盾構(gòu)機能動部件摩擦信息監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法

本實用新型屬于盾構(gòu)機潤滑系統(tǒng)油液在線監(jiān)測領(lǐng)域，涉及一種盾構(gòu)機能動部件摩擦信息監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

盾構(gòu)機，即：盾構(gòu)隧道掘進機，是一種用于隧道工程掘進的設(shè)備。盾構(gòu)機集光、機、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開挖切削隧道土體、輸送土料、測量導(dǎo)向糾偏等功能。盾構(gòu)掘進機已廣泛使用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程。目前，盾構(gòu)機潤滑系統(tǒng)油液檢測都是現(xiàn)場采集油樣，并將油樣送到實驗室去完成分析，分析完成后將數(shù)據(jù)再送給現(xiàn)場維修人員。在此過程中需要花費大量時間傳遞油樣和數(shù)據(jù)，完成一個油樣分析往往少則需要幾個小時，多則長達(dá)數(shù)天。然而，在此過程中由于受到取樣的限制，很難取到具有代表性的油樣。

近年來，西方發(fā)達(dá)國家利用電子技術(shù)和信號處理技術(shù)，研制了多種新型嵌入式油液分析傳感器，克服了實驗室離線分析方法成本高，操作復(fù)雜，測量結(jié)果滯后的不足。目前，機械設(shè)備潤滑油的維護方案主要是參考廠家推薦，實行按使用時間或是運行時間來進行。基于油液分析的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測已成為多數(shù)現(xiàn)代工業(yè)維修活動中的不可缺少的手段之一，并在設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測及故障診斷、摩擦磨損機理的研究、判定潤滑系統(tǒng)的污染狀況、制定正確的換油周期等幾個方面獲得廣泛的應(yīng)用。

盾構(gòu)機作為隧道掘進，巖石開鑿的主要設(shè)備，首先地下環(huán)境未知，有硬巖，軟沙，地下水等復(fù)雜施工條件。其次工作環(huán)境差：粉塵較大，高度潮濕。還有就是在地下施工中后退的機會很少，同時還要求一定的掘進速度。盾構(gòu)機主要的設(shè)備如刀盤，推力裝置大多為進口部件，保證其良好的運行狀態(tài)是設(shè)備運行狀態(tài)在線檢測的首要使命。盾構(gòu)機做為隧道掘進設(shè)備，必須保持良好的安全運行與備用狀態(tài)，才能更有效地發(fā)揮設(shè)備效率。為保證這種良好的狀態(tài)必須對盾構(gòu)機進行標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化、系統(tǒng)化的維護。由于盾構(gòu)機工作的環(huán)境及運行過程中復(fù)雜的工況條件，因此盾構(gòu)機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)等與設(shè)備維護相關(guān)的新技術(shù)，將不斷地被引入盾構(gòu)機的維護及維修改造、技術(shù)升級的過程中。

據(jù)調(diào)查，盾構(gòu)機液壓系統(tǒng)故障中80%以上故障是由于油液被污染造成。液壓油系統(tǒng)如果出現(xiàn)非正常狀態(tài)工作，會導(dǎo)致壓縮比發(fā)生變化引起液壓系統(tǒng)工作性能變壞及液壓系統(tǒng)相關(guān)元器件的磨損加劇。因此，對盾構(gòu)機液壓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術(shù)的運用顯得十分有必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于研制一種對在用盾構(gòu)機潤滑油的油品特性、含水量、清潔度、鐵磁及非鐵顆粒含量等對盾構(gòu)機能動部件摩擦的特性進行在線監(jiān)測的系統(tǒng)。

本實用新型的技術(shù)方案是：盾構(gòu)機能動部件摩擦信息監(jiān)控系統(tǒng),包括：液壓油取樣預(yù)處理部分、液壓油數(shù)據(jù)采集部分、齒輪油取樣預(yù)處理部分、齒輪油數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)采集控制管理部分、工控終端；液壓油取樣預(yù)處理部分與液壓油數(shù)據(jù)采集部分連接，液壓油數(shù)據(jù)采集部分與數(shù)據(jù)采集控制管理部分連接，數(shù)據(jù)采集控制管理部分與工控終端連接，齒輪油取樣預(yù)處理部分與齒輪油數(shù)據(jù)采集部分連接，齒輪油數(shù)據(jù)采集部分與數(shù)據(jù)采集控制管理部分連接，數(shù)據(jù)采集控制管理部分與工控終端連接。

所述液壓油取樣預(yù)處理部分包括：盾構(gòu)機液壓系統(tǒng)主回油管路、液壓油動力泵、第一消泡裝置、散熱裝置、第一溫度傳感器、第一電動保護閥；第一電動保護閥分別與液壓系統(tǒng)主回油管路和液壓油動力泵連接，液壓油動力泵分別與第一電動保護閥和第一消泡裝置連接，第一消泡裝置分別與液壓油動力泵和散熱裝置連接，散熱裝置分別與第一消泡裝置和普通粘度傳感器連接，第一溫度傳感器分別與第一消泡裝置和散熱裝置的出油口連接。

所述液壓油數(shù)據(jù)采集部分包括：普通粘度傳感器、微水傳感器、激光顆粒度傳感器、流量調(diào)節(jié)閥、第二電動保護閥、盾構(gòu)機液壓系統(tǒng)主回油管路；普通粘度傳感器分別與散熱裝置和微水傳感器連接，微水傳感器分別與普通粘度傳感器和流量調(diào)節(jié)閥連接，流量調(diào)節(jié)閥分別與微水傳感器和第二電動保護閥連接，激光顆粒度傳感器分別與散熱裝置5和第二電動保護閥連接。

所述齒輪油取樣預(yù)處理部分包括：盾構(gòu)機主齒輪箱、第三電動保護閥、齒輪油動力泵、第二消泡裝置、加熱裝置、第二溫度傳感器；第三電動保護閥分別與主齒輪箱和齒輪油動力泵連接，齒輪油動力泵分別與第三電動保護閥和第二消泡裝置連接，第二消泡裝置分別與齒輪油動力泵和加熱裝置連接，加熱裝置分別與第二消泡裝置和高粘傳感器連接，第二溫度傳感器分別與第二消泡裝置和加熱裝置的出油口連接。

所述齒輪油數(shù)據(jù)采集部分包括：高粘傳感器、水份傳感器、鐵磁顆粒傳感器、鐵譜傳感器、第四電動保護閥、盾構(gòu)機主齒輪箱；高粘傳感器分別與加熱裝置和水份傳感器連接，水份傳感器分別與高粘傳感器和鐵磁顆粒傳感器連接，鐵磁顆粒傳感器分別與水份傳感器和鐵譜傳感器連接，鐵譜傳感器分別與鐵磁顆粒傳感器和第四電動保護閥連接，第四電動保護閥分別與鐵譜傳感器和盾構(gòu)機主齒輪箱連接。

本實用新型采用上述技術(shù)方案后可達(dá)到如下的有益效果：

（1）實現(xiàn)了對盾構(gòu)機能動部件的實時監(jiān)測，其潤滑油液特性、潤滑情況及摩擦狀況能得到及時的反映，為盾構(gòu)機的正常運行、故障預(yù)警及診斷提供強有力的數(shù)據(jù)支持。

（2）實現(xiàn)了對盾構(gòu)機液壓系統(tǒng)和主齒輪減速箱潤滑狀況（即不同油液類型）同時監(jiān)測，全面反映盾構(gòu)機的運行情況。

（3）齒輪油數(shù)據(jù)采集部分選用的鐵譜傳感器，能夠采集到磨損磨粒的圖像信息，并能進行圖像的分析。

（4）潤滑油液經(jīng)取樣點，流經(jīng)采集系統(tǒng)后流回，在整個采樣過程中對油品不進行任何破壞性檢測。

（5）采用工業(yè)單板機實現(xiàn)傳感器信號的采集、保存和傳輸，工作穩(wěn)定性較高，適合全天候使用要求并能保存一周的歷史數(shù)據(jù)。

（6）工控終端能夠?qū)Σ杉降臍v史數(shù)據(jù)進行查詢，獲取潤滑油指標(biāo)的變化趨勢；且能實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

附圖說明

圖1為本實用新型盾構(gòu)機能動部件摩擦信息監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理示意圖；

圖2為本實用新型盾構(gòu)機能動部件摩擦信息監(jiān)控系統(tǒng)液壓油取樣預(yù)處理、數(shù)據(jù)采集示意圖；

圖3為本實用新型盾構(gòu)機能動部件摩擦信息監(jiān)控系統(tǒng)齒輪油取樣預(yù)處理、數(shù)據(jù)采集示意圖；

圖4為本實用新型盾構(gòu)機能動部件摩擦信息監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采樣控制管理示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的具體方案。如圖1所示，盾構(gòu)機能動部件摩擦信息監(jiān)控系統(tǒng),包括：液壓油取樣預(yù)處理部分A、液壓油數(shù)據(jù)采集部分C、齒輪油取樣預(yù)處理部分B、齒輪油數(shù)據(jù)采集部分D、數(shù)據(jù)采集控制管理部分E、工控終端F；經(jīng)液壓油取樣預(yù)處理部分A降溫消泡后的液壓油，進入液壓油數(shù)據(jù)采集部分C進行檢測，經(jīng)齒輪油取樣預(yù)處理部分B升溫消泡后的齒輪油，進入齒輪油數(shù)據(jù)采集部分D進行檢測。以上兩部分檢測所得油液指標(biāo)檢測數(shù)據(jù)匯集到數(shù)據(jù)采集控制管理部分E進行數(shù)據(jù)的分析運算處理后，最終顯示存儲在工控終端F。

如圖2所示：液壓油取樣預(yù)處理部分A包括：盾構(gòu)機液壓系統(tǒng)主回油管路1、液壓油動力泵3、第一消泡裝置4、散熱裝置5、第一溫度傳感器6、第一電動保護閥2；液壓油數(shù)據(jù)采集部分C包括：普通粘度傳感器7、微水傳感器8、激光顆粒度傳感器10、流量調(diào)節(jié)閥9、第二電動保護閥11、盾構(gòu)機液壓系統(tǒng)主回油管路1；首先，監(jiān)測系統(tǒng)所實時監(jiān)測的液壓油從盾構(gòu)機液壓系統(tǒng)主回油管路1引出，經(jīng)第一電動保護閥2進入液壓油監(jiān)測系統(tǒng)進油管路，由液壓油動力泵3將液壓油輸送到第一消泡裝置4進行消泡處理后，再經(jīng)散熱裝置5散熱，由第一溫度傳感器6檢測達(dá)到一定溫度，然后，油液分兩路流出液壓油取樣預(yù)處理部分A進入液壓油數(shù)據(jù)采集部分C：一路經(jīng)普通粘度傳感器7、微水傳感器8和流量調(diào)節(jié)閥9；一路經(jīng)激光顆粒度傳感器10。兩路油液匯合后經(jīng)第二電動保護閥11流入盾構(gòu)機液壓系統(tǒng)主回油管路1。

如圖3所示：齒輪油取樣預(yù)處理部分B包括：盾構(gòu)機主齒輪箱12、齒輪油動力泵14、第二消泡裝置15、加熱裝置16、第二溫度傳感器17、第三電動保護閥13；齒輪油數(shù)據(jù)采集部分D包括：高粘傳感器18、水份傳感器19、鐵磁顆粒傳感器20、鐵譜傳感器21、第四電動保護閥22、盾構(gòu)機主齒輪箱12；首先，監(jiān)測系統(tǒng)所實時監(jiān)測的齒輪油從盾構(gòu)機主齒輪箱12引出，經(jīng)第三電動保護閥13進入監(jiān)測系統(tǒng)齒輪油監(jiān)測進油管路，由動力泵14將液壓油輸送到第二消泡裝置15進行消泡處理后，再經(jīng)加熱裝置16升溫，由第二溫度傳感器17檢測達(dá)到一定溫度，然后，油液流出齒輪油取樣預(yù)處理部分B進入齒輪油數(shù)據(jù)采集部分D，依次流入：高粘傳感器18、水份傳感器19、鐵磁顆粒傳感器20、鐵譜傳感器21，經(jīng)第四電動保護閥22流入盾構(gòu)機主齒輪箱12。

如圖4所示：數(shù)據(jù)采集控制管理部分E包括RS232通信接口四個、RS485通信接口兩個、CAN通信接口一個、模擬量接口兩個、流量閥控制、散熱控制、加熱控制各一個，泵控制兩個、閥控制四個、大容量SD卡、網(wǎng)絡(luò)接口各一個；其中用于液壓油數(shù)據(jù)取樣部分C的傳感器通訊接口有：RS232通信接口兩個、CAN通信接口、模擬量接口各一個，分別與普通粘度傳感器7、激光顆粒度傳感器10、微水傳感器8、溫度傳感器6通訊連接；流量閥控制、散熱控制、泵控制、分別控制流量調(diào)節(jié)閥9、散熱裝置5和動力泵3的流量大小調(diào)節(jié)、散熱啟停和泵流量的調(diào)節(jié)，閥控制兩個分別控制第一電動保護閥2和第二電動保護閥11開關(guān)；用于齒輪油采集部分D的傳感器通信接口有：RS232通信接口兩個、RS485通信接口兩個，分別與高粘傳感器18、水份傳感器19、鐵磁顆粒傳感器20、鐵譜傳感器21通訊連接；泵控制、加熱控制分別控制電動泵14、加熱裝置16的流量調(diào)節(jié)和加熱的啟停，閥控制兩個分別控制第三電動保護閥13和第四電動保護閥22的開關(guān)。RS232、RS485、CAN、模擬量接口為傳感器供電和數(shù)據(jù)接收功能。大容量SD卡作為系統(tǒng)存儲模塊，可保存所有傳感器檢測到的近一周的油品數(shù)據(jù)參數(shù)。通過網(wǎng)絡(luò)接口與工控終端F的連接，將數(shù)據(jù)顯示、傳輸并最終存儲在工控終端F。

液壓油數(shù)據(jù)采集部分C中，通過RS232接口與數(shù)據(jù)采集控制管理部分E進行通訊，普通粘度傳感器7，主要采集參數(shù)為溫度和粘度兩個參數(shù)，粘度量程0.8-50cp；激光顆粒度傳感器10采集值分別為4、6、14、21mm顆粒數(shù)目及相對應(yīng)的ISO4406及NAS污染等級，微水傳感器8，通過CAN接口與數(shù)據(jù)采集控制管理部分E進行通訊，輸出絕對含水量，量程0-500ppm。

齒輪油數(shù)據(jù)采集部分D中，通過RS232接口與數(shù)據(jù)采集控制管理部分E進行通訊，高粘傳感器18，主要采集參數(shù)為溫度和粘度兩個參數(shù)，粘度量程8-400CST；水份傳感器19量程0-1000ppm；通過RS485接口與數(shù)據(jù)采集控制管理部分E進行通訊，鐵磁顆粒傳感器20測量范圍0-2000mm的鐵和非鐵磨粒數(shù)目，對研究磨損的源頭和故障診斷有重要的意義；鐵譜傳感器21，采集鐵譜磨粒圖像信息并分析，包括：反映磨粒形態(tài)學(xué)特征的透射光圖像，磨粒顏色及表面特征的反射光圖像和全部特征的全光源圖像。