《掘进机状态评价技术研究》-毕业论文.doc

掘进机状态评价技术研究 毕业设计开题报告 题　目 掘进机状态评价技术研究 学生姓名 学号 一、研究背景 随着我国大规模基础设施项目的实施，未来五十年，铁路、公路、水利、水电、城市地铁、越江、海底隧道等大批不同断面、不同类型长大隧道需要建设。用掘进机进行隧道施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖面可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和水下开挖时不影响交通等特点，在隧道洞线较长、埋深较大的情况下，使用掘进机更经济合理。用因此TBM/盾构机的应用将会变得更加广泛。TBM/盾构掘进机是集机、电、液、光于一体化的超大型施工设备，配置设备的数量多，关联性强，结构复杂，而且其施工环境较为恶劣，使得故障发生率高。又因其体积庞大，一旦进洞，则不允许在洞内解体检查，任何一套单独设备出现故障都将不同程度的影响掘进机的工作状态和效率，大大增加了施工成本。据研究表明，维护良好的掘进机完好率保持在90%以上，故障平均停机率在7.2%以下，因此，做好掘进机的状态监测和故障诊断，对盾构机的保养与维护具有重要的实际意义，将会给现代化建设带来明显的经济效益。　 二、国内外研究现状 目前，把人工智能技术应用到设备的状态监测和故障诊断中，同时以知识处理为系统的核心，这种智能检测和诊断技术已经成为设备诊断的主要发展趋势。但这种技术在机械制造业（除汽车制造业）的应用相对较少。同时对于发展还处于起步阶段的掘进机来说，其状态检测与故障诊断还处于半自动状态，即以设备报警和人工现场勘察分析相结合的方法运作着。因此国内一些专家就此对该领域展开了研究：西安交通大学的宋鹏举、张优云等人等人针对TB880E型全断面隧道掘进机研制了一套“基于Delphi的TBM故障诊断专家系统”，该系统将掘进机分为多个对象，分别进行状态监测。另外，石家庄铁道大学的王满增、徐明新等人也对上述系统进行了详细研究论述。 而在国外，对掘进机的研究主要集中在盾构施工性能的评估，适用性模型建立等。关于故障诊断智能系统的研究几乎没有，大多数研究只是集中在掘进机的性能、特点评价和施工的辅助智能决策等方面。目前在沈阳施工的盾构机都是我国自主生产的，虽有故障诊断专家系统，但具有一定的局限性，只针对某一种特定型号的掘进机，而不能适用于多种类的掘进机。 三、论文主要工作 1、分析研究掘进机主要系统结构及原理，根据各部分在掘进机主机正常工作中所占重要性，确定主要研究四大部分，包括主电机、变速箱、主轴承和液压泵组，其他如螺旋输送机、皮带输送机、吹风机等后配套系统作为了解对象。 2、评价掘进机技术状态需检测的主要参数。以液压泵为例，主要需检测油压、油温、振动情况等，还可以检测油液的理化性能指标，采取铁谱分析和光谱分析的方法。 3、各参数的检测方法和检测手段。在对压力的测量中，需要用到各种类型的压力传感器；对温度测量，盾构机一般采用热电阻传感器，主要布置于主轴承润滑系统和液压系统的各泵站等，对油温进行监控；对润滑油检测，理化分析、铁谱分析、光谱分析相结合，等等。 4、重点研究各系统各参数的评价标准。监测诊断的数据与标准数据对比才能判断掘进机的故障种类和部位，进而预测故障发展趋势，对掘进机的状态进行评价。 5、利用LabVIEW开发相应的软件。以振动诊断为例，可实现如下图1所示功能： 仿真信号 仿真信号 信号采集 信号采集 实测信号 实测信号 自相关 自相关 时域分析盾构机振动监测 时域分析 盾构机振动监测 互相关 互相关 数据分析 数据分析 FFT FFT 功率谱频域分析 功率谱 频域分析 倒频谱 倒频谱 状态评价 状态评价 图1 四、所采用的方法、手段 1、通过维普网，中国知网和图书馆的文献资料库搜集与本课题相关的电子期刊和书籍，获取本课题的研究现状及其发展趋势，了解掘进机各组成部分的结构和工作原理。阅读并翻译与掘进机状态监测与故障诊断的相关外文资料（Hilbert_Huang变换） ； 2、通过自主学习并在老师的指导下，确定并完善总体设计思想和设计思路； 3、学习与机械设备状态监测与故障诊断相关的知识，如液压系统中油液和压力的检测方法及正常工作的标准，传感器的选型等； 4、与签约单位联系，了解一些盾构机的现场施工情况，掌握一些评价标准，设计软件能实现盾构机的故障诊断和状态评价。 5、学习本次设计所采用的计算机编程软件——Labview，掌握其使用方法和主要功能，为设计软件打好基础； 6、利用Labview开发出相应的软件，实现上述4所述功能。 五、预期达到的结果 1、熟悉掌握掘进机的组成及各部分工作原理，学会检测机械设备常用的检测方法和故障诊断及其状态的评价标准； 2、熟练掌握Labview技术，并会用其编程； 3、所设计出的软件外型美观，具有实际使用价值。软件分为登陆界面和五个