一种盾构机主驱动密封用气密性检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于机械设备检测领域，具体涉及一种盾构机主驱动密封用密性检测装置及检测方法。

背景技术

主驱动作为盾构机的关键件，在盾构法隧道施工过程中起到动力转换和输出的作用。其主要部件包括：主驱动箱、主轴承、连接环、主密封等。盾构机主驱动结构复杂，对制作工艺、装配工艺的要求非常高，且在盾构掘进施工过程中维修困难、复杂，所以主驱动及其结构要有较长的使用寿命和较高的稳定性。盾构机作为一种应用于地下工程施工的特种装备，其特殊的工作环境决定了其各个系统设计的安全性需求较高，主驱动密封系统是盾构机最核心系统之一，主驱动密封性能的好坏直接决定盾构机性能的发挥，而且密封系统的失效在地下环境下很难修复，修复的成本也很高，还会为整个工程带来巨大的安全风险。因此，确保主驱动的密封性良好是非常有必要的。

发明内容

为了确保盾构机能更加安全平稳的进行掘进施工作业，本发明的一种盾构机主驱动密封用气密性检测装置及检测方法，能够检测主驱动密封系统的有效性，减少或避免密封系统存在的隐患，从而确保盾构机主驱动密封系统在掘进施工过程中的可靠性，提高工作效率。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种盾构机主驱动密封用气密性检测装置，所述检测装置包括：箱体和设置在箱体内的加压单元、减压单元和测量单元；

所述加压单元包括气泵、单向阀和加压阀，所述单向阀和气泵用于将常压空气变成压缩空气，为了防止加压时压力过高损坏检测装置，所述加压单元还包括溢流阀；

所述测量单元包括小型储气罐、压力传感器、温度传感器、湿度传感器；所述加压阀将所述加压单元与所述小型储气罐连接，小型储气罐在试验开始加压时稳定注入到主驱动密封腔的压缩空气；

所述减压单元包括有减压阀、排气阀和单向阀，所述单向阀用于与所述测量单元连接，所述减压阀用于调节主驱动密封腔的试验压力，所述排气阀用于在试验结束后排出压缩空气。

进一步地，所述检测装置还包括空气过滤单元，所述空气过滤单元设置在所述加压单元的前端，包括空气过滤器、油水分离器、堵塞指示器、空气质量传感器，确保检测的气体洁净，避免对主驱动的密封腔内造成污染。

进一步地，所述检测装置还包括冷却单元，所述冷却单元包括冷却风扇、冷却风道，由于加压单元的气泵安装在箱体内，空间相对密封，所述冷却单元用于冷却所述气泵产生的热量。

进一步地，所述检测装置还包括PLC逻辑控制单元，所述PLC逻辑控制单元主要用于采集测量单元的压力、温度、湿度信号、采集空气过滤单元的堵塞信号，采集操作单元的输入信号，经过逻辑运算后，控制空气过滤单元的排污阀，控制加压单元、减压单元的空气流向。

进一步地，所述检测装置还包括供电单元、操作单元和人机交互界面单元，

所述供电单元为所述检测装置提供两种供电方式，外部电源供电与内部锂电池供电；为操作单元、人机交互界面单元、冷却单元、PLC逻辑控制单元、测量单元提供电源；

所述操作单元用于控制所述检测装置电源开关、启动和停止按钮，设定试验压力、试验时间、试验压差值；

所述人机交互界面单元用于实时显示压缩空气的压力值、温度值和湿度值、试验倒计时、显示该发明装置的故障信息、显示试验结论信息。

进一步地，所述检测装置还包括接口单元，所述接口单元包括外部电源接口、用于通入常压气体的进气口、提供压缩空气的供气口、排出试验后的压缩空气的排气口。

进一步地，所述检测装置还包括附件单元，所述附件单元包括照明灯、外部供电用的电源线、连接测量单元和主驱动的双层供气管路、单元之间相互连接的气管转换接头和气管、在非工作状态时封堵接口单元防止污染接口单元的保护套。

使用盾构机主驱动密封用气密性检测装置检测盾构机主驱动密封腔的方法，所述方法包括如下步骤：

1)操作启动按钮，加压单元内的单向阀打开，气泵开始工作，箱体外的常压空气被吸入到空气过滤单元进入到加压单元，常压空气经过加压单元后输出压缩空气；

2)加压单元的加压阀打开，将压缩空气通过管路注入到测量单元内；

3)测量单元内的压缩空气通过管路进入到主驱动密封腔，此时减压单元的减压阀处于关闭状态；

4)压缩空气压力上升到试验设定压力+5％时，加压单元的加压阀关闭，气泵停止工作，然后减压单元的减压阀打开，缓慢将压缩空气压力降至设定的试验压力值，此时加压单元和减压单元的阀均关闭，测量单元与主驱动密封腔连通，此时气密性保压试验进行中；

5)到达设定的试验时间后，减压单元的减压阀打开，将主驱动密封腔内的压缩空气经排气口排出。

6)人机交互界面单元显示压力为0后，排气完成，显示气密性试验结束，同时显示气密性试验检测结果“合格”。

本发明为一种盾构机主驱动密封用气密性检测装置是针对于盾构机地下工程施工的特种装备在特殊的工作环境专业定制的半自动机电一体化产品，具有高效为盾构机主驱动气密性检验检测人员提供便携的检测设备，能缩短检测时间，为提高工作质量和效率创造有利的条件。

附图说明

图1本发明的气密性检测装置的结构原理图。

图2常规加压方式的曲线图。

图3本发明装置加压方式的曲线图。

图4本发明的原理图。

具体实施方式

下面对本发明的实施方案做进一步的详细描述。

如图1-4所示，本发明公开了一种盾构机主驱动密封用气密性检测装置及检测方法，本发明是的检测装置包括：箱体、供电单元、操作单元、人机交互界面单元、PLC逻辑控制单元、加压单元、减压单元、测量单元、空气过滤单元、冷却单元、接口单元和附件单元，上述单元设置在箱体的内部或箱体的外壳上。

在本发明中，供电单元为检测装置提供两种供电方式，外部电源供电与内部锂电池供电；为操作单元、人机交互界面单元、冷却单元、PLC逻辑控制单元、测量单元提供电源。操作单元用于控制所述检测装置电源开关、启动和停止按钮，设定试验压力、试验时间、试验压差值。人机交互界面单元用于实时显示压缩空气的压力值、温度值和湿度值、试验倒计时、显示该发明装置的故障信息、显示试验结论信息。PLC逻辑控制单元主要用于采集测量单元的压力、温度、湿度信号、采集空气过滤单元的堵塞信号，采集操作单元的输入信号，经过逻辑运算后，控制空气过滤单元的排污阀，控制加压单元、减压单元的空气流向。加压单元包括气泵、单向阀和加压阀，所述单向阀和气泵用于将常压空气变成压缩空气，为了防止加压时压力过高损坏检测装置，所述加压单元还包括溢流阀。所述减压单元包括有减压阀、排气阀和单向阀，所述单向阀用于与所述测量单元连接，所述减压阀用于调节主驱动密封腔的试验压力，所述排气阀用于在试验结束后排出压缩空气。所述测量单元包括小型储气罐、压力传感器、温度传感器、湿度传感器；所述加压阀将所述加压单元与所述小型储气罐连接，小型储气罐在试验开始加压时稳定注入到主驱动密封腔的压缩空气。空气过滤单元设置在所述加压单元的前端，包括空气过滤器、油水分离器、堵塞指示器、空气质量传感器，确保检测的气体洁净，避免对主驱动的密封腔内造成污染。冷却单元包括冷却风扇、冷却风道，由于加压单元的气泵安装在箱体内，空间相对密封，所述冷却单元用于冷却所述气泵产生的热量。接口单元包括外部电源接口、用于通入常压气体的进气口、提供压缩空气的供气口、排出试验后的压缩空气的排气口。附件单元包括照明灯、外部供电用的电源线、连接测量单元和主驱动的双层供气管路、单元之间相互连接的气管转换接头和气管(管路及组件)、在非工作状态时封堵接口单元防止污染接口单元的保护套。

本发明的箱体为防爆结构，所述检测装置用于测量主驱动密封腔的气密性，全过程自动测量、记录数据及给出检测结果，点按操作单元的启动按钮，加压单元的加压阀打开，加压单元内的气泵开始工作，常压空气由箱体的进气口经过空气过滤单元被吸入到加压单元中，通过加压后的压缩空气经过测量单元，由箱体的供气口连接气管注入到主驱动的密封腔，加压到一定的压力(比要求的检测压力高5％)，随后通过减压单元将气压降低到检测要求的设定压力，此时加压阀与减压阀均关闭，切断测量单元与加压单元、减压单元的气路，到达设定的检测时间后，减压单元的排气阀打开(加压单元的加压阀仍然关闭)，主驱动密封腔的空气通过气管经过测量单元再经过减压单元的排气阀，将空气从箱体的排气口排出到外部环境中，检测过程测量单元始终与主驱动的密封腔连通，测量单元上安装有压力传感器、温度传感器、湿度传感器，实时检测主驱动密封腔的压力。

本发明包括以下工作步骤：进气加压——微减压——保压——排气泄压的工作过程，由于采用在减压——保压阶段精确控制试验压力，在加压——微减压阶段可以以最快速度进行加压，缩短加压时间，缩短试验时间，无须考虑加压精度，减压——保压阶段利用高精度的减压阀准确控制试验压力，在保压——排气泄压阶段将减压阀全开排气阶段，达到整个试验过程缩短试验时间，提高检测工作效率

具体操作步骤如下：

1)操作启动按钮，加压单元内的单向阀打开，气泵开始工作，箱体外的常压空气被吸入到空气过滤单元进入到加压单元，常压空气经过加压单元后输出压缩空气；

2)加压单元的加压阀打开，将压缩空气通过管路注入到测量单元内；

3)测量单元内的压缩空气通过管路进入到主驱动密封腔，此时减压单元的减压阀处于关闭状态；

4)压缩空气压力上升到试验设定压力+5％时，加压单元的加压阀关闭，气泵停止工作，然后减压单元的减压阀打开，缓慢将压缩空气压力降至设定的试验压力值，此时加压单元和减压单元的阀均关闭，测量单元与主驱动密封腔连通，此时气密性保压试验进行中；

5)到达设定的试验时间后，减压单元的减压阀打开，将主驱动密封腔内的压缩空气经排气口排出。

6)人机交互界面单元显示压力为0后，排气完成，显示气密性试验结束，同时显示气密性试验检测结果“合格”。

根据上述方法的实施例为，检测装置在标准试验压力为4bar时，该装置加压到4bar+5％的压力，再减压到4bar进行气密性试验，大大缩短试验时间，由于本发明装置对加压单元的气泵精度要求不高，所以若选用大流量的气泵，将进一步缩短试验时间，提高工作效率和质量。

本发明为一种盾构机主驱动密封用气密性检测装置是针对于盾构机地下工程施工的特种装备在特殊的工作环境专业定制的半自动机电一体化产品，具有高效为盾构机主驱动气密性检验检测人员提供便携的检测设备，能缩短检测时间，为提高工作质量和效率创造有利的条件。