一种掘进设备及其渣土负压输送控制方法与流程

1.本发明涉及挖掘设备技术领域，具体的是一种掘进设备，还是一种掘进设备的渣土负压输送控制方法。

背景技术：

2.竖井掘进过程中，掘进深度可达数百米，且工况特别恶劣，常规的出渣方式如刮板、泥水环流等效率低、工序复杂，而负压输送的出渣方式由于出渣效率高、安装简单等优点，已被应用于竖井项目的开发中。现有针对竖井的负压出渣系统在实际运行过程中，由于开挖层地质的变化或掘进速度的变化，前端开挖层渣土的出渣量往往相当不稳定，经常会出现渣土量的瞬时猛增或剧减。为了实现快速出渣，现有出渣系统的吸咀往往直接固定于开挖刀具上方，并保持尽量小的初始吸料高度。而当前端开挖渣土量瞬时发生变化时，吸咀距离物料层的高度也间接地发生变化，加之吸咀高度无法自动调节，便会造成瞬时吸料量的忽多忽少，在一定程度上增加了出渣系统的不稳定性。而当更为严重的情况发生时，如吸咀出现吸空或被掩埋情形，会造成出渣系统的空运行或瞬时过载，带来巨大的能量浪费，还极易造成管道的堵塞、管道的破损等严重事故，为施工单位带来巨大经济损失和安全隐患。
3.而现有常见负压输送系统，大都针对于粉粒状物料或当量直径小于20mm的物料，其控制系统也多适用于小粒径工况，而竖井工况下的物料粒度大(粒径普遍集中于30mm～100mm)、湿度大、工况更为复杂，物料形状、粒径、性质的不同以及复杂的工况，对系统控制方法、反馈调节效果等提出了更高的要求，且系统的准确判断调节难度更大。

技术实现要素：

4.为了解决上述出渣系统容易出现工作不正常的问题，本发明提供了一种掘进设备及其渣土负压输送控制方法，所述掘进设备及其渣土负压输送控制方法利用风压、流量等间接参数，进行渣土量、吸咀高度、掘进速度三者关系的自动判断系统，解决由于吸咀高度与出渣量、掘进速度不匹配导致的出渣不稳定问题，实现吸咀高度、掘进速度的自动控制，同时还可对管道堵塞、管道破损等风险进行识别及预防，最大程度保证出渣系统的稳定性、经济性及安全性。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种掘进设备，包括掘进装置、渣土输送管道、抽风装置和控制系统，掘进装置的掘进速度能够调节，渣土输送管道的入口端朝向掘进装置，渣土输送管道的入口端与掘进装置之间的距离能够调节，渣土输送管道的出口端与抽风装置连接，渣土输送管道含有弯管段，抽风装置的功率能够调节；
7.渣土输送管道上至少设置有第一风压传感器、第二风压传感器、第三风压传感器、第四风压传感器、第一风量传感器、第二风量传感器、第三风量传感器、渣土流量传感器和补气装置，所述控制系统能控制所述掘进设备运行。
8.一种掘进设备的渣土负压输送控制方法，所述掘进设备的渣土负压输送控制方法
采用了上述的掘进设备，所述掘进设备的渣土负压输送控制方法包括以下步骤：
9.步骤1、设定第一风压传感器和第二风压传感器检测出的第一压差值δp的第一上限值a和第一下限值b，设定第三风量传感器检测出的风量值q的风量上限值c和风量下限值d；设定第三风压传感器和第四风压传感器检测出的第二压差值δu的第二上限值e和第二下限值f，设定第一风量传感器和第二风量传感器检测出的风量差值δq的风量差上限值g和风量差下限值j，设定渣土流量传感器检测出的渣土流量值w的渣土流量上限值k和渣土流量下限值l；
10.步骤2、当所述第一压差值δp超出所述第一下限值b、所述风量值q超出所述风量上限值c、所述渣土流量值w超出所述渣土流量下限值l并且所述风量差值δq处于正常区间时，使渣土输送管道的入口端向下移动，同时增加掘进装置的掘进速度，直至所述第一压差值δp、所述风量值q和所述渣土流量值w均处于正常区间内；
11.当所述第一压差值δp超出所述第一下限值b、所述风量值q超出所述风量上限值c、所述渣土流量值w超出所述渣土流量下限值l并且所述风量差值δq超出所述风量差上限值g时，由控制系统发出管道破损的预警，并停止运行掘进装置和抽风装置；
12.当所述第一压差值δp超出所述第一上限值a、所述风量值q超出所述风量下限值d、所述渣土流量值w超出所述渣土流量上限值k并且所述风量差值δq处于正常区间内时，使渣土输送管道的入口端向上移动，同时减小掘进装置的掘进速度，直至所述第一压差值δp、所述风量值q和所述渣土流量值w均处于正常区间内；
13.当所述第一压差值δp超出所述第一上限值a、所述风量值q超出所述风量下限值d、所述渣土流量值w超出所述渣土流量下限值l并且所述风量差值δq处于正常区间内时，由所述控制系统启动补气装置，使渣土输送管道的入口端向上移动，增大抽风装置的功率；若在设定时间内，所述第一压差值δp、所述风量值q和所述渣土流量值w没有变化，则在所述增大抽风装置的功率的基础上再提高抽风装置的功率，并使渣土输送管道的入口端向下移动，直至所述第一压差值δp超出所述第一下限值b时，降低抽风装置的功率，关闭补气装置，重新监测所述第一压差值δp、所述风量值q和所述渣土流量值w，并调整渣土输送管道的入口端的高度和掘进装置的掘进速度，直至所述第一压差值δp、所述风量值q和所述渣土流量值w均处于正常区间内；
14.当所述第一压差值δp超出所述第一上限值a、所述风量值q处于正常区间内、所述渣土流量值w处于正常区间内并且所述风量差值δq处于正常区间内时，实施消除附着物或滞留物处理，所述实施消除附着物或滞留物处理的方式为：由所述控制系统控制在规定时间内启动补气装置，使渣土输送管道的入口端向上移动，关闭补气装置，恢复渣土输送管道的入口端至原高度，重新监测所述第一压差值δp，如果所述第一压差值δp超出所述第一上限值a，则重复所述实施消除附着物或滞留物处理，直至所述第一压差值δp处于正常区间。
15.本发明的有益效果是：所述掘进设备及其渣土负压输送控制方法解决了竖井掘进过程中，由于出渣量与吸咀高度、掘进速度不能实时自动匹配，而导致的出渣系统不稳定问题，通过间接参数监测法，可以自动判断前端渣土量变化及管道堵塞、管道破损变化趋势，并控制匹配对应的吸咀高度、掘进速度、补气量，有效提高竖井出渣系统运行的稳定性、经济性、安全性，为施工单位避免了巨大的经济损失和安全隐患。
附图说明
16.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
17.图1是本发明所述掘进设备的示意图。
18.附图标记说明如下：
19.101、第一风压传感器；102、第二风压传感器；103、第三风压传感器；104、第四风压传感器；
20.201、第一风量传感器；202、第二风量传感器；203、第三风量传感器；
21.3、渣土流量传感器；4、补气装置；5、可调吸咀装置；
22.6、掘进装置；601、切削破碎装置；
23.7、抽风装置；8、机架；
24.9、储料槽；901、入料口；
25.10、管道固定装置；
26.11、渣土输送管道；1101、弯管段；1102、竖直段；1103、水平段；
27.12、渣土；13、储料装置。
具体实施方式
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，未提及的但可利用该方法调节的具体案例也应在保护范围内。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
29.一种掘进设备，包括掘进装置6、渣土输送管道11、抽风装置7和控制系统，掘进装置6含有掘进装置6，所述掘进装置6的掘进速度能够调节，渣土输送管道11的入口端朝向掘进装置6，渣土输送管道11的入口端与掘进装置6之间的距离能够调节，渣土输送管道11的出口端与抽风装置7连接，渣土输送管道11含有弯管段1101，抽风装置7的功率能够调节；
30.渣土输送管道11上至少设置有第一风压传感器101、第二风压传感器102、第三风压传感器103、第四风压传感器104、第一风量传感器201、第二风量传感器202、第三风量传感器203、渣土流量传感器3和补气装置4，所述控制系统能控制所述掘进设备运行；
31.第一风压传感器101、第二风压传感器102、第三风压传感器103、第四风压传感器104、第一风量传感器201、第二风量传感器202、第三风量传感器203和渣土流量传感器3均与所述控制系统连接，如图1所示。渣土流量传感器3可以采用现有的固体流量计或固体流量传感器。
32.在本实施例中，第一风压传感器101位于渣土输送管道11的出口部位，第二风压传感器102位于渣土输送管道11的入口部位，第三风压传感器103位于弯管段1101的出口部位，第四风压传感器104位于弯管段1101的入口部位；第一风量传感器201位于弯管段1101的出口部位，第二风量传感器202位于弯管段1101的入口部位，第三风量传感器203位于渣土输送管道11的出口部位，补气装置4位于渣土输送管道11的入口部位。
33.在本实施例中，所述掘进设备为竖井掘进机，所述掘进设备还包括储料槽9，储料槽9含有入料口901，掘进装置6、储料槽9和渣土输送管道11从下向上依次设置，沿竖直方向，储料槽9位于渣土输送管道11的入口端和掘进装置6之间，渣土输送管道11的入口端与
入料口901相对应(上下正对)。
34.掘进装置6含有左右设置的两个切削破碎装置601，渣土输送管道11的入口端位于切削破碎装置601的上方，沿左右方向，渣土输送管道11的入口端位于两个切削破碎装置601之间。所述的掘进设备还包括顶推装置，所述顶推装置能够推进掘进装置6的切削破碎装置601向下移动。掘进装置6的掘进速度包括切削破碎装置601的旋转速度和向下移动速度。增加掘进装置6的掘进速度，则增加渣土12的产生量；减小掘进装置6的掘进速度，则减小渣土12的产生量；调整增加掘进装置6的掘进速度，则增大或减少渣土12的产生量。
35.切削破碎装置601挖掘下来的渣土12可以向上穿过入料口901进入渣土输送管道11的入口端，渣土输送管道11的出口部位设有储料装置13，由于抽风装置7的负压抽吸作用，渣土12进入渣土输送管道11的入口端后将进入储料装置13进行储存并被转运，而空气经过滤后由抽风装置7的出口端排出。储料槽9相对于与下述机架8固定，渣土输送管道11的入口端与掘进装置6之间的距离能够调节，例如，渣土输送管道11的入口端与储料槽9内的渣土12之间的距离h能够调节。
36.在本实施例中，所述掘进设备还包括依次连接的可调吸咀装置5、管道固定装置10和机架8，可调吸咀装置5能够调节渣土输送管道11的入口端与切削破碎装置601之间的距离。掘进装置6位于渣土输送管道11的下方，渣土输送管道11的下部设有活动伸缩段(可以采用现有的伸缩波纹管)，可调吸咀装置5能够使渣土输送管道11的入口端上下移动，从而实现调节渣土输送管道11的入口端与储料槽9之间的距离h，如图1所示。
37.在本实施例中，渣土输送管道11还含有竖直段1102和水平段1103，弯管段1101位于竖直段1102和水平段1103之间，竖直段1102、弯管段1101和水平段1103依次连接，弯管段1101可以为90度弯头。竖直段1102、弯管段1101和水平段1103的数量可以为一个或多个，渣土流量传感器3位于竖直段1102上，渣土流量传感器3能够测量竖直段1102内的渣土流量。
38.在本实施例中，补气装置4能够自动调节进入渣土输送管道11内的气体的流量大小。补气装置4可以采用主动式供气装置或被动式供气装置。所述主动式供气装置可以为鼓风机，所述鼓风机的功率可以调节。所述被动式供气装置可以为进气窗口，所述进气窗口的过流面积能够调节，相当于窗户的开度大小可以调节。
39.下面介绍一种掘进设备的渣土负压输送控制方法，所述掘进设备的渣土负压输送控制方法采用了上述的掘进设备，所述掘进设备的渣土负压输送控制方法包括以下步骤：
40.步骤1、设定第一风压传感器101和第二风压传感器102检测出的第一压差值δp的第一上限值a和第一下限值b，设定第三风量传感器203检测出的风量值q的风量上限值c和风量下限值d；设定第三风压传感器103和第四风压传感器104检测出的第二压差值δu的第二上限值e和第二下限值f，设定第一风量传感器201和第二风量传感器202检测出的风量差值δq的风量差上限值g和风量差下限值j，设定渣土流量传感器3检测出的渣土流量值w的渣土流量上限值k和渣土流量下限值l；
41.第一压差值δp为第一风压传感器101检测出的风压值减去第二风压传感器102检测出的风压值的绝对值，第二压差值δu为第三风压传感器103检测出的风压值减去第四风压传感器104检测出的风压值的绝对值。风量差值δq为第一风量传感器201检测出的风量值减去第二风量传感器202的风量值的绝对值。
42.所述上限值(包括第一上限值a、风量上限值c、第二上限值e、风量差上限值g和渣
土流量上限值k)的具体数值可以根据有限次的实验和经验确定。所述下限值(包括第一下限值b、风量下限值d、第二下限值f、风量差下限值j和渣土流量下限值l)的具体数值可以根据有限次的实验和经验确定。
43.物料输送混合比的设定是保证气力输送系统高效运行的关键，混合比过大使系统易堵塞，混合比过小使系统输送效率低且能耗高，因此，在输送系统设计时便会设定混合比的优选区间。根据此优选区间，可以设定第一压差值δp的第一上限值a和第一下限值b，设定第三风量传感器203的风量值q的风量上限值c和风量下限值d；设定弯管或弯头前后的第二压差值δu的第二上限值e和第二下限值f，风量差值δq的风量差上限值g和风量差下限值j，设定渣土流量传感器3检测出的渣土流量值w的渣土流量上限值k和渣土流量下限值l。
44.在输送系统实际运行过程中，当δp、q、δq、δu、w发生变化，且变化超出上下限时，则可说明气力输送系统的输送状态(或物料输送混合比)发生了变化，甚至超出原设计的混合比优选区间。此时，对于气力输送系统而言，可能导致管道堵塞、高耗能低能效情况的发生。而引起δp、q、δq、δu、w突变的因素，主要有掘进速度变化、出渣量变化、吸咀高度变化、管道堵塞程度变化、管道破损变化，且各影响因素变化所造成的δp、q、δq、δu、w变化各不相同。
45.步骤2、基于所述第一压差值δp、风量值q、风量差值δq、第二压差值δu和渣土流量值w的变化，判断出渣量、掘进速度、吸咀高度三者是否匹配，尤其是吸咀有无被掩埋或吸空，以及管道是否堵塞、是否破损，并实时调整掘进速度、吸咀高度、进气量，可以达到随着前端出渣量的变化实时控制匹配最佳的掘进速度、吸咀高度，保证气力输送系统的高效稳定安全运行；具体如下：
46.工况一：当所述第一压差值δp超出所述第一下限值b、所述风量值q超出所述风量上限值c、所述渣土流量值w超出所述渣土流量下限值l并且所述风量差值δq处于正常区间时，即有渣土输送管道11的入口端与抽风装置7的入口的风压压差显著减小，风量显著增大，物料流量骤减，而弯管或弯头处前后风量差值正常的趋势，说明输送系统管道中气流量显著大于相应的物料量，吸咀有吸空的趋势，则判断输送系统前端出渣量相对于现有吸咀高度下对应的标准渣土量偏小，掘进速度相对于现有吸咀高度下对应的标准掘进速度偏小。根据上述判断，使渣土输送管道11的入口端向下移动，同时增加掘进装置6的掘进速度，直至所述第一压差值δp、所述风量值q和所述渣土流量值w均处于正常区间内，停止调整；
47.工况二：当所述第一压差值δp超出所述第一下限值b、所述风量值q超出所述风量上限值c、所述渣土流量值w超出所述渣土流量下限值l并且所述风量差值δq超出所述风量差上限值g时，即有前后风压压差显著减小，风量显著增大，物料流量骤减的趋势，弯管段1101前后风量变化大说明输送系统管道中气流量显著大于物料量，则吸咀有吸空或管道破损的风险，而弯管段1101处前后风量差值剧增，即弯管段1101后端的风量显著大于前端的风量，则首先可以判断为输送系统弯管或弯头处有破损趋势。根据上述判断，由控制系统发出管道破损的预警，并停止运行掘进装置6和抽风装置7；
48.工况三：当所述第一压差值δp超出所述第一上限值a、所述风量值q超出所述风量下限值d、所述渣土流量值w超出所述渣土流量上限值k并且所述风量差值δq处于正常区间内时，即有渣土输送管道11的入口端与抽风装置7的入口的风压压差显著增大，风量显著减小，物料流量增加，弯管段1101处前后风量差值正常的趋势，说明输送系统管道中物料量显
著大于相应的气流量，吸咀有被掩埋的趋势，则判断输送系统前端出渣量相对于现有吸咀高度下对应的标准渣土量偏大，掘进速度相对于现有吸咀高度下对应的标准掘进速度偏大。根据上述判断，使渣土输送管道11的入口端向上移动，同时减小掘进装置6的掘进速度，直至所述第一压差值δp、所述风量值q和所述渣土流量值w均处于正常区间内，停止调整；
49.工况四：当所述第一压差值δp超出所述第一上限值a、所述风量值q超出所述风量下限值d、所述渣土流量值w超出所述渣土流量下限值l并且所述风量差值δq处于正常区间内时，即有前后风压压差显著增大，风量显著减小，物料流量骤减趋势，说明输送系统管道中气流量、输料量均低于限值，系统已无法正常输送物料，则判断管道内部有局部堵塞的趋势。根据上述判断，由所述控制系统启动补气装置4，使渣土输送管道11的入口端向上移动，增大抽风装置7的功率，利用瞬时提高的风速冲击堵塞物；若在设定时间(可以根据有限次的实验或经验确定)内，所述第一压差值δp、所述风量值q和所述渣土流量值w没有变化，则在所述增大抽风装置7的功率的基础上再提高抽风装置7的功率，并使渣土输送管道11的入口端向下移动，利用瞬时吸力，从吸咀处吸取新的物料，通过新吸入的物料撞击堵塞物，直至所述第一压差值δp超出所述第一下限值b时，判断堵塞已解除，降低抽风装置7的功率至正常值，关闭补气装置4，重新监测所述第一压差值δp、所述风量值q和所述渣土流量值w，判断前端渣土量的大小，并调整渣土输送管道11的入口端的高度和掘进装置6的掘进速度，直至所述第一压差值δp、所述风量值q和所述渣土流量值w均处于正常区间内，停止调整；
50.工况五：当所述第一压差值δp超出所述第一上限值a、所述风量值q处于正常区间内、所述渣土流量值w处于正常区间内并且所述风量差值δq处于正常区间内时，即有前后风压压差显著增大，风量正常，物料流量正常，说明输送系统管道中气流量、输料量均正常，而压损显著增大，则判断管道内部有附着物增多或局部存在物料滞留的趋势。根据上述判断，实施消除附着物或滞留物处理，所述实施消除附着物或滞留物处理的方式为：由所述控制系统控制在规定时间内启动补气装置4，使渣土输送管道11的入口端向上移动，利用瞬时气流量消除附着物或滞留物，然后关闭补气装置4，恢复渣土输送管道11的入口端至原高度；
51.重新监测所述第一压差值δp，如果所述第一压差值δp超出所述第一上限值a，则重复所述实施消除附着物或滞留物处理，直至所述第一压差值δp处于正常区间，停止调整。
52.所述的掘进设备还包括顶推装置，所述顶推装置能够推进掘进装置6，即所述顶推装置能够使掘进装置6向下移动；
53.工况六：当有工况一的表现，且经过工况一的调整后，吸咀高度已调至最低设定值，而δp、q、w的值仍未达到正常区间，说明在加大掘进速度、下降吸咀高度后，前端出渣量仍然偏小，则判断掘进刀具在开挖层有挖空趋势。即当所述第一压差值δp超出所述第一下限值b、所述风量值q超出所述风量上限值c、所述渣土流量值w超出所述渣土流量下限值l并且所述风量差值δq处于正常区间时，使渣土输送管道11的入口端向下移动，同时增加掘进装置6的掘进速度，当渣土输送管道11的入口端已经向下移动至下极限位置，但所述第一压差值δp、所述风量值q和所述渣土流量值w均未处于正常区间内时；
54.根据上述判断，控制系统控制所述掘进设备的顶推装置使掘进装置6推进，即顶推装置使掘进装置6向下移动，继续监测所述第一压差值δp、所述风量值q、所述渣土流量值w
和所述风量差值δq，判断前端渣土量的大小，并调整渣土输送管道11的入口端在竖直方向上的位置和掘进装置6的掘进速度，直至所述第一压差值δp、所述风量值q和所述渣土流量值w均处于正常区间内，停止调整。
55.上述处于正常区间的含义为，相应的数值位于对应的上限值和下限值之间，例如，第一压差值δp位于第一上限值a和第一下限值b之间时，为第一压差值δp处于正常区间内；风量值q位于风量上限值c和风量下限值d之间时，为风量值q处于正常区间内；第二压差值δu位于第二上限值e和第二下限值f之间时，为第二压差值δu处于正常区间内；风量差值δq位于风量差上限值g和风量差下限值j之间时，风量差值δq处于正常区间内；渣土流量值w位于渣土流量上限值k和渣土流量下限值l之间时，渣土流量值w处于正常区间内。
56.本发明的核心是根据前端渣土量、吸咀高度、掘进速度三者关系的自动判断及自动匹配，而最难直接监测的就是前端瞬时渣土量，也可利用视频、红外线、质量称重、超声波等直接监测方法，配合吸咀高度实时监测装置，最终实现前端出渣量与吸咀高度、掘进速度的自动调节，达到最佳的出渣效果。如通过红外线或视频实时监测前端渣土量，并同时测量吸咀距离料层的高度，当渣土量增大，超出所对应的吸咀标准高度时，可通过控制系统调整吸咀高度，同时调整刀具掘进速度，保持吸咀高度、掘进速度与前端出渣量的匹配。按照此思路，可以解决各种工况下的渣土量、吸咀高度、掘进速度的不匹配问题。然而，直接监测法也面临较多的问题，首先，受多种因素耦合影响，瞬时渣土量的变化较快，这就要求直测法具备较高的监测频率；其次，竖井掘进机的现场工况非常恶劣，如光线差、粉尘大、噪音大、振动大、湿度大等，这就要求直测法设备具有非常高的可靠性及环境适应性；再有，竖井掘进机前端空间非常紧凑，对设备尺寸要求很高，这就要求直测法设备高度集成。而在以上限制因素的约束下，直接测量法在成本、技术要求、安装环境等方面，较间接测量法明显要高，且实现难度大。
57.为了便于理解和描述，本发明中采用了绝对位置关系进行表述，如无特别说明，其中的方位词“上”表示图1中的上侧方向，方位词“下”表示图1中的下侧方向，“左”表示图1中的左侧方向，方位词“右”表示图1中的右侧方向，本发明采用了阅读者或使用者的观察视角进行描述，但上述方位词不能理解或解释为是对本发明保护范围的限定。
58.以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案、实施例与实施例之间均可以自由组合使用。

技术特征：

1.一种掘进设备，其特征在于，所述掘进设备包括掘进装置(6)、渣土输送管道(11)、抽风装置(7)和控制系统，掘进装置(6)的掘进速度能够调节，渣土输送管道(11)的入口端朝向掘进装置(6)，渣土输送管道(11)的入口端与掘进装置(6)之间的距离能够调节，渣土输送管道(11)的出口端与抽风装置(7)连接，渣土输送管道(11)含有弯管段(1101)，抽风装置(7)的功率能够调节；渣土输送管道(11)上至少设置有第一风压传感器(101)、第二风压传感器(102)、第三风压传感器(103)、第四风压传感器(104)、第一风量传感器(201)、第二风量传感器(202)、第三风量传感器(203)、渣土流量传感器(3)和补气装置(4)，所述控制系统能控制所述掘进设备运行。2.根据权利要求1所述的掘进设备，其特征在于，第一风压传感器(101)位于渣土输送管道(11)的出口部位，第二风压传感器(102)位于渣土输送管道(11)的入口部位，第三风压传感器(103)位于弯管段(1101)的出口部位，第四风压传感器(104)位于弯管段(1101)的入口部位；第一风量传感器(201)位于弯管段(1101)的出口部位，第二风量传感器(202)位于弯管段(1101)的入口部位，第三风量传感器(203)位于渣土输送管道(11)的出口部位。3.根据权利要求1所述的掘进设备，其特征在于，所述掘进设备为竖井掘进机，所述掘进设备还包括储料槽(9)，储料槽(9)含有入料口(901)，沿竖直方向，储料槽(9)位于渣土输送管道(11)的入口端和掘进装置(6)之间，渣土输送管道(11)的入口端与入料口(901)相对应。4.根据权利要求1所述的掘进设备，其特征在于，掘进装置(6)含有左右设置的两个切削破碎装置(601)，渣土输送管道(11)的入口端位于切削破碎装置(601)的上方，沿左右方向，渣土输送管道(11)的入口端位于两个切削破碎装置(601)之间。5.根据权利要求1所述的掘进设备，其特征在于，所述掘进设备还包括依次连接的可调吸咀装置(5)、管道固定装置(10)和机架(8)，可调吸咀装置(5)能够调节渣土输送管道(11)的入口端与掘进装置(6)之间的距离。6.根据权利要求5所述的掘进设备，其特征在于，掘进装置(6)位于渣土输送管道(11)的下方，渣土输送管道(11)的下部设有活动伸缩段，可调吸咀装置(5)能够使渣土输送管道(11)的入口端上下移动。7.根据权利要求1所述的掘进设备，其特征在于，渣土输送管道(11)还含有竖直段(1102)和水平段(1103)，弯管段(1101)位于竖直段(1102)和水平段(1103)之间，渣土流量传感器(3)位于竖直段(1102)上。8.根据权利要求1所述的掘进设备，其特征在于，补气装置(4)位于渣土输送管道(11)的入口部位，补气装置(4)能够自动调节进入渣土输送管道(11)内的气体的流量。9.一种掘进设备的渣土负压输送控制方法，其特征在于，所述掘进设备的渣土负压输送控制方法采用了权利要求1所述的掘进设备，所述掘进设备的渣土负压输送控制方法包括以下步骤：步骤1、设定第一风压传感器(101)和第二风压传感器(102)检测出的第一压差值δp的第一上限值a和第一下限值b，设定第三风量传感器(203)检测出的风量值q的风量上限值c和风量下限值d；设定第三风压传感器(103)和第四风压传感器(104)检测出的第二压差值
δu的第二上限值e和第二下限值f，设定第一风量传感器(201)和第二风量传感器(202)检测出的风量差值δq的风量差上限值g和风量差下限值j，设定渣土流量传感器(3)检测出的渣土流量值w的渣土流量上限值k和渣土流量下限值l；步骤2、当所述第一压差值δp超出所述第一下限值b、所述风量值q超出所述风量上限值c、所述渣土流量值w超出所述渣土流量下限值l并且所述风量差值δq处于正常区间时，使渣土输送管道(11)的入口端向下移动，同时增加掘进装置(6)的掘进速度，直至所述第一压差值δp、所述风量值q和所述渣土流量值w均处于正常区间内；当所述第一压差值δp超出所述第一下限值b、所述风量值q超出所述风量上限值c、所述渣土流量值w超出所述渣土流量下限值l并且所述风量差值δq超出所述风量差上限值g时，由控制系统发出管道破损的预警，并停止运行掘进装置(6)和抽风装置(7)；当所述第一压差值δp超出所述第一上限值a、所述风量值q超出所述风量下限值d、所述渣土流量值w超出所述渣土流量上限值k并且所述风量差值δq处于正常区间内时，使渣土输送管道(11)的入口端向上移动，同时减小掘进装置(6)的掘进速度，直至所述第一压差值δp、所述风量值q和所述渣土流量值w均处于正常区间内；当所述第一压差值δp超出所述第一上限值a、所述风量值q超出所述风量下限值d、所述渣土流量值w超出所述渣土流量下限值l并且所述风量差值δq处于正常区间内时，由所述控制系统启动补气装置(4)，使渣土输送管道(11)的入口端向上移动，增大抽风装置(7)的功率；若在设定时间内，所述第一压差值δp、所述风量值q和所述渣土流量值w没有变化，则在所述增大抽风装置(7)的功率的基础上再提高抽风装置(7)的功率，并使渣土输送管道(11)的入口端向下移动，直至所述第一压差值δp超出所述第一下限值b时，降低抽风装置(7)的功率，关闭补气装置(4)，重新监测所述第一压差值δp、所述风量值q和所述渣土流量值w，并调整渣土输送管道(11)的入口端的高度和掘进装置(6)的掘进速度，直至所述第一压差值δp、所述风量值q和所述渣土流量值w均处于正常区间内；当所述第一压差值δp超出所述第一上限值a、所述风量值q处于正常区间内、所述渣土流量值w处于正常区间内并且所述风量差值δq处于正常区间内时，实施消除附着物或滞留物处理，所述实施消除附着物或滞留物处理的方式为：由所述控制系统控制在规定时间内启动补气装置(4)，使渣土输送管道(11)的入口端向上移动，关闭补气装置(4)，恢复渣土输送管道(11)的入口端至原高度，重新监测所述第一压差值δp，如果所述第一压差值δp超出所述第一上限值a，则重复所述实施消除附着物或滞留物处理，直至所述第一压差值δp处于正常区间。10.根据权利要求9所述的掘进设备的渣土负压输送控制方法，其特征在于，所述的掘进设备还包括顶推装置，所述顶推装置能够推进掘进装置(6)；在步骤2中，当所述第一压差值δp超出所述第一下限值b、所述风量值q超出所述风量上限值c、所述渣土流量值w超出所述渣土流量下限值l并且所述风量差值δq处于正常区间时，使渣土输送管道(11)的入口端向下移动，同时增加掘进装置(6)的掘进速度，当渣土输送管道(11)的入口端已经向下移动至下极限位置，但所述第一压差值δp、所述风量值q和所述渣土流量值w均未处于正常区间内时；控制系统控制所述掘进设备的顶推装置使掘进装置(6)推进，继续监测所述第一压差值δp、所述风量值q、所述渣土流量值w和所述风量差值δq，并调整渣土输送管道(11)的入
口端在竖直方向上的位置和掘进装置(6)的掘进速度，直至所述第一压差值δp、所述风量值q和所述渣土流量值w均处于正常区间内。

技术总结

本发明公开了一种掘进设备及其渣土负压输送控制方法，所述掘进设备及其渣土负压输送控制方法利用风压、流量等间接参数，进行渣土量、吸咀高度、掘进速度三者关系的自动判断系统，解决由于吸咀高度与出渣量、掘进速度不匹配导致的出渣不稳定问题，实现吸咀高度、掘进速度的自动控制，同时还可对管道堵塞、管道破损等风险进行识别及预防，最大程度保证出渣系统的稳定性、经济性及安全性。经济性及安全性。经济性及安全性。