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盾构机倾斜、偏差监测 - 辉格科技惯导系统和倾角传感器

浏览次数: 日期:2019-06-04

        盾构机,全名叫盾构隧道掘进机,是一种隧道掘进的专用工程机械,现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体,具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能,涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术,而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造,可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。

        盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾,它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用,承受周围土层的压力,有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。
 

        但在盾构机工作过程中,保证其沿着一条制定的轨迹挖掘时非常困难的,其控制系统中集光、机、电、液、传感、信息技术于一体,其中,倾角传感器就是该控制系统中重要的一部分。

倾角传感器在盾构中的应用

        倾角传感器不仅能够测量盾构机的本体的绝对倾斜角度,而且还能够通过倾斜角度计算出来偏差距离等数据,对纠正导向起着不可替代的作用。盾构机各静态机构及运动部件的姿态测量,用于控制或姿态预警,辉格静态倾角传感器及动态倾角传感器可以满足此类需求。

        辉格静态倾角传感器可以达到±0.005°的全量程测量精度,每台倾角传感器都经过线性度、灵敏度及温度特性等项目的精密补偿,保证-40°~85°工作温度范围内的性能稳定及长时间工作条件下的性能稳定,此类传感器适用于盾构机的关键位置固定平台及结构件的姿态测量及预警。

        辉格的动态倾角传感器可以在全量程范围内实现±0.1°的动态测量精度,以及±0.01°的静态测量精度,可以实现运动结构的全量程实时动态姿态测量,适合于结构控制时需要的姿态反馈。同样每台动态倾角传感器都经过了六轴数据标定补偿、温度补偿和正交度横轴耦合误差等的严格标定,保证其稳定的测量性能及良好的环境稳定性。辉格倾角传感器具备IP67的防护等级,最高可定制IP69防护等级,特别适合潮湿环境的安装使用。

        除此之外,倾角传感器同其他传感器、电机一起组成的控制系统使盾构机的自动化程度更高、更节省人力、施工速度更快、不仅不受气候影响,而且在开挖时可以控制地面的沉降,减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时对路面交通影响,特别是在隧道的长度比较长、深度较大的情况下,用盾构机进行施工更经济,更合理。
 

惯性导航系统在盾构机中的应用

        盾构质量和安全最关键指标之一就是导向精度,在地底无GPS等外界辅助测量手段的工况下,一般通过全站仪逐段测量导引,并在盾构推进过程中通过激光导引和惯性导航等组合方式控制施工导向精度。辉格科技的惯性导航组合具备国内一流的测量精度及稳定性,其主要性能如下表所示:
 

       辉格科技SSN57420高精度动态陀螺寻北仪采用高精度激光陀螺和石英挠性加速度计,并通过高精度的误差标定和补偿技术,利用 Kalman滤波技术进行初始对准后,应用罗经导航算法,连续实时地提供满足性能要求的水平姿态及航向信息,可以在盾构导向中起到关键性的作用。

 

类别 参数 具体指标


寻北精度 ≤0.05°Sec(lat)( 1σ)
对准时间 正常≤10min;
快速≤5min(静态);
纯惯导航向保持精度 ≤0.05°Sec(lat)( 1σ)
纯惯导水平姿态精度 ≤0.01°(1σ)
纯惯导定位精度 ≤0.8nm/h(1σ)
适用纬度 0°~80°(N. S)
动态范围 角速度:<400°/s
加速度:±40g(可按需求调整)

输入 18~36V DC(正常 24V)
功耗 <25W,瞬态<35W(开机 10 秒以内)

工作温度 -40℃~65℃
储存温度 -50℃~80℃
振动 1~16Hz,位移 1.0mm;
16~60Hz,1g半波幅值(GJB150.16A-2009)
颠震 7g/16ms(GJB4.8-1983)
冲击 30G 10ms(保证精度);
50G 6ms(不损坏)



尺寸 ≤Ф265×168(高)
重量 <8.8kg
材质 铝合金
防护等级 IP67

所属类别: 地下施工

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