末端位于待检测设备的磨损极限位置；分光系统，用于将光分别传输给每个光纤光栅位置传感器；解调系统，用于将从每个光纤光栅位置传感器返回的光解调成光信号；控制系统，用于控制分光系统的开关，并对解调系统解调的电信号进行分析，判断切削刀具、磨损检测刀具或刀盘中的任意一个或几个是否磨损以及磨损位置。

例如，公开号为CN104198490B的中国专利文献公开了一种盾构机刀具刀盘的前部可视化检测装置及方法。所述可视化检测装置包括摄像装置、照明装置、冲洗装置、第一推进装置、第二推进装置、第三推进装置、数据采集装置和盾构机气泡舱，摄像装置包括前端摄像头和侧向摄像头，盾构机气泡舱的前壁上设有三个圆孔，圆孔焊接球铰且分别安装球阀用于连接摄像装置、照明装置和冲洗装置，第一推进装置、第二推进装置和第三推进装置分别与摄像装置、冲洗装置螺纹连接，第一推进装置、第二推进装置和第三推进装置均与盾构机气泡舱的前壁通过球阀连接。该可视化检测装置的有益效果是避免刀具损坏后未及时更换而造成大面积损伤或不必要开舱检查即更换刀具，延长刀具使用寿命。

但是上述专利公开的盾构机刀盘检测装置只能检测固定的几种故障，而盾构机的刀盘系统的故障类型较多，而且故障导致的表现形式相似，无法基于仅有几种传感器来确定刀盘系统的故障原因，进而在停机维修检查时，还需要花费大量的时间进行逐部件检测。而如果安装过多的传感器，会使得盾构机的结构变得复杂，在盾构机实际掘进工作中，刀盘系统内的多种传感器可能会被损坏，进而进一步加剧传感器的不可靠性。