盾構(gòu)電氣組成系統(tǒng)及常見故障的解決

呂光

摘 要：關(guān)于盾構(gòu)電氣組成系統(tǒng)，由于其實集機、電、液于一體的綜合性大型工程機械，因此系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，會影響整體的機構(gòu)運行。因此，應采取預警方案進行故障的排查，并且對故障采取緊急處理措施。本文對盾構(gòu)電氣組成系統(tǒng)常見故障展開論述，期望提出的解決措施能夠為解決故障提供參考作用。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)電氣組成；系統(tǒng)故障；解決措施

盾構(gòu)電氣系統(tǒng)的組成包括了高低壓系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)以及配電系統(tǒng)。多項系統(tǒng)構(gòu)成了大型盾構(gòu)機，運行中一旦發(fā)生故障就會影響整個的設(shè)備運行。

1 盾構(gòu)機電氣系統(tǒng)組成概述

盾構(gòu)機采用電力作為驅(qū)動，通過變頻器、PLC實現(xiàn)自動化掘進。高自動化控制是現(xiàn)代盾構(gòu)機的主要特征，能夠?qū)崿F(xiàn)施工過程的自動挖掘、推進、導向和渣土傳送等。而且可以進行人機交互，高自動化和智能化帶來了更多的盾構(gòu)機安裝調(diào)試、運行維護中的問題，包括對故障的檢測和檢查以及排除[1]。

1.1盾構(gòu)機一般采用的是高壓10KV供電，以負擔整機的運行動力。為了盾構(gòu)機能夠保持連續(xù)的掘進，利用高壓電纜卷筒和200M高壓軟電纜進行連續(xù)不間斷的供電。

1.2盾構(gòu)機的變壓器目前常用的是全密封油浸式變壓器和波紋密封油浸式變壓器。

1.3結(jié)合線路的實際負荷進行無功補償設(shè)備的選擇，一般選擇靜態(tài)補償裝置，如果負荷較大，可以選擇動態(tài)補償，為了達到最佳的補償效果，可以選擇跟蹤定位準確的模糊投切方式，采用電容器實際分擔的方式進行按比例分配。對于電力電纜的選擇，要注重綜合功能的使用。推廣使用軟啟動器，達到可控器件的軟啟動，有效自動控制電壓，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和負載的拼配。

1.4主要動力設(shè)備包括盾構(gòu)推進油缸、拼裝機、螺旋機、刀盤、皮帶機、超挖刀、潤滑設(shè)備等。電氣控制器件包括隔離開關(guān)、斷路器、接觸器、PLC主控模塊等。采用PLC可編控系統(tǒng)，運用到軟啟動裝置、傳感器等，由PLC負責協(xié)調(diào)各種連鎖關(guān)系，形成掘進機的控制中心[2]。

1.5泥水式盾構(gòu)機其刀盤后面有一個密封隔板，與開挖面之間形成泥水室，通過加壓泥水或泥漿（通常為膨潤土懸浮液）來穩(wěn)定開挖面；土壓平衡式盾構(gòu)機刀盤后隔板與開挖面之間形成泥土室，刀盤旋轉(zhuǎn)開挖使泥土料增加，泥土室內(nèi)土壓可由螺旋輸出料器出土量（旋轉(zhuǎn)速度）和刀盤旋轉(zhuǎn)開挖速度進行調(diào)節(jié)。

2 盾構(gòu)機電氣組成系統(tǒng)常見故障

2.1由于電器元器件容易發(fā)生燒毀和損毀，因此導致電磁閥和傳感器發(fā)生故障概率較大。一旦出現(xiàn)就會造成整體系統(tǒng)停運。

2.2盾構(gòu)機的電機損壞，也是常見故障之一。例如對刀盤電機進行調(diào)試，就會發(fā)現(xiàn)電機不能啟動的情況時有發(fā)生。對刀盤進行工作狀態(tài)的檢查，發(fā)現(xiàn)變頻器對于刀盤電機的影響較大，通過操作室的操作面板和觸摸屏，將控制信號傳送到操作盤PLC中，然后再傳送到動力盤以及變頻器的PLC，最終在變頻器的控制顯示屏上顯示了輸出端是零電壓輸出的，證明是刀盤電機出現(xiàn)了故障，影響刀盤的運行。

2.3線路故障是在進行線路數(shù)據(jù)和信號傳送的時候經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的問題，例如三角轉(zhuǎn)換時間超過設(shè)定值，轉(zhuǎn)換突然停止、轉(zhuǎn)角瞬間，出現(xiàn)本應進行觸點吸合，最終沒有吸合的問題[3]。

3 解決措施

以某盾構(gòu)機電氣系統(tǒng)運行中產(chǎn)生的種種故障為例。

該盾構(gòu)機的壓力傳感器曾經(jīng)出現(xiàn)過盾尾油脂壓力傳感器讀數(shù)突然出現(xiàn)負數(shù)的問題。針對這一現(xiàn)象，技術(shù)人員人為是壓力傳感器出現(xiàn)了故障，預示進行了排除法的處理。首先將傳感器連接到相同工作的傳感器接口，此接口保持正常運行，如果該傳感器能夠正常工作，其他傳感器再接入到故障接口，觀察是否正常工作，如果可以就說明沒有故障，如果不行，就說明是傳感器接口出現(xiàn)了問題。采用排除法的優(yōu)勢在于能夠?qū)毫鞲衅鞯鹊墓收喜粩嘁源祟愅疲罱K準確快速地找到了故障所在的位置。

該盾構(gòu)機還曾經(jīng)出現(xiàn)過，在進行刀盤電機調(diào)試的時候發(fā)現(xiàn)電機不能正常啟動。運行PLC程序進行1號電機啟動之后，監(jiān)控發(fā)現(xiàn)1號電機的啟動信號、正反轉(zhuǎn)信號和速度信號已經(jīng)到達了變頻器控制PLC，運行正常，輸入測試變頻器的信號后再啟動電機，信號傳輸?shù)乃俣蕊@示不正常，但是電機還是能正常工作，則顯示傳輸線沒有問題，打開控制面板檢查1號電機，此時變頻器的控制屏幕上顯示0.0，在變頻器啟動的前提下輸出端是0電壓。并且在拆開控制面板之后發(fā)現(xiàn)，速度信號曾經(jīng)出現(xiàn)過在控制面板到變頻器CPU的傳輸過程中忽然丟失的情況，而且控制面板的信號接收位置燒黑了。電氣元器件被發(fā)現(xiàn)部分損壞。預示將控制面板予以了更換，更換的過程是結(jié)合了圖紙、程序和實際的故障狀況，對干擾因素予以排除，最終達到了縮小故障發(fā)生范圍的目的。

在進行檢修巡查的工作時候，還曾經(jīng)出現(xiàn)過刀盤電機故障紅燈常亮的問題。此時電機起動沒有反應，但是故障燈閃爍，是表明電機出現(xiàn)了過熱。如果紅燈常亮，則表示電機可能出現(xiàn)了斷路，或者出現(xiàn)了過流。

對此，技術(shù)人員判斷是由于熱保護繼電器故障或者是線路的故障，造成了紅燈閃爍。檢查了熱保護繼電器和線路之后，最終找到了真正的原因。解決此項故障的方法就是判斷紅燈的閃爍時長，如果常亮則可能是斷路開關(guān)忘記合上，那么僵斷路開關(guān)合上就可以了，如果是過流保護跳閘，那么久要檢查斷路開關(guān)設(shè)定中的過流保護紙是否合理，進行適當調(diào)節(jié)即可，如果上述原因都不是的化，就要檢查動力回路，確認沒有發(fā)生絕緣老化或者線圈燒壞的現(xiàn)象。

該盾構(gòu)機的線路故障，曾經(jīng)發(fā)生過進行星三角轉(zhuǎn)換的時候，突然刀盤電機停止工作。還曾經(jīng)出現(xiàn)過主接觸器發(fā)生轉(zhuǎn)角瞬間沒有進行觸點吸合的問題，導致了電機不能正常工作，此時電機1的FG2實參邏輯為0。技術(shù)人員對該故障進行的處理方式是，調(diào)節(jié)延時繼電器，使其與PLC系統(tǒng)設(shè)定時間和設(shè)定值相當，然后檢查主接觸器的常開觸點，是否有線路短路的故障存在，如果是，則馬上予以排除。

由于速度信號是通過網(wǎng)絡線進行傳輸，在故障排除的過程中不能進行直接測試，因此使用了1號變頻器的速度控制線進行了變頻器的測試控制，測試的結(jié)果表明信號傳輸線沒有發(fā)生故障。

在進行上述故障的檢查和解決的同時，對于盾構(gòu)機采取日常維護和定期巡查也是非常重要的。技術(shù)人員必要熟悉盾構(gòu)機電氣系統(tǒng)的工作原理，液壓、機械、電氣之間的關(guān)聯(lián)，并且對于設(shè)備和系統(tǒng)零部件的作用和功能應熟悉，以便于發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

進行設(shè)備維修的時候，要注意先進行觀察，然后設(shè)定解決方案，最后實施的原則，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則要判斷屬于何種故障，根據(jù)故障造成的原因，如機械故障、液壓故障燈，進行解決措施的判斷和實施，不能盲目開始解決，以免發(fā)生失誤導致問題更加嚴重。

另外，在進行維修的時候，要做好詳細的記錄，對于電線的檢查，主要針對的是電線破皮、斷裂、脫皮等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象隱藏較深，數(shù)量較多，容易被忽略。在問題解決的過程和結(jié)果的記錄上要詳細，便于遇到日后類似的問題能夠準確快速地進行借鑒。相關(guān)維修技術(shù)人員也可以依據(jù)維修記錄，做到有據(jù)可查。進行設(shè)備的保養(yǎng)和日常維護，不僅能夠降低設(shè)備的故障率，還能提高設(shè)備的使用壽命。

4 結(jié)語

盾構(gòu)機的核心控制部分的維護和保養(yǎng)，是需要熟練的技術(shù)工人，通過學習和實踐不斷積累豐富的知識和經(jīng)驗，最終掌握盾構(gòu)機的PLC、變頻器等技術(shù)，熟練地操控PLC程序，并且對電氣圖紙的使用非常嫻熟，最終實現(xiàn)快速準確地判斷故障類型，產(chǎn)生原因并進行有效的解決。

參考文獻

[1] 王助鋒，阮學鋒，王學武等.盾構(gòu)機故障信息融合的技術(shù)方法研究[C].//綜合軌道交通工程建設(shè)與城市化協(xié)同發(fā)展學術(shù)交流會論文集.2014：882-886.

[2] 付耀琨.基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)在盾構(gòu)機故障診斷中的應用研究[D].鄭州大學，2014.

[3] 王文超.盾構(gòu)機的維護保養(yǎng)及常見故障研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013，（23）.