本发明涉及盾构刀盘驱动防水和智能故障诊断，具体涉及一种盾构密封渗水故障诊断方法及诊断系统。
背景技术：
1、盾构施工具有速度快、效率高、施工周期短等特点，目前在地下空间施工领域中，盾构施工已成为广泛通用的地下隧道开挖重要技术手段。盾构刀盘驱动防水技术是一种用于盾构施工的密封措施，当盾构机掘进施工时，经常处于较为恶劣的泥水环境中，导致外界泥水容易渗漏至刀盘驱动腔中，造成主轴承和动力箱齿轮损坏等问题，严重影响盾构隧道施工的质量和进度。因此，在盾构掘进过程中，需要对刀盘驱动部分进行密封处理。
2、目前国内外盾构驱动的密封形式大同小异，均为基于密封圈的径向密封。一般来说，在保证润滑油脂正常供应情况下，用3～5道唇形密封进行组合的主驱动密封结构的可靠性是非常高的，但由于主驱动系统的复杂性，在设计、制造、装配使用及运输过程中都存在着影响密封结构使用性能的因素，这些因素有些是能通过外观检测及时发现的，有些则较为隐蔽，随着主驱动密封系统在恶劣的工况下工作时间的增加，会出现导致密封系统故障或提前失效的可能。针对盾构主驱动系统密封防水问题，国内外科研院所和盾构制造公司付出大量的心血，得到了很多具有实际工程意义的研究成果。尽管如此，通过回顾并总结已有文献中报道的工作，当前仍存在源自实际工程需要的开放性难题亟待解决。
3、目前判断主驱动密封圈是否漏水有两种方法：
4、第一种方法是通过监测密封腔压力是否低于阈值，这种方法的依据是密封腔内的压力若低于阈值，密封圈将无法抵御高压的泥水，但这是一种间接的方法，由于外界泥水的压力存在波动，因此对于密封腔内是否需要补充润滑脂可能会出现判断不准确的情况。而且，在监测到密封腔内润滑脂压力下降后，为了维持密封腔内压力，需要对主驱动密封加压，目前多采用人工操作，对使用人员操作经验要求较高，结果误差较大。
5、第二种方法是定期打开密封腔的监测口，把腔内的油脂放出一部分观察油脂是否变质，这种方法能够直接了解到密封腔内是否进水，但实时性较差，且在盾构机工作过程中无法开展。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本发明提供了一种盾构密封渗水故障诊断方法及诊断系统，较传统渗水监测方法具有更高的实时性、可靠性和精确性，能够在盾构施工不停机的情况下直接对主驱动密封腔进行量化的渗水故障诊断，具有良好的应用前景。
2、本发明通过如下方案实现，一种盾构密封渗水故障诊断方法，包括步骤：
3、在盾壳与回转体之间的密封腔内布设若干传感器，利用若干所述传感器监测密封腔内的油脂参数，所述油脂参数包括含水量；
4、将监测到的含水量数值与预存储的标准含水量阈值进行比较，若发现有含水量数值超出所述标准含量阈值，则发出故障诊断信号；
5、在接收到所述故障诊断信号之后，基于监测到的油脂参数和盾构机的运行状况，自动确定出渗水故障位置，同时自动计算出油脂补偿量。
6、本发明盾构密封渗水故障诊断方法的进一步改进在于，确定渗水故障位置的方法为：
7、预先以密封腔发生渗水故障为顶层故障创建故障树，使所述故障树的叶子节点中包括发生渗水故障时所有可能发生的故障路径；
8、在确定渗水故障位置时，先通过遍历故障树的方式找到可能的故障路径，然后使用故障诊断算法进行故障隔离，根据找到的每条故障路径的底层故障分别运行所述故障诊断算法，根据算法结果确定出渗水故障位置；其中，所述故障诊断算法满足基于盾构机的运行参数和传感器监测的油脂参数可计算出密封腔的密封性。
9、本发明盾构密封渗水故障诊断方法的进一步改进在于：
10、在创建故障树的同时，针对所述故障树的每个底层故障设置适配的维修措施并形成故障维修知识表；
11、在确定出渗水故障位置之后，维修人员按照所述故障维修知识表中对应的维修措施对所述渗水故障位置进行维修。
12、本发明盾构密封渗水故障诊断方法的进一步改进在于：在将监测到的含水量数值与预存储的标准含水量阈值进行比较时，若发现有含水量数值超出所述标准含量阈值，则发出系统预警，若所有含水量数值均未超出所述标准含量阈值，则解除所述系统预警。
13、本发明还提供了一种盾构密封渗水故障诊断系统，用于实现如商任一项所述的盾构密封渗水故障诊断方法，所述系统包括：
14、传感器模块，所述传感器模块包括用于监测油脂参数的若干传感器，若干传感器布设在盾壳与回转体之间的密封腔内，所述油脂参数包括含水量；
15、可编程逻辑控制器，包括用于接收传感器采集的模拟信号并将所述模拟信号转换为数字信号的模数转换单元，用于将数字信号的含水量数值与预存储的标准含水量阈值进行比较、且在发现有含水量数值超出所述标准含量阈值时发出故障诊断信号的比较单元，所述模数转换单元与所述传感器模块连接；
16、故障诊断模块，用于在接收到故障诊断信号之后、基于监测到的油脂参数和盾构机的运行状况、自动确定出渗水故障位置、同时自动计算出油脂补偿量，所述故障诊断模块与所述比较单元连接。
17、本发明盾构密封渗水故障诊断系统的进一步改进在于：还包括数据存储计算机，用于存储监测到的油脂参数，并将所述油脂参数以时域曲线图形式显示在屏幕上，所述数据存储计算机与所述模数转换单元连接。
18、本发明盾构密封渗水故障诊断系统的进一步改进在于：还包括系统预警模块，用于在发现有含水量数值超出所述标准含量阈值时发出系统预警，且在系统预警过程中若所有含水量数值均未超出所述标准含量阈值时解除所述系统预警。
19、本发明盾构密封渗水故障诊断系统的进一步改进在于：所述传感器安装在盾壳上，测试探头位于所述密封腔内，且所述传感器的数量和布设位置满足总的监测范围覆盖整个所述密封腔。
20、本发明盾构密封渗水故障诊断系统的进一步改进在于：所述传感器为基于介电常数监测的油中水分传感器，所述传感器的布设位置满足所述布设位置处的油脂在盾构运行时处于可流动状态。
21、本发明盾构密封渗水故障诊断系统的进一步改进在于：所述模数转换单元通过差分信号光缆与所述传感器模块连接。
22、本发明包括但不限于以下有益效果：
23、1.本发明相比于通过密封腔内压力测量而间接测量密封效能的方法，直接将传感器应用于密封腔内，通过监测油脂参数而达到直接测量密封效能的目的，测量结果更加精确。
24、2.本发明相比于通过定期密封腔油脂检测的离线性测量方法，能够在盾构施工过程中进行密封性检测，检测过程实时可靠，属于非破坏性检测手段，且无需对盾构机作停机处理，大大减少了对施工进程的影响。
25、3.本发明通过将传感器均布安装在主驱动密封腔一周，利用介电常数监测技术可以实现对渗漏点位置的精确定位，大大提高了诊断效率，高效快速且可靠性高。
26、4.本发明以监测得到的油脂含水量参数作为润滑油脂补充量的依据，依托油脂供应驱动模块实现盾构主驱动密封性能补偿的精确控制，并根据系统得出的详细故障路径辅以人工检查维修处理，容易保证更高的密封质量，大大提高了盾构主驱动渗水故障诊断及维修的自动化程度。
1.一种盾构密封渗水故障诊断方法，其特征在于，包括步骤：
2.如权利要求1所述的盾构密封渗水故障诊断方法，其特征在于，确定渗水故障位置的方法为：
3.如权利要求2所述的盾构密封渗水故障诊断方法，其特征在于：
4.如权利要求1所述的盾构密封渗水故障诊断方法，其特征在于：在将监测到的含水量数值与预存储的标准含水量阈值进行比较时，若发现有含水量数值超出所述标准含量阈值，则发出系统预警，若所有含水量数值均未超出所述标准含量阈值，则解除所述系统预警。
5.一种盾构密封渗水故障诊断系统，其特征在于，用于实现如权利要求1～4任一项所述的盾构密封渗水故障诊断方法，所述系统包括：
6.如权利要求5所述的盾构密封渗水故障诊断系统，其特征在于：还包括数据存储计算机，用于存储监测到的油脂参数，并将所述油脂参数以时域曲线图形式显示在屏幕上，所述数据存储计算机与所述模数转换单元连接。
7.如权利要求5所述的盾构密封渗水故障诊断系统，其特征在于：还包括系统预警模块，用于在发现有含水量数值超出所述标准含量阈值时发出系统预警，且在系统预警过程中若所有含水量数值均未超出所述标准含量阈值时解除所述系统预警。
8.如权利要求5所述的盾构密封渗水故障诊断系统，其特征在于：所述传感器安装在盾壳上，测试探头位于所述密封腔内，且所述传感器的数量和布设位置满足总的监测范围覆盖整个所述密封腔。
9.如权利要求5所述的盾构密封渗水故障诊断系统，其特征在于：所述传感器为基于介电常数监测的油中水分传感器，所述传感器的布设位置满足所述布设位置处的油脂在盾构运行时处于可流动状态。
10.如权利要求5所述的盾构密封渗水故障诊断系统，其特征在于：所述模数转换单元通过差分信号光缆与所述传感器模块连接。
