一种硬岩掘进机液压系统泄漏保护装置及监测方法

技术领域

本发明属于液压系统技术领域，尤其是涉及一种硬岩掘进机液压系统泄漏保护装置及方法。

背景技术

随着社会发展科技进步，大型设备逐渐取代人工进行生产，液压系统也是设备组成的重要部分，其中设备使用过程中难免出现液压油管及油缸损坏，发生泄露液压油情况，如硬岩掘进机(TBM)设备庞大，在硬岩掘进施工过程中，震动大，环境复杂，机械倾斜作业，液压油管路容易老化或受到磨损，造成管路损坏液压油泄露，且液压油无色，在复杂的施工环境下管路泄露难以发现，常常泄露到油箱最低液位后液压系统才能自动停止，如发生液压油泄露情况很难及时发现，造成环境严重污染和财产损失，影响施工效率。

液位内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种硬岩掘进机液压系统泄漏保护装置及方法，便于及时发现硬岩掘进机例如硬岩掘进机的液压系统是否泄漏，以对硬岩掘进机的液压系统很好保护，使该硬岩掘进机的维护更加完善。

为达到上述目的，本发明内容包括硬岩掘进机液压系统泄漏保护装置及方法，其中硬岩掘进机液压系统泄漏保护装置的技术方案是这样实现的：

一种硬岩掘进机液压系统泄漏保护装置，包括：

控制器；

硬岩掘进机用液压油箱前、后位置在垂直油箱箱底方向各自安装的一个液位传感器；

硬岩掘进机的撑靴油缸、推进油缸、左护盾油缸、顶护盾油缸、右护盾油缸、左扭矩油缸及右扭矩油缸内各自设置的、对本油缸内活塞位移监测的监测元件；

两个所述液位传感器及所述监测元件都和控制器电连接，每一个液压执行机构对应的油泵都和控制器电连接。

进一步的，所述监测元件为位移传感器。

进一步的，所述控制器电连接有报警器，所述报警器为蜂鸣器或指示灯。

进一步的，所述液位传感器为磁致式液位传感器，该磁致式液位传感器垂直油箱箱底方向设置。

以上为硬岩掘进机液压系统泄漏保护装置的发明内容，下面对硬岩掘进机液压系统泄漏监测方法的发明内容进行说明：

一种硬岩掘进机液压系统泄漏监测方法，包括以下步骤：

S10：通过液压油箱内前、后端的两个液位传感器所监测的油箱液面高度信息，计算出硬岩掘进机工作前其液压油箱内初始油量；

S20：获取硬岩掘进机作业工况下各液压执行机构用油量，将各液压执行机构的所用油量相加，得出该工况下硬岩掘进机工作用油量；

S30：通过两个液位传感器监测该作业工况下油箱前、后端液面高度，计算出该工况油箱内剩余油量；

将初始油量和剩余油量比对，其差值为液压执行机构工作时油箱的输出油量；

S40：将步骤S20所获得的工作用油量和步骤S30获取的油箱输出油量比对：

若油箱输出油量和该工作用油量相等，表明硬岩掘进机的液压系统不泄漏；

若油箱输出油量大于该工作用油量，表明硬岩掘进机的液压系统存在泄漏，当该差值超出设定阈值时，报警器报警，液压执行机构停泵保护。

进一步的，所述执行机构的用油量Q

Q

其中：S

S

L为油缸内活塞行程。

进一步的，所述油箱内油量Q计算方法：

Q＝S×(H

其中：H

进一步的，当硬岩掘进机作业工况为多个液压执行机构同时工作时，若在步骤S40中判断出液压系统存在泄漏，需对多个液压执行机构逐个排查，以明确泄漏油路对应的液压执行机构，排查时只保留其中一个液压执行机构，关闭其余液压执行机构对应的油路，然后按照步骤S10—S40操作判断该液压执行机构对应的液压油路是否存在泄漏。

相对于现有技术，本发明所述的硬岩掘进机液压系统泄漏保护装置及方法具有以下优势：

本发明中，盛装液压油的油箱前、后端分别设置了液位传感器，以满足作业工况复杂、硬岩掘进机倾斜即油箱倾斜状态时，对油箱内液压油液面高度进行准确监测，以精确计算油箱油量，换算出输出油量，提高后续和液压执行机构的所用油量比对精准性，便于及时发现液压系统是否存在泄漏故障，已减少漏油量，节省施工成本和降低对环境的污染，同时对液压系统进行保护。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为发明实施例所述的硬岩掘进机液压系统泄漏保护装置示意图；

附图标记说明：

1-撑靴位移传感器；2-撑靴油缸；4-液位传感器；5-液压油箱；6-推进油缸；7-推进位移传感器；9-左护盾位移传感器；10-左护盾油缸；13-顶护盾油缸；14-顶护盾位移传感器；15-右护盾位移传感器；16-右护盾油缸；18-左扭矩油缸位移传感器；19-左扭矩油缸；21-右扭矩油缸；22-右扭矩油缸位移传感器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，一种硬岩掘进机液压系统泄漏保护装置，包括控制器(图中未画出)、报警器(图中未画出)、两个液位传感器4以及多个位移传感器，两个液位传感器4分别安装于硬岩掘进机的油箱5前侧及后侧位置，液位传感器4优选为磁致式液位传感器，并都和控制器电连接，控制器和硬岩掘进机各执行机构的油泵电连接，通过两个液位传感器4监测油箱5前、后位置处液面垂直方向相对油箱箱底的高度，也就是在垂直箱底方向监测液面相对箱底的高度，满足作业工况复杂、油箱5随硬岩掘进机容易前后倾斜时油量计算需求。

油箱内油量Q计算公式：

Q＝S×(H

其中：H

因此，当硬岩掘进机液压执行机构作业、活塞杆向外伸出时，油箱5向执行机构泵油，油箱内液面降低，通过监测作业前后油箱内液面高度，即可计算出执行机构作业前后油箱内油量大小，两个油量相减，即可获得油箱的输出油量大小。

位移传感器数量和执行机构的油缸数量对应，保证每个油缸对应有一个位移传感器，位移传感器和控制器电连接。本实施例中，执行机构的油缸包括撑靴油缸2，推进油缸6，顶护盾油缸13，左护盾油缸10，右护盾油缸16，左扭矩油缸19及右扭矩油缸21，每个油缸各自对应设有位移传感器，执行机构动作、油缸活塞杆伸出时，位移传感器监测对应油缸活塞位移信息，然后将信号传递给控制器，控制器计算出该执行机构作业油缸的用油量。

执行机构的用油量Q

Q

其中：S

S

L为油缸内活塞行程。

例如通过撑靴位移传感器1采集的活塞行程值计算撑靴油缸2有杆腔与撑靴无杆腔内油量变化，将撑靴油缸2无杆腔油量变化值与撑靴有杆腔油量变化值相减，该差值即为撑靴油缸2动作所用油量大小。以此类推，通过推进位移传感器7采集的活塞行程值计算推进油缸6所用油量大小；通过顶、左、右护盾位移传感器14、9、15采集的活塞行程值计算出顶、左、右护盾油缸13、10、16所用油量大小；通过左、右扭矩油缸位移传感器18、22采集的行程值计算出左、右扭矩油缸19、22所用油量，将以上各执行机构油缸所用油量相加，即为该工况下硬岩掘进机的工作用油量。

将该用油量和油箱输出油量比对，即可判定硬岩掘进机液压系统是否泄漏。若存在泄漏且泄漏量超出设定阈值，控制器控制油泵关机保护，同时和控制器连接的报警器报警。

泄漏监测具体步骤为：

S10：通过液压油箱内前、后端的两个液位传感器所监测的油箱液面高度信息，计算出硬岩掘进机工作前其液压油箱内初始油量；

油箱内初始油量Q＇为：

Q＇＝S×(H

其中：H

S20：硬岩掘进机工作时，通过该工况下各液压执行机构对应位移传感器获得相应油缸活塞位移信息，计算出该作业工况下各液压执行机构的用油量Q

执行机构的用油量Q

Q

其中：S

S

L为油缸内活塞行程。

将各液压执行机构的用油量相加，得出该工况下硬岩掘进机工作用油量Q

Q

其中：Q

S30：通过两个液位传感器监测该作业工况下油箱内液面高度信息，计算出此时液压油箱内剩余油量；

油箱内剩余油量Q＂为：

Q＂＝S×(H

其中：H

将油箱的初始油量Q＇和剩余油量Q＂比对，所得差值即为液压执行机构工作时油箱的输出油量Q

即Q

S40：将步骤S20所获得的工作用油量Q

若油箱输出油量Q

若油箱输出油量Q

由于硬岩掘进机作业时是多个液压执行机构相互配合同时工作，若在步骤S50中判断出液压系统存在泄漏，可应用该监测装置对多个液压执行机构逐个排查，以明确泄漏油路对应的液压执行机构，排查时只保留其中一个液压执行机构，关闭其余液压执行机构对应的油路，然后按照步骤S10—S40操作判断该液压执行机构对应的液压油路是否存在泄漏。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。