一种隧道全自动喷淋养护设备及其控制系统的制作方法

文档序号:18417107发布日期:2019-08-13 19:40阅读:451来源:国知局
一种隧道全自动喷淋养护设备及其控制系统的制作方法

本发明涉属于隧道养护设备,确切地说是隧道全自动喷淋养护设备及其控制系统。

技术背景

随着我国道路建设的快速发展,高原、山岭隧道工程所占的比例逐步增加,同时对隧道衬砌混凝土的强度、抗渗性能、耐久性也提出了更高的要求。隧道主要支护形式为初期支护和二衬支护,初期支护中必然要用到喷射混凝土,二衬支护主要为浇筑混凝土。

混凝土发生湿度变化,其体积也相应地发生膨胀或者收缩线性。对于新浇筑的混凝土,由于湿度变化而引起的体积变形为塑性收缩;对于硬化混凝土,由于湿度变化而引起的体积变形为干燥收缩。混凝土表面脱水的速率大时,混凝土内部出现负的毛细管压力,并产生浆体体积的塑性收缩。由于收缩在混凝土块体内是不均匀的,这种体积变化的差异可产生拉应力,促使混凝土块体出现裂缝,从而破坏表面层表面的完整性,并降低其耐久性。

在隧道工程施工中,长大隧道因洞内温度较恒定,洞内空气有一定湿度,在混凝土养护工序控制上,普遍存在重视不够、控制不严的现象,致使初支混凝土和二衬混凝土养护不到位,强度和耐久性受到影响。而且,由于长大隧道断面大、距离远,采用人工洒水养护无法保证洒水均匀,混凝土养护问题成为隧道施工中普遍存在的问题。

目前,虽然有喷水养护的设备,但是也需要工人现场操作,自动化水平低。



技术实现要素:

为解决上述问题,本发明的目的是提供一种隧道全自动喷淋养护设备及其控制系统,以下简称养护设备。

本发明为实现上述目的,通过以下技术方案实现:养护设备主要包括距离传感器、喷淋组件、支架、升降装置、升降电机、水泵、行走电机、链传动、车身、水箱、磁翻板液位计、电气控制柜。车身由底座和两组轮对构成,支架、水泵和水箱安装在车身上,喷淋组件和升降装置安装在支架上,喷淋组件由三根水管经三角架连接而成,水管端面圆弧部分均匀布满雾化喷头。

养护设备的使用方法,包括下述步骤:①操作人员登录手机客户端,点击客户端的物联网程序上的开机指令,远程启动设备开机,安装在养护设备上的电气控制柜面板上的电源灯亮,表示设备开机,同时在手机客户端的界面上显示开机。在plc中预先设置好运行时间和往复次数后,启动自动运行程序,距离传感器判断当前喷淋管与硐室的衬砌轮廓之间的距离,如果在0.15~0.25m范围内,则养护设备行走电机自动启动,若超出0.15~0.25m范围,传感器则将信号反馈到plc当中,plc控制升降电机对喷淋管的高度进行调整,高度调整完成后,养护设备行走电机自动启动。②在养护设备沿轨道方向匀速行走过程中,当养护设备行走了预定时间后,pcl控制电机反转,养护设备沿原路返回。③养护设备工作:养护设备开始行走后,plc控制水泵启动,养护设备进行喷淋作业。④水位监测:水箱上装有磁翻板液位计,对水箱中剩余水量进行监测。

本发明的优点在于:本发明操作简便,可通过plc设定往复作业速度与作业时间,能够自动行走,反向行走,喷淋,实现养护的自动化,并使喷淋水量均匀,从而有效地减少衬砌混凝土表面裂纹,保证混凝土衬砌强度和耐久性,间接地产生经济效益;磁翻板液位计可以实时监测水箱内的水位,工作人员也可以远程监测,真正实现了智能化作业;本发明提高了施工效率,降低了养护工序成本,改善了混凝土外观质量,净化了洞内空气,减少了通风时间,提高了安全可靠性,为施工创造了明显的经济效益。本发明所采用的磁翻板液位计为技术成熟的国产系列,成本低廉,效果显著。

附图说明

图1是本发明结构示意图;图2是图1左视结构示意图;图3是本发明的实体图;图4是本发明的电气控制图;图5是本发明的plc接线图;图6是本实用新型的远程监控画面;图7是本发明的框图;图8是本发明的工作流程图。

附图标记:1—距离传感器、2—喷淋组件、3—支架、4—升降装置、5—升降电机、6—水泵、7—行走电机、8—链传动、9—车身、10—水箱、11—磁翻板液位计、12—电气控制柜。

具体实施方式

养护设备如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示,包括距离传感器1、喷淋组件2、支架3、升降装置4、升降电机5、水泵6、行走电机7、链传动8、车身9、水箱10、磁翻板液位计11、电气控制柜12。车身9由底座和两组轮对构成,支架3、水泵6和水箱10安装在车身9上;喷淋组件2和升降装置4安装在支架3上,喷淋组件2由三根水管经三角架连接而成,水管端面圆弧部分均匀布满雾化喷头;电气控制柜12内设置plc、dtu、em235等相关电气元件,磁翻板液位计11的输出端连接em235的输入端,plc的输出端连接升降电机5、水泵6和行走电机7的输入端,控制升降电机5、水泵6和行走电机7的启停;plc给磁翻板液位计11、em235、数显表供电;数显表安装在电气控制柜12上。

养护设备的具体使用方法,包括下述步骤:①操作人员点击手机端的物联网小程序上的开机指令,并将指令通过无线通信网络传输到dtu,dtu将ip数据变为串口数据传送到plc,设备开机,在养护设备的电控箱面板上的电源灯亮,表示设备开机,同时手机客户端的界面上显示开机。在plc中设置好作业时间和往复作业次数后,启动自动运行程序,距离传感器1判断当前喷淋管与硐室的衬砌轮廓之间的距离,如果在0.15~0.25m范围内,则养护设备行走电机7自动启动,若超出0.15~0.25m范围,距离传感器1则将信号反馈到plc,plc控制升降电机5对喷淋管的高度进行调整,调整完后行走电机7自动启动,同时电气控制柜12上的行走信号灯亮起绿色运行灯。②运行状态:根据plc中预先设定的程序,当养护设备行进了预设时间后行走电机7反转,养护设备原路返回。当养护设备再次到达出发点时,这个往复运动为一次喷淋作业,在plc中预设喷淋工作次数,当达到规定次数后,养护设备回到出发点并停止运动,同时运行灯灭。③喷淋作业:养护设备自动行走后,操作人员远程启动水泵6,养护设备进行喷淋作业,同时喷淋管道上的灯亮起来,电器控制柜12上的喷淋信号灯亮起绿色运行灯。完成喷淋作业后,行走电机7关闭,水泵6自动关闭,运行灯和喷淋管道上的灯灭。④水位监测:水箱10上装有磁翻板液位计11,对水箱10中剩余水量进行监测,当水量低于警戒线时,plc控制水泵6自动关闭,喷淋管上的灯闪烁,并发出蜂鸣报警,直到工作人员到电气控制柜12旁关闭报警。

养护设备的故障处理:①行走故障:当行走电机7出现故障时,系统立刻停止运行,并发出蜂鸣警报,同时电气控制柜12上绿色运行灯灭,亮起黄色故障灯。操作人员可将系统切换到手动控制状态进行检修。②水泵故障:当水泵6出现故障时,plc控制水泵立刻停止运行,并发出蜂鸣警报,同时电气控制柜12上绿色运行灯灭,亮起黄色故障灯。操作人员可将系统切换到手动控制状态进行检修。③升降故障:升降电机5出现故障时,系统立刻停止运行,并发出蜂鸣警报,同时电气控制柜12上绿色运行灯灭,亮起黄色故障灯。操作人员可将系统切换到手动控制状态进行检修。

所述电气控制柜12的防护等级为ip55,它具有防水防潮的功能,可有效的保护控制柜里的电气元件。

本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

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