一种大直径泥水盾构机的气垫仓防爆型液位检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大直径泥水盾构机的气垫仓防爆型液位检测装置，属于隧道施工领域，目的在于公开一种能够安全、可靠、准确检测气垫仓有害气体聚集时的液位高度防爆型检测装置，该防爆型液位检测装置由防爆压差式液位传感器、防爆式音叉液位传感器和防爆型压力传感器三部分组成，上述传感器采用压力腔全一体化不锈钢结构，外层采用激光焊接双层密封，信号线全密封，隔绝因电气元件产生电火花造成的易燃易爆现象，根据实际气垫仓所需的液体高度H0，通过所述传感器采集的液位信号，不断调整气垫仓液体含量逼近H0，调整气垫仓内液体高度逼近H0，并输出最终的真实液位高度H。本发明专利技术解决了泥水盾构气垫仓有害气体聚集时的液位高度防爆检测问题，提高了安全性、准确性和可靠性。

An explosion-proof liquid level detection device for air cushion chamber of large diameter slurry shield machine

【技术实现步骤摘要】
一种大直径泥水盾构机的气垫仓防爆型液位检测装置
本专利技术涉及隧道施工

技术介绍
伴随着现代化建设的不断深入，我国城市化进程进入快速发展模式，城市地下空间的利用和开发正成为现代化建设和可持续发展的重中之重。盾构机工作时为维持压力平衡，需要检测气垫仓内液位高度，近年来越来越多的隧道施工需要穿越含有有害气体的地层，当掘进遇到这种地层时，开挖时微小气泡溶于泥浆，在进入气垫仓流向出浆口的过程中，部分气泡可能会在气垫仓内上升导致有害气体在气垫仓内聚集，对于气垫仓内液位高度检测的安全性和准确性要求更高。目前针对气垫仓内液位高度检测主要用以下传感器：(1)压力传感器、(2)绳式液位传感器、(3)点式液位传感器。原有的绳式液位传感器和点式液位传感器属于接触式电容传感器，因被测液体的介电常数不稳定会引起一定误差，表面易污，易破损，造成读数困难。原有的压力传感器内部电路未作精确防爆设计，壳体未作防爆隔离处理。本专利技术的提出可对上述问题得到满意的解决，提高液位高度检测的有效性和准确性，消除在气垫仓电火花产生的可能，具有本安和隔爆双重防爆。
技术实现思路
为了弥补现有技术送料装置的缺陷，本专利技术提供一种能有效检测气垫仓内液位高度，同时消除在气垫仓内产生有害气体发生爆炸的可能性，相比传统液位检测装置更安全、精确、可靠的大直径泥水盾构机的气垫仓防爆型液位检测装置。一种大直径泥水盾构机的气垫仓防爆型液位检测装置，包括防爆压差传感器、防爆音叉传感器、防爆压力传感器和控制室，所述防爆音叉传感器设置在气垫仓仓壁上不同高度检测液位的高度区间，并且所述气垫仓仓壁上的上限检测位和下限检测位设置有所述防爆音叉传感器，所述防爆压力传感器设置在气垫仓仓壁或者仓底检测仓内压力，所述防爆压差传感器通过压力传输通路连接分别固定在气垫仓底部和顶部的压力测量元件，所述防爆压差传感器、防爆音叉传感器和防爆压力传感器的信号输出端连接所述控制室的信号输入端。进一步，所述防爆压差传感器、防爆音叉传感器或防爆压力传感器为压力腔全一体化不锈钢结构，外层采用激光焊接双层密封，信号线全密封。进一步，所述防爆压差传感器得到气垫仓底部压力和大气压力的压差ΔP，由压差得到液位高度。进一步，所述的防爆音叉传感器，通过振动叉和气垫仓内液体的共振频率变化输出开关信号，相邻两防爆音叉传感器输出相反开关信号时，两防爆音叉传感器中间的高度区间即为液位区间所处的区间。进一步，由N个防爆音叉传感器将气垫仓高度分为N+1个高度区间[Ni,Ni+1]。进一步，所述防爆压差传感器设置有多组，通过压力传输通路连接多组分别固定在气垫仓底部和顶部的压力测量元件。其检测步骤为：a,根据实际工况，预设气垫仓所需的液体高度H0；b,由防爆音叉传感器检测实际液位高度区间，得到[H低,H高]，判断预设高度H0∈[H低,H高]是否成立；c,当调整气垫仓液体含量，直到H0∈[H低,H高]成立；d,当H0∈[H低,H高]成立，则继续判断H0＝H±μ是否成立，0≤μ≤δ，δ为工程标准误差，包括测量误差和控制误差，若H0＝H±μ成立，输出实际高度H；若H0＝H±μ不成立，调节气垫仓液体含量的升降，重复操作，直到H0＝H±μ，输出此时测得液位高度H。进一步，所述压力测量元件分别安装在气垫仓底部和顶部，分别得到液体压力和大气压力，通过压力传输通路的采集电路将所得液体压力引入所述防爆压差传感器正压腔，大气压力引入所述防爆压差传感器负压腔，所得压力差ΔP，通过ΔP＝ρ*g*H1，可以得到实时变化的液位高度H，通过安装多个所述防爆压差传感器，取液位高度平均值H1。进一步，所述防爆压力传感器，安装于气垫仓侧壁，基于所测液体对气垫仓侧壁的压力，压力P正比于液位高度H，可以得到液位高度H2，求取H＝(H1+H2)/2，得到准确的液位高度H。本专利技术的有益效果是：(1)提高安全度：现有的检测装置不具备防爆特性，本专利技术的检测装置大大降低电气设备发生电火花的可能性，防止了有害气体聚集引发危险程度较高的安全事故。(2)提高可行性：本专利技术装置依据实际所需的液位高度H0，本质上是先通过防爆音叉传感器得到液位区间，调整实际液位高度使其逼近H0所在高度区间，再由准确得到的实际高度H，调整液位高度H逼近H0，最后输出实际高度H，在操作上比现在所用的检测装置更简单易行。(3)提高准确性：本专利技术装置所得的液位高度H是通过多种传感器配合所测得液位高度，所得的液位高度更为准确。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术的工作原理图；图2为本专利技术的结构示意图；图3为本专利技术防爆音叉传感器的安装结构示意图。图中：Ⅰ-防爆压差传感器，Ⅱ-防爆音叉传感器，Ⅲ-防爆压力传感器，1-气垫仓，2-压力测量元件，3压力传输通路，4-数字通讯电路，5-控制室，6-振动叉，7-气垫仓仓壁，8-安装管座。。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。本专利技术涉及一种大直径泥水盾构机的气垫仓防爆型液位检测装置，下面对本专利技术的优选实施例作进一步详细说明。如图1所示，一种大直径泥水盾构机的气垫仓防爆型液位检测装置，包括防爆压差传感器、防爆音叉传感器、防爆压力传感器和控制室，所述防爆音叉传感器设置在气垫仓仓壁上不同高度检测液位的高度区间，并且所述气垫仓仓壁上的上限检测位和下限检测位设置有所述防爆音叉传感器，所述防爆压力传感器设置在气垫仓仓壁或者仓底检测仓内压力，所述防爆压差传感器通过压力传输通路连接分别固定在气垫仓底部和顶部的压力测量元件，所述防爆压差传感器、防爆音叉传感器和防爆压力传感器的信号输出端连接所述控制室的信号输入端。所述防爆压差传感器、防爆音叉传感器、防爆压力传感器采用压力腔全一体化不锈钢结构，外层采用激光焊接双层密封，信号线全密封，隔绝因电气元件产生电火花造成的易燃易爆现象。防爆压差传感器得到气垫仓底部压力和大气压力的压差ΔP，由压差得到液位高度；防爆音叉传感器，本身仅产生开关量输出，通过在气垫仓仓壁上不同高度安装防爆音叉传感器，输出液位的高度区间，同时在上限和下限检测位安装，具有防溢报警和低液位警报作用；防爆型压力传感器，基于所测液体对气垫仓侧壁的压力，压力P正比于液位高度H。所述的防爆音叉传感器，通过振动叉和气垫仓内液体的共振频率变化输出开关信号，防爆音叉传感器通过安装管座安装在气垫仓仓壁上，振动叉安装在气垫仓内部，将N个防爆音叉传感器均匀安装在气垫仓不同高度，由N个防爆音叉传感器将气垫仓高度分为N+1高度区间[Ni,Ni+1]，N根据气垫仓高度改变，安装在下限位和上限位的防爆音叉传感器，在气垫仓内液位高于上限位时，输出防溢警报信号，液位低于下限位，输出低液位警报信号。相邻两防爆音叉传感器输出相反开关信号时，该高度间即为液位区间所处的区间[H低,H高]。所述的防爆压差传感器，压力测量元件分别安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大直径泥水盾构机的气垫仓防爆型液位检测装置，其特征在于：包括防爆压差传感器、防爆音叉传感器、防爆压力传感器和控制室，所述防爆音叉传感器设置在气垫仓仓壁上不同高度检测液位的高度区间，并且所述气垫仓仓壁上的上限检测位和下限检测位设置有所述防爆音叉传感器，所述防爆压力传感器设置在气垫仓仓壁或者仓底检测仓内压力，所述防爆压差传感器通过压力传输通路连接分别固定在气垫仓底部和顶部的压力测量元件，所述防爆压差传感器、防爆音叉传感器和防爆压力传感器的信号输出端连接所述控制室的信号输入端。/n

【技术特征摘要】
1.一种大直径泥水盾构机的气垫仓防爆型液位检测装置，其特征在于：包括防爆压差传感器、防爆音叉传感器、防爆压力传感器和控制室，所述防爆音叉传感器设置在气垫仓仓壁上不同高度检测液位的高度区间，并且所述气垫仓仓壁上的上限检测位和下限检测位设置有所述防爆音叉传感器，所述防爆压力传感器设置在气垫仓仓壁或者仓底检测仓内压力，所述防爆压差传感器通过压力传输通路连接分别固定在气垫仓底部和顶部的压力测量元件，所述防爆压差传感器、防爆音叉传感器和防爆压力传感器的信号输出端连接所述控制室的信号输入端。


2.根据权利要求1所述的一种大直径泥水盾构机的气垫仓防爆型液位检测装置，其特征在于：所述防爆压差传感器、防爆音叉传感器或防爆压力传感器为压力腔全一体化不锈钢结构，外层采用激光焊接双层密封，信号线全密封。


3.根据权利要求1所述的一种大直径泥水盾构机的气垫仓防爆型液位检测装置，其特征在于：所述防爆压差传感器得到气垫仓底部压力和大气压力的压差ΔP，由压差得到液位高度。


4.根据权利要求1所述的一种大直径泥水盾构机的气垫仓防爆型液位检测装置，其特征在于：所述的防爆音叉传感器，通过振动叉和气垫仓内液体的共振频率变化输出开关信号，相邻两防爆音叉传感器输出相反开关信号时，两防爆音叉传感器中间的高度区间即为液位区间所处的区间。


5.根据权利要求1所述的一种大直径泥水盾构机的气垫仓防爆型液位检测装置，其特征在于：由N个防爆音叉传感器将气垫仓高度分为N+1个高度区间[Ni,Ni+1]。


6.根据权利要求1所述的一种大直径泥水...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏，刘四进，夏毅敏，孙旭涛，周祥，孙长松，赵风龙，刘其成，邓志强，
申请(专利权)人：中铁十四局集团大盾构工程有限公司，中南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32