本发明公开了一种盾构机盘形滚刀损坏判断方法，该方法包括以下步骤：一、盘形滚刀损坏历史概率的获取；二、泥水分离站的刀具碎片的检测；三、待判断盘形滚刀的获取；四、盘形滚刀的监测参数的判断。方法步骤简单，设计合理且成本低，综合判断以提高刀具损坏判断的准确率，减少换刀耽误的时间，节省了工期和成本。
1.一种盾构机盘形滚刀损坏判断方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、盘形滚刀损坏历史概率的获取：
步骤101、将掘进刀盘上的各个盘形滚刀进行编号，得到第1个盘形滚刀，...，第i个盘形滚刀，...，第I个盘形滚刀，并在I个盘形滚刀的刀圈的圆周分别打上各自的编号标记；其中，i和I均为正整数，且1≤i≤I；
步骤102、设定第i个盘形滚刀的损坏次数的初始值为零；
步骤103、盾构机历史掘进过程中，当掘进参数第m次异常时，人工第m次对掘进刀盘上的各个盘形滚刀进行检查，当第i个盘形滚刀损坏时将第i个盘形滚刀的损坏次数ni加1；
步骤104、按照步骤103所述的方法，直至当m＝M时，完成历史掘进过程中各个盘形滚刀的判断，得到第i个盘形滚刀的损坏次数ni和M次异常时已掘进总环数Hz；其中，m和M均为正整数，且1≤m≤M，M的取值为50～80；
步骤105、根据公式 得到每掘进一环第i个盘形滚刀的损坏历史概率Pi；
步骤201、在盾构机中泥水分离站的出渣口设置磁铁；
步骤202、在盾构机当前掘进过程中，当前掘进参数第i′次异常时，查看磁铁上是否吸附有刀圈碎块，当磁铁上吸附有刀圈碎块，则根据刀圈碎块上的编号标记，得到与刀圈碎块对应的盘形滚刀损坏；当磁铁上未吸附有刀圈碎块时，从步骤三执行；其中，i′为正整数；
步骤301、盾构机当前掘进过程中，当前掘进参数第1次异常时，得到当前掘进第1次异常时已掘进环数L1；
当前掘进参数第i′次异常时，得到当前掘进第i′次异常时相对当前掘进第i′‑1次异常时已掘进环数记作Li′；其中，i′为大于1的正整数；
步骤302、根据公式P′i′,i＝Pi×Li′，得到当前掘进第i′次异常时第i个盘形滚刀的损坏概率P′i′,i；
步骤303、将当前掘进第i′次异常时第i个盘形滚刀的损坏概率按照从大到小进行排序，并将位于排序在前且占盘形滚刀总数2/3的盘形滚刀记作待判断盘形滚刀；其中，待判断盘形滚刀的数量为D；
步骤401、盾构机当前掘进过程中，将待判断盘形滚刀根据步骤101中的编号进行升序排列，且各个待判断盘形滚刀的编号分别为M1，M2，...，MD，M1，M2，...，MD均为正整数且取值均位于为1～I；
步骤402、针对任一个待判断盘形滚刀Md进行判断，d和D均为正整数，且1≤d≤D，具体过程如下：步骤4021、盾构机当前掘进过程中，根据第Md个转速传感器对第Md个待判断盘形滚刀实时监测到的转速信号，得到第Md个待判断盘形滚刀的最大转速 同时，根据第i个刀具温度传感器对第i个待判断盘形滚刀的刀具温度实时监测到的温度信号，得到第i个待判断盘形滚刀的最大刀具温度步骤4022、当第Md个待判断盘形滚刀的最大转速不满足第Md个待判断盘形滚刀的设定要求转速值 且第Md个待判断盘形滚刀的最大刀具温度不满足第Md个待判断盘形滚刀的设定要求温度值 则第Md个待判断盘形滚刀发生损坏。
2.按照权利要求1所述的一种盾构机盘形滚刀损坏判断方法，其特征在于：步骤4022中第Md个待判断盘形滚刀的设定要求温度值 具体获取如下：步骤40221、以第Md个待判断盘形滚刀为中心获取第Md个待判断盘形滚刀周围相邻刀具，并第Md个待判断盘形滚刀周围相邻刀具根据步骤101的编号分别标记作为Md(X1)，...，Md(Xb)，...，Md(XB)；其中，第Md个待判断盘形滚刀周围相邻刀具总数为B，b和B均为正整数，且1≤b≤B，Md(X1)，...，Md(Xb)，...，Md(XB)均为正整数且取值均位于1～I；
步骤40222、根据第Md(Xb)个刀具温度传感器对第Md个待判断盘形滚刀的第Md(Xb)个相邻刀具温度实时监测到的温度信号，得到第Md(Xb)个相邻的刀具温度；
步骤40223、根据Md(XB)个相邻的刀具温度进行平均处理，得到第Md个待判断盘形滚刀的相邻刀具温度平均值，并将第Md个待判断盘形滚刀的相邻刀具温度平均值记作第Md个待判断盘形滚刀的设定要求温度值
3.按照权利要求1所述的一种盾构机盘形滚刀损坏判断方法，其特征在于：步骤4022中当第Md个待判断盘形滚刀的最大转速不满足第Md个待判断盘形滚刀的设定要求转速值且第Md个盘形滚刀的最大刀具温度不满足第Md个待判断盘形滚刀的设定要求温度值具体如下：当第Md个待判断盘形滚刀的最大转速 且第i个待判断盘形滚刀的最大刀
具温度 则第Md个待判断盘形滚刀发生损坏；其中，β为常数，α为判断补偿因子。
4.按照权利要求3所述的一种盾构机盘形滚刀损坏判断方法，其特征在于：所述判断补偿因子α的取值为3℃～5℃，β为常数且为大于10的正整数。
5.按照权利要求3所述的一种盾构机盘形滚刀损坏判断方法，其特征在于：步骤四之后还进行步骤五盘形滚刀的损坏状态的判断，具体过程如下：步骤501、当磁铁上吸附有刀圈碎块，则盘形滚刀损坏的损坏状态为崩刃、刀圈断裂；
步骤502、当磁铁上未吸附有刀圈碎块时，具体过程如下：
步骤5021、当第Md个待判断盘形滚刀发生损坏时，根据第Md个转速传感器对第Md个待判断盘形滚刀实时监测到的转速信号，得到第Md个待判断盘形滚刀的转速信号曲线；其中，第Md个待判断盘形滚刀的转速信号曲线的X轴为采集时刻，第Md个待判断盘形滚刀的转速信号曲线的Y轴为转速，第k个采集时刻第Md个待判断盘形滚刀的转速幅值为 k为正整数；
步骤5022、获取第Md个待判断盘形滚刀正常状态下的转速信号曲线，并将第k个采集时刻第Md个待判断盘形滚刀正常状态下的转速幅值记作步骤5023、根据 则第Md个待判断盘形滚刀的损坏状态为正常磨损；
根据 则第Md个待判断盘形滚刀的损坏状态为异常偏磨。
一种盾构机盘形滚刀损坏判断方法
技术领域
[0001] 本发明属于盘形滚刀损坏判断技术领域，尤其是涉及一种盾构机盘形滚刀损坏判断方法。
背景技术
[0002] 在盾构掘进过程中，刀具的更换非常常见，特别是在硬岩地层、岩溶地层和上软下硬等软硬不均地层中，刀具更容易发生损坏，刀具更换也更频繁。但是，一个刀盘上少则十几个多则几十个盘形滚刀，盘形滚刀损坏通常是其中的几个，常压更换盘形滚刀需要首先要判断是哪个刀具出问题才能进行针对性的抽检和更换，根据经验和掘进参数判断，但是有以下缺点和不足：
[0003] (1)根据经验和掘进参数判断损坏的刀具盲目性太大，刀具损坏受地层、位置、掘进参数等多种因素影响，难以准确判断；
[0004] (2)刀具的损坏具有多种形式，单一的判断方法并不能对所有损坏类型的刀具进行判断；
[0005] (3)人工刀具抽检，工期和成本增加，效率降低。
[0006] 因此，需要一种盾构机盘形滚刀损坏判断方法，综合判断以提高刀具损坏判断的准确率，减少换刀耽误的时间，节省了工期和成本。
发明内容
[0007] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种盾构机盘形滚刀损坏判断方法，其方法步骤简单，设计合理且成本低，综合判断以提高刀具损坏判断的准确率，减少换刀耽误的时间，节省了工期和成本。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种盾构机盘形滚刀损坏判断方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0009] 步骤一、盘形滚刀损坏历史概率的获取：
[0010] 步骤101、将掘进刀盘上的各个盘形滚刀进行编号，得到第1个盘形滚刀，...，第i个盘形滚刀，...，第I个盘形滚刀，并在I个盘形滚刀的刀圈的圆周分别打上各自的编号标记；其中，i和I均为正整数，且1≤i≤I；
[0011] 步骤102、设定第i个盘形滚刀的损坏次数的初始值为零；
[0012] 步骤103、盾构机历史掘进过程中，当掘进参数第m次异常时，人工第m次对掘进刀盘上的各个盘形滚刀进行检查，当第i个盘形滚刀损坏时将第i个盘形滚刀的损坏次数ni加1；
[0013] 步骤104、按照步骤103所述的方法，直至当m＝M时，完成历史掘进过程中各个盘形滚刀的判断，得到第i个盘形滚刀的损坏次数ni和M次异常时已掘进总环数Hz；其中，m和M均为正整数，且1≤m≤M，M的取值为50～80；
[0014] 步骤105、根据公式 得到每掘进一环第i个盘形滚刀的损坏历史概率Pi；
[0015] 步骤二、泥水分离站的刀具碎片的检测：
[0016] 步骤201、在盾构机中泥水分离站的出渣口设置磁铁；
[0017] 步骤202、在盾构机当前掘进过程中，当前掘进参数第i′次异常时，查看磁铁上是否吸附有刀圈碎块，当磁铁上吸附有刀圈碎块，则根据刀圈碎块上的编号标记，得到与刀圈碎块对应的盘形滚刀损坏；当磁铁上未吸附有刀圈碎块时，从步骤三执行；其中，i′为正整数；
[0018] 步骤三、待判断盘形滚刀的获取：
[0019] 步骤301、盾构机当前掘进过程中，当前掘进参数第1次异常时，得到当前掘进第1次异常时已掘进环数L1；
[0020] 当前掘进参数第i′次异常时，得到当前掘进第i′次异常时相对当前掘进第i′‑1次异常时已掘进环数记作Li′；其中，i′为大于1的正整数；
[0021] 步骤302、根据公式P′i′,i＝Pi×Li′，得到当前掘进第i′次异常时第i个盘形滚刀的损坏概率P′i′,i；
[0022] 步骤303、将当前掘进第i′次异常时第i个盘形滚刀的损坏概率按照从大到小进行排序，并将位于排序在前且占盘形滚刀总数2/3的盘形滚刀记作待判断盘形滚刀；其中，待判断盘形滚刀的数量为D；
[0023] 步骤四、盘形滚刀的监测参数的判断：
[0024] 步骤401、盾构机当前掘进过程中，将待判断盘形滚刀根据步骤101中的编号进行升序排列，且各个待判断盘形滚刀的编号分别为M1，M2，...，MD，M1，M2，...，MD均为正整数且取值均位于为1～I；
[0025] 步骤402、针对任一个待判断盘形滚刀Md进行判断，d和D均为正整数，且1≤d≤D，具体过程如下：
[0026] 步骤4021、盾构机当前掘进过程中，根据第Md个转速传感器对第Md个待判断盘形滚刀实时监测到的转速信号，得到第Md个待判断盘形滚刀的最大转速 同时，根据第i个刀具温度传感器对第i个待判断盘形滚刀的刀具温度实时监测到的温度信号，得到第i个待判断盘形滚刀的最大刀具温度
[0027] 步骤4022、当第Md个待判断盘形滚刀的最大转速不满足第Md个待判断盘形滚刀的设定要求转速值 且第Md个待判断盘形滚刀的最大刀具温度不满足第Md个待判断盘形滚刀的设定要求温度值 则第Md个待判断盘形滚刀发生损坏。
[0028] 上述的一种盾构机盘形滚刀损坏判断方法，其特征在于：步骤4022中第Md个待判断盘形滚刀的设定要求温度值 具体获取如下：
[0029] 步骤40221、以第Md个待判断盘形滚刀为中心获取第Md个待判断盘形滚刀周围相邻刀具，并第Md个待判断盘形滚刀周围相邻刀具根据步骤101的编号分别标记作为Md(X1)，...，Md(Xb)，...，Md(XB)；其中，第Md个待判断盘形滚刀周围相邻刀具总数为B，b和B均为正整数，且1≤b≤B，Md(X1)，...，Md(Xb)，...，Md(XB)均为正整数且取值均位于1～I；
[0030] 步骤40222、根据第Md(Xb)个刀具温度传感器对第Md个待判断盘形滚刀的第Md(Xb)个相邻刀具温度实时监测到的温度信号，得到第Md(Xb)个相邻的刀具温度；
[0031] 步骤40223、根据Md(XB)个相邻的刀具温度进行平均处理，得到第Md个待判断盘形滚刀的相邻刀具温度平均值，并将第Md个待判断盘形滚刀的相邻刀具温度平均值记作第Md个待判断盘形滚刀的设定要求温度值
[0032] 上述的一种盾构机盘形滚刀损坏判断方法，其特征在于：步骤4022中当第Md个待判断盘形滚刀的最大转速不满足第Md个待判断盘形滚刀的设定要求转速值 且第Md个盘形滚刀的最大刀具温度不满足第Md个待判断盘形滚刀的设定要求温度值 具体如下：
[0033] 当第Md个待判断盘形滚刀的最大转速 且第i个待判断盘形滚刀的最大刀具温度 则第Md个待判断盘形滚刀发生损坏；其中，β为常数，α为判断补偿因子。
[0034] 上述的一种盾构机盘形滚刀损坏判断方法，其特征在于：所述判断补偿因子α的取值为3℃～5℃，β为常数且为大于10的正整数。
[0035] 上述的一种盾构机盘形滚刀损坏判断方法，其特征在于：步骤四之后还进行步骤五盘形滚刀的损坏状态的判断，具体过程如下：
[0036] 步骤501、当磁铁上吸附有刀圈碎块，则盘形滚刀损坏的损坏状态为崩刃、刀圈断裂；
[0037] 步骤502、当磁铁上未吸附有刀圈碎块时，具体过程如下：
[0038] 步骤5021、当第Md个待判断盘形滚刀发生损坏时，根据第Md个转速传感器对第Md个待判断盘形滚刀实时监测到的转速信号，得到第Md个待判断盘形滚刀的转速信号曲线；其中，第Md个待判断盘形滚刀的转速信号曲线的X轴为采集时刻，第Md个待判断盘形滚刀的转速信号曲线的Y轴为转速，第k个采集时刻第Md个待判断盘形滚刀的转速幅值为 k为正整数；
[0039] 步骤5022、获取第Md个待判断盘形滚刀正常状态下的转速信号曲线，并将第k个采集时刻第Md个待判断盘形滚刀正常状态下的转速幅值记作
[0040] 步骤5023、根据 则第Md个待判断盘形滚刀的损坏状态为正常磨损；
[0041] 根据 则第Md个待判断盘形滚刀的损坏状态为异常偏磨。
[0042] 本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0043] 1、本发明方法步骤简单、设计合理，实现盾构机刀盘上的盘形滚刀的判断，综合判断以提高刀具损坏判断的准确率。
[0044] 2、本发明在盾构历史掘进过程中当掘进参数异常时，人工对掘进刀盘上的各个盘形滚刀进行检查，获取盘形滚刀的损坏次数，进而得到每掘进一环各个盘形滚刀的损坏历史概率，从而便于为当前掘进参数异常盘形滚刀的损坏判断提供分析依据。
[0045] 3、本发明通过在盾构机中泥水分离站的出渣口设置磁铁，当磁铁上吸附有刀圈碎块，则根据刀圈碎块上的编号标记，得到与刀圈碎块对应的盘形滚刀损坏，当磁铁上未吸附有刀圈碎块时，根据盘形滚刀的监测参数的判断。
[0046] 4、当磁铁上未吸附有刀圈碎块时，首先在盾构机当前掘进过程中，根据每掘进一环各个盘形滚刀的损坏历史概率和当前掘进异常时的掘进环数，从而得到当前掘进异常时各个盘形滚刀的损坏概率，根据当前掘进异常时各个盘形滚刀的损坏概率按照从大到小进行排序，并将位于排序在前且占盘形滚刀总数2/3的盘形滚刀记作待判断盘形滚刀，便于后续对待判断盘形滚刀根据监测参数进行判断，能减少待判断盘形滚刀的数量，减少排查时间，适应盾构掘进施工快速化要求。
[0047] 5、本发明获取待判断盘形滚刀之后，根据转速传感器对各个盘形滚刀实时监测到的转速信号和刀具温度传感器对各个盘形滚刀实时监测到的温度信号判断以确认盘形滚刀发生损坏。
[0048] 综上所述，本发明方法步骤简单，设计合理且成本低，综合判断以提高刀具损坏判断的准确率，减少换刀耽误的时间，节省了工期和成本。
[0049] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0050] 图1为本发明的方法流程框图。
具体实施方式
[0051] 如图1所示，本发明包括以下步骤：
[0052] 步骤一、盘形滚刀损坏历史概率的获取：
[0053] 步骤101、将掘进刀盘上的各个盘形滚刀进行编号，得到第1个盘形滚刀，...，第i个盘形滚刀，...，第I个盘形滚刀，并在I个盘形滚刀的刀圈的圆周分别打上各自的编号标记；其中，i和I均为正整数，且1≤i≤I；
[0054] 步骤102、设定第i个盘形滚刀的损坏次数的初始值为零；
[0055] 步骤103、盾构机历史掘进过程中，当掘进参数第m次异常时，人工第m次对掘进刀盘上的各个盘形滚刀进行检查，当第i个盘形滚刀损坏时将第i个盘形滚刀的损坏次数ni加1；
[0056] 步骤104、按照步骤103所述的方法，直至当m＝M时，完成历史掘进过程中各个盘形滚刀的判断，得到第i个盘形滚刀的损坏次数ni和M次异常时已掘进总环数Hz；其中，m和M均为正整数，且1≤m≤M，M的取值为50～80；
[0057] 步骤105、根据公式 得到每掘进一环第i个盘形滚刀的损坏历史概率Pi；
[0058] 步骤二、泥水分离站的刀具碎片的检测：
[0059] 步骤201、在盾构机中泥水分离站的出渣口设置磁铁；
[0060] 步骤202、在盾构机当前掘进过程中，当前掘进参数第i′次异常时，查看磁铁上是否吸附有刀圈碎块，当磁铁上吸附有刀圈碎块，则根据刀圈碎块上的编号标记，得到与刀圈碎块对应的盘形滚刀损坏；当磁铁上未吸附有刀圈碎块时，从步骤三执行；其中，i′为正整数；
[0061] 步骤三、待判断盘形滚刀的获取：
[0062] 步骤301、盾构机当前掘进过程中，当前掘进参数第1次异常时，得到当前掘进第1次异常时已掘进环数L1；
[0063] 当前掘进参数第i′次异常时，得到当前掘进第i′次异常时相对当前掘进第i′‑1次异常时已掘进环数记作Li′；其中，i′为大于1的正整数；
[0064] 步骤302、根据公式P′i′,i＝Pi×Li′，得到当前掘进第i′次异常时第i个盘形滚刀的损坏概率P′i′,i；
[0065] 步骤303、将当前掘进第i′次异常时第i个盘形滚刀的损坏概率按照从大到小进行排序，并将位于排序在前且占盘形滚刀总数2/3的盘形滚刀记作待判断盘形滚刀；其中，待判断盘形滚刀的数量为D；
[0066] 步骤四、盘形滚刀的监测参数的判断：
[0067] 步骤401、盾构机当前掘进过程中，将待判断盘形滚刀根据步骤101中的编号进行升序排列，且各个待判断盘形滚刀的编号分别为M1，M2，...，MD，M1，M2，...，MD均为正整数且取值均位于为1～I；
[0068] 步骤402、针对任一个待判断盘形滚刀Md进行判断，d和D均为正整数，且1≤d≤D，具体过程如下：
[0069] 步骤4021、盾构机当前掘进过程中，根据第Md个转速传感器对第Md个待判断盘形滚刀实时监测到的转速信号，得到第Md个待判断盘形滚刀的最大转速 同时，根据第i个刀具温度传感器对第i个待判断盘形滚刀的刀具温度实时监测到的温度信号，得到第i个待判断盘形滚刀的最大刀具温度
[0070] 步骤4022、当第Md个待判断盘形滚刀的最大转速不满足第Md个待判断盘形滚刀的设定要求转速值 且第Md个待判断盘形滚刀的最大刀具温度不满足第Md个待判断盘形滚刀的设定要求温度值 则第Md个待判断盘形滚刀发生损坏。
[0071] 本实施例中，步骤4022中第Md个待判断盘形滚刀的设定要求温度值 具体获取如下：
[0072] 步骤40221、以第Md个待判断盘形滚刀为中心获取第Md个待判断盘形滚刀周围相邻刀具，并第Md个待判断盘形滚刀周围相邻刀具根据步骤101的编号分别标记作为Md(X1)，...，Md(Xb)，...，Md(XB)；其中，第Md个待判断盘形滚刀周围相邻刀具总数为B，b和B均为正整数，且1≤b≤B，Md(X1)，...，Md(Xb)，...，Md(XB)均为正整数且取值均位于1～I；
[0073] 步骤40222、根据第Md(Xb)个刀具温度传感器对第Md个待判断盘形滚刀的第Md(Xb)个相邻刀具温度实时监测到的温度信号，得到第Md(Xb)个相邻的刀具温度；
[0074] 步骤40223、根据Md(XB)个相邻的刀具温度进行平均处理，得到第Md个待判断盘形滚刀的相邻刀具温度平均值，并将第Md个待判断盘形滚刀的相邻刀具温度平均值记作第Md个待判断盘形滚刀的设定要求温度值
[0075] 本实施例中，步骤4022中当第Md个待判断盘形滚刀的最大转速不满足第Md个待判断盘形滚刀的设定要求转速值 且第Md个盘形滚刀的最大刀具温度不满足第Md个待判断盘形滚刀的设定要求温度值 具体如下：
[0076] 当第Md个待判断盘形滚刀的最大转速 且第i个待判断盘形滚刀的最大刀具温度 则第Md个待判断盘形滚刀发生损坏；其中，β为常数，α为判断补偿因子。
[0077] 本实施例中，所述判断补偿因子α的取值为3℃～5℃，β为常数且为大于10的正整数。
[0078] 本实施例中，步骤四之后还进行步骤五盘形滚刀的损坏状态的判断，具体过程如下：
[0079] 步骤501、当磁铁上吸附有刀圈碎块，则盘形滚刀损坏的损坏状态为崩刃、刀圈断裂；
[0080] 步骤502、当磁铁上未吸附有刀圈碎块时，具体过程如下：
[0081] 步骤5021、当第Md个待判断盘形滚刀发生损坏时，根据第Md个转速传感器对第Md个待判断盘形滚刀实时监测到的转速信号，得到第Md个待判断盘形滚刀的转速信号曲线；其中，第Md个待判断盘形滚刀的转速信号曲线的X轴为采集时刻，第Md个待判断盘形滚刀的转速信号曲线的Y轴为转速，第k个采集时刻第Md个待判断盘形滚刀的转速幅值为 k为正整数；
[0082] 步骤5022、获取第Md个待判断盘形滚刀正常状态下的转速信号曲线，并将第k个采集时刻第Md个待判断盘形滚刀正常状态下的转速幅值记作
[0083] 步骤5023、根据 则第Md个待判断盘形滚刀的损坏状态为正常磨损；
[0084] 根据 则第Md个待判断盘形滚刀的损坏状态为异常偏磨。
[0085] 本实施例中，需要说明的是，D为正整数，且 其中，[·]表示取整运算。
[0086] 综上所述，本发明方法步骤简单，设计合理且成本低，综合判断以提高刀具损坏判断的准确率，减少换刀耽误的时间，节省了工期和成本。
[0087] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
