一种冷冻刀盘冻结体监测系统

技术领域

本发明涉及盾构施工技术领域，特别是涉及一种冷冻刀盘冻结体监测系统。

背景技术

在盾构机刀盘冷冻施工中，盾构机刀盘经过改造，具备冻结地层的功能，通过对土仓外土层冻结加固，其中可通过冷冻管路对刀盘进行冷冻，冷冻管路内通入低温的冷冻盐水，刀盘与土仓外土层接触进而对土层进行冷冻，使周边形成冻土帷幕，然后在冻土帷幕的保护下进行常压开仓换刀，保证复杂、软弱地质中开仓换刀的安全。刀盘冻结施工是一个持续、动态的过程，需全程加强监测，掌握冻结体的发展趋势，根据监测数据，动态调整各项冻结参数，确保积极冷冻阶段、维持冷冻阶段的效果，达到安全常压开仓的目的。

如何进行冷冻刀盘冻结体的有效监测，确保开仓换刀的安全，是盾构机刀盘冷冻施工中一大技术重难点。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种冷冻刀盘冻结体监测系统，能够有效监测冷冻刀盘冻结体，为判断冷冻刀盘冻结地层效果满足常压安全开仓提供重要依据。

根据本发明的实施例，提供一种冷冻刀盘冻结体监测系统，包括：第一监测组件，用于监测刀盘前的冻结体的温度，包括设置在刀盘前的冻结体内的多个第一温度检测器；第二监测组件，用于监测冷冻盐水的温度，包括设置在各冷冻管路上的多个第二温度检测器；以及第三监测组件，用于监测盾构筒体的温度，包括设置在盾构筒体上的多个第三温度检测器。

上述的冷冻刀盘冻结体监测系统至少具有以下有益效果：通过设置第一监测组件、第二监测组件和第三监测组件全面有效地监测冷冻刀盘冻结体的温度情况，其中第一监测组件监测刀盘前的冻结体的温度，第二监测组件监测冷冻管路内冷冻盐水的温度，第三监测组件监测盾构筒体的温度，根据监测的温度情况，为判断冷冻刀盘冻结地层效果满足常压安全开仓提供重要依据，并且据此可控制冷冻盐水的温度，使冻结体达到预定的满足常压安全开仓的冻结温度。

根据本发明实施例所述的冷冻刀盘冻结体监测系统，所述第一监测组件包括设置在刀盘前的冻结体内的呈周向分布多个测温管，所述第一温度检测器设置在所述测温管内。

根据本发明实施例所述的冷冻刀盘冻结体监测系统，所述测温管进入刀盘前的冻结体1.5m，所述测温管内每间隔20cm设置一个所述第一温度检测器。

根据本发明实施例所述的冷冻刀盘冻结体监测系统，所述冷冻刀盘冻结体监测系统还包括控制模块、流量计和电磁阀，所述流量计和所述电磁阀设置在所述冷冻管路上，所述流量计用于检测冷冻管路内冷冻盐水的流量，所述控制模块用于根据所述第二温度检测器监测的温度，控制所述电磁阀的开启大小，进而控制所述冷冻盐水的流量，以调节冷冻管路的温度。

根据本发明实施例所述的冷冻刀盘冻结体监测系统，所述第二温度检测器包括设置在冷冻管路的去路上的去路温度检测器和设置在冷冻管路的回路上的回路温度检测器，所述去路温度检测器用于监测进入刀盘内冷冻管路的冷冻盐水的温度，所述回路温度检测器用于监测流出刀盘内冷冻管路的冷冻盐水的温度。

根据本发明实施例所述的冷冻刀盘冻结体监测系统，所述去路温度检测器具有第一监测温度，所述第一监测温度为-30℃，所述回路温度检测器具有第二监测温度，所述第二监测温度在－28℃以下，所述第二监测温度与所述第一监测温度的差值不大于2℃。

根据本发明实施例所述的冷冻刀盘冻结体监测系统，所述第二温度检测起还包括设置在冷冻管路的外壁上的冷冻管壁温度检测器。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例冷冻刀盘冻结体监测系统的第一监测组件的测温管的分布结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1，本发明实施例提供一种冷冻刀盘冻结体监测系统，包括第一监测组件、第二监测组件和第三监测组件；其中第一监测组件用于监测刀盘100前的冻结体的温度，包括设置在刀盘100前的冻结体内的多个第一温度检测器(未图示)；第二监测组件用于监测冷冻盐水的温度，包括设置在各冷冻管路上的多个第二温度检测器(未图示)；第三监测组件用于监测盾构筒体的温度，包括设置在盾构筒体上的多个第三温度检测器(未图示)。

本实施例的冷冻刀盘冻结体监测系统，通过设置第一监测组件、第二监测组件和第三监测组件全面监测冷冻刀盘100冻结体的温度情况，其中第一监测组件监测刀盘100前的冻结体的温度，第二监测组件监测冷冻管路内冷冻盐水的温度，第三监测组件监测盾构筒体的温度，根据监测的温度情况，为判断冷冻刀盘100冻结地层效果满足常压安全开仓提供重要依据，并且据此可控制冷冻盐水的温度，使冻结体达到预定的满足常压安全开仓的冻结温度。

在本实施例中，第一监测组件包括设置在刀盘100前的冻结体内的呈周向分布多个测温管200，第一温度检测器安装在测温管200内，通过测温管200安装和保护第一温度检测器。具体地，第一温度检测器有8个，环绕刀盘100的中心轴线均匀分布。

在一些实施例中，刀盘100上设有四个大开口，先调整刀盘100转至设定角度，然后通过盾构机中隔板预留的泄压孔打入测温管200，测温管200穿过刀盘100开口，测温管200进入刀盘100前的冻结体1.5m，测温管200内每间隔20cm设置一个第一温度检测器，以此全面检测刀盘100附近1.5m深度土体的冻结场温度发展情况，保证足够深度处的土体冻结形成冻土。

在本实施例中，冷冻刀盘冻结体监测系统还包括控制模块、流量计和电磁阀，流量计和电磁阀设置在所述冷冻管路上，流量计、电磁阀和各温度检测器等均与控制模块电连接，流量计用于检测冷冻管路内冷冻盐水的流量，控制模块用于根据第二温度检测器监测的温度，控制电磁阀的开启大小，进而控制冷冻盐水的流量，以调节冷冻管路的温度，从而达到恒温的目的。

具体地，控制模块采用智能化数控系统，具有5路冷冻管路，采用5进5出的独立分流方式，将智能化数控系统连接水泵，水泵提供动力，控制冷冻管路的循环流动，并且其中经过冷冻系统对盐水进行冷冻，冷冻系统包括冷却塔和冷冻机组，冷冻机组包括压缩机、蒸发器和冷凝器等。

在其中一些实施例中，第二温度检测器包括设置在每一路冷冻管路的去路(盐水从外部进入刀盘100)上的去路温度检测器和设置在每一路冷冻管路的回路(盐水流出刀盘100)上的回路温度检测器，去路温度检测器用于监测进入刀盘100内冷冻管路的冷冻盐水的温度，回路温度检测器用于监测流出刀盘100内冷冻管路的冷冻盐水的温度。此外，冷冻管路干管总去路和总会路上分别设置一个第二温度检测器。

在一些实施例中，去路温度检测器具有第一监测温度，第一监测温度为-30℃，回路温度检测器具有第二监测温度，第二监测温度在－28℃以下，第二监测温度与第一监测温度的差值不大于2℃，以满足冷冻管路对刀盘100的冷冻要求，达到上述冷冻温度的冷冻时间具体约为2天，当然，若盐水温度和盐水流量达不到要求，根据需要可延长冷冻时间。冷冻管路经过刀盘100后，由于热量的传递作用，刀盘100的部分热量传递至温度较低的冷冻管路内的冷冻盐水，因此，第二监测温度相对于第一监测温度较高。

在一些实施例中，第二温度检测起还包括设置在冷冻管路的外壁上的冷冻管壁温度检测器，用以监测与刀盘100直接接触的冷冻管路管壁温度。

可以理解的是，上述的各温度检测器具体可采用温度传感器。

可以理解的是，上述的用于冷冻的盐水的具体成分可以根据需要设置，具体可通过氯化钙或者氯化钠等盐类化合物溶于水制作，本实施例中，采用氯化钙调配，根据氯化钙溶液物性表及使用温度需求，使用的氯化钙溶液的比重为1260～1270kg/m

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。