盾構(gòu)電氣控制系統(tǒng)

盾構(gòu)電氣控制系統(tǒng)盾構(gòu)機(jī)是集機(jī)械、液壓、電氣和自動(dòng)化于一體，專用于隧道地下開挖的技術(shù)密集型重大工程裝備。其技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)龐大。如果把機(jī)械部分比喻成人的四肢，液壓系統(tǒng)比喻成人的血液系統(tǒng)，則電氣系統(tǒng)就是人的神經(jīng)系統(tǒng)。當(dāng)前盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)采用世界上最先進(jìn)、最可靠的技術(shù)以保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。主要內(nèi)容一、盾構(gòu)電氣控制系統(tǒng)原理

1、盾構(gòu)電氣控制系統(tǒng)的組成

2、PLC控制系統(tǒng)在盾構(gòu)上的應(yīng)用

3、變頻器在盾構(gòu)上的應(yīng)用

4、常用安全保護(hù)電路在盾構(gòu)機(jī)上的應(yīng)用

5、常用傳感器在盾構(gòu)機(jī)上的應(yīng)用

6、盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)維修保養(yǎng)二、盾構(gòu)現(xiàn)場臨時(shí)施工用電管理1、盾構(gòu)施工供電分類

2、集約用電

3、安全用電

4、節(jié)約用電

1.盾構(gòu)電氣控制系統(tǒng)組成1）高壓供電2）低壓配電3）PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)4）計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)5）機(jī)械、液壓和輔助系統(tǒng)控制，包括：刀盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)推進(jìn)系統(tǒng)管片拼裝機(jī)和管片輸送系統(tǒng)鉸接缸系統(tǒng)螺旋輸送機(jī)、皮帶輸送機(jī)系統(tǒng)泡沫和膨潤土系統(tǒng)盾尾密封系統(tǒng)同步注漿系統(tǒng)集中自動(dòng)潤滑系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)仿形刀系統(tǒng)盾構(gòu)供配電系統(tǒng)高壓供配電：由于盾構(gòu)機(jī)整機(jī)負(fù)荷較大，因此盾構(gòu)機(jī)采用高壓10KV供電。為保證盾構(gòu)機(jī)連續(xù)掘進(jìn)，采用400m(200m)高壓軟電纜和高壓電纜卷筒實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷供電。變壓器：盾構(gòu)機(jī)常用的變壓器有波紋密封油浸式和干式變壓器兩種。油浸式變壓器具有體積小、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，但其維護(hù)不便；而干式變壓器維護(hù)方便，過載能力強(qiáng)，但體積大、價(jià)格貴。因此目前一般常見的是盾構(gòu)機(jī)采用的是全密封油浸式變壓器，它使變壓器內(nèi)部與大氣隔離，防止油的劣化和絕緣受潮，增強(qiáng)了運(yùn)行的可靠性。軟啟動(dòng)器：功率較大的電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)有較大的沖擊電流，為了避免啟動(dòng)電流對電網(wǎng)的沖擊，對大功率的電動(dòng)機(jī)采用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)，中小功率的電機(jī)采用星三角啟動(dòng)或直接采用啟動(dòng)方式。無功功率補(bǔ)償：采用補(bǔ)償電容器在低壓端集中補(bǔ)償?shù)姆椒?，利用無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器對無功功率進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，它實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的功率因數(shù)，通過控制接觸器切換電容組達(dá)到動(dòng)態(tài)補(bǔ)償功率因數(shù)的目的。補(bǔ)償后的功率因數(shù)不低于0.9。盾構(gòu)機(jī)供配電系統(tǒng)盾構(gòu)供配電系統(tǒng)關(guān)鍵點(diǎn)高壓斷路器的保護(hù)整定值低壓斷路器的保護(hù)整定值電機(jī)保護(hù)熱繼電器整定一定不要超過電機(jī)額定電流星-三角啟動(dòng)要注意接線正確，防止電源短路。洞外的高壓開關(guān)柜在過流、速斷的基礎(chǔ)上，建議增加零序電流保護(hù)。主機(jī)控制系統(tǒng)的組成主機(jī)控制系統(tǒng)目前常用的有兩種系統(tǒng)構(gòu)成模式：集中式和分布式。HK大多數(shù)采用集中式（除泥水盾構(gòu)外），WIRTH、小松、LOVAT和NFM多采用分布式。盾構(gòu)機(jī)主機(jī)控制系統(tǒng)采用主從、上下位機(jī)和分布式I/O結(jié)構(gòu)。上位機(jī)為PC（個(gè)人計(jì)算機(jī)）和墻面式工控機(jī)組成的基于Profibus-Dp（或MODBUS）協(xié)議的現(xiàn)場總線的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)，下位機(jī)是以SiemensS7-400為主站的可編程控制器系統(tǒng)。工控機(jī)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用墻面式工控機(jī)為人機(jī)界面，采用彩色液晶顯示屏，安置在盾構(gòu)機(jī)操縱室內(nèi)控制面板上。用于設(shè)置控制系統(tǒng)參數(shù)和顯示數(shù)據(jù)，由現(xiàn)場操作人員使用。其余采用普通PC根據(jù)需要可以放置在機(jī)電工程師室和經(jīng)理室。這些計(jì)算機(jī)上均安裝WDAS或PDV軟件，用于對隧道內(nèi)的施工情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，打印報(bào)表和其他管理工作。

盾構(gòu)機(jī)控制系統(tǒng)示意圖遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)工業(yè)計(jì)算機(jī)PLCDIAIDOAO觸摸屏顯示器

現(xiàn)場操作板接口遙控操縱板位置開關(guān)傳感器等中間繼電器驅(qū)動(dòng)放大板開關(guān)閥、信號燈等比例閥、變頻器、表頭模擬傳感器脈沖傳感器接觸器、電機(jī)等打印機(jī)激光導(dǎo)向系統(tǒng)2.盾構(gòu)主機(jī)控制系統(tǒng)（PLC）盾構(gòu)主機(jī)控制系統(tǒng)采用PLC可偏程控制器的特點(diǎn)盾構(gòu)是一個(gè)機(jī)、電、液一體化的工廠化隧道開挖施工機(jī)械，是大型化、自動(dòng)化、流程化的大型連動(dòng)機(jī)。由于其控制環(huán)節(jié)多，工序復(fù)雜，并且相互關(guān)聯(lián)，相互影響，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都將影響正常掘進(jìn)甚至停機(jī)修理，因?yàn)榱吮Ｕ隙軜?gòu)機(jī)工作的高度可靠性安全性和易維護(hù)性，其控制系統(tǒng)采用了PLC可偏程控制系統(tǒng)。PLC可偏程控制系統(tǒng)具有系統(tǒng)功能強(qiáng)、可靠性高、抗震性能好、編程容易、修改方便、擴(kuò)充維修容易等一系列優(yōu)點(diǎn)。采用PLC可編控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是盾構(gòu)機(jī)上所有傳感器和控制信號都輸入到PLC，所有輸出信號都由PLC發(fā)出的。方便建立各種連鎖關(guān)系。因此PLC可編控制器是掘進(jìn)機(jī)的控制中樞。是掘進(jìn)機(jī)的大腦和心臟。1.

PLC的結(jié)構(gòu)2023/2/3

簡單的電機(jī)起動(dòng)控制電路采用PLC控制:其外部接線及內(nèi)部等效電路如圖所示?？蓪LC分成3部分：輸入部分、內(nèi)部控制電路和輸出部分。2.PLC的工作原理2023/2/3PLC是采用順序掃描、不斷循環(huán)的方式進(jìn)行工作的。PLC的掃描工作過程可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新3個(gè)階段，并進(jìn)行周期性循環(huán)。3.PLC的工作方式4、常用PLC型號目前我們單位盾構(gòu)常用的PLC有西門子、施耐德、三菱和AB公司。

西門子PLC系列有S7-200\S7-300\S7-400三個(gè)系列，盾構(gòu)機(jī)常用的是高檔S7-400系列，

施耐德PLC有MODICOM\PREMIUM\MUMENTUM系列。

海瑞克盾構(gòu)全部用的是西門子，維爾特和NFM用的全是施耐德。日本小松全是三菱系列，羅威特用的是AB系列。這有一個(gè)習(xí)慣問題。

西門子常用的PLC編程軟件是STEP7。

西門子常用的組態(tài)軟件是WINCC。

施耐德常用的PLC是PREMIUM系列。編程軟件是PL7和UNITY。

小松常用是三菱A3和Q系列

羅威特用的是羅克韋爾的ControlLogix系列.編程軟件是RSLogix5000和RSLinx盾構(gòu)PLC控制系統(tǒng)組成（西門子）主操作室（主站）盾構(gòu)機(jī)PLC控制系統(tǒng)配置PLC控制系統(tǒng)配置圖盾構(gòu)PLC控制流程圖計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要完成參數(shù)設(shè)定、監(jiān)控、管理功能采用組態(tài)軟件，西門子WinCC，施耐德的Factrylink現(xiàn)場工控機(jī)與辦公室的管理計(jì)算機(jī)組成局域網(wǎng)，將洞內(nèi)盾構(gòu)機(jī)的信息傳輸?shù)降孛孓k公室，并儲存起來。操作畫面設(shè)定界面：設(shè)定盾構(gòu)對象和控制參數(shù)測量界面：顯示盾構(gòu)中各類檢測儀器的測量值掘進(jìn)界面：施工時(shí)主畫面，掘進(jìn)參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)歷史曲線畫面：以曲線形式顯示歷史施工數(shù)據(jù)，可按環(huán)號查詢報(bào)警畫面：及時(shí)顯示盾構(gòu)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況和故障報(bào)警報(bào)表動(dòng)態(tài)曲線鉸接畫面：用于鉸接操作和控制，并顯示盾構(gòu)姿態(tài)在線狀態(tài)監(jiān)視顯示屏---WDAS（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）

WDAS系統(tǒng)主要用于主機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)視、掘進(jìn)參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析、歷史數(shù)據(jù)查詢和故障統(tǒng)計(jì)，打印輸出掘進(jìn)報(bào)告和有關(guān)報(bào)表。WDAS具有人機(jī)界面友好。顯示信息豐富，歷史數(shù)據(jù)貯量大，故障信息和運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)保存完整特點(diǎn)。特別是它保存完整的故障信息和運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)對診斷某些疑難故障非常有用，因此WDAS系統(tǒng)是對MAGELS故障診斷的一種補(bǔ)充。WDAS共有12個(gè)顯示界面。F1—啟動(dòng)屏，F(xiàn)2—TBM參數(shù)屏，F(xiàn)3—全視屏，F(xiàn)4—液壓系統(tǒng)屏，F(xiàn)5—趨勢圖顯示屏1，F(xiàn)6—趨勢圖顯示屏2，F(xiàn)7—換班信息屏，F(xiàn)8—輸入?yún)?shù)屏，F(xiàn)9—選擇屏，F(xiàn)10—報(bào)警/信息屏，F(xiàn)11—打印屏，F(xiàn)12—系統(tǒng)屏。其中F2—參數(shù)屏，F(xiàn)3—全視屏，F(xiàn)4—液壓系統(tǒng)屏，F(xiàn)10—報(bào)警/信息屏，對故障診斷非常有幫助。參數(shù)屏：顯示當(dāng)前主機(jī)的各種運(yùn)行參數(shù)全視屏：顯示主機(jī)各系統(tǒng)的當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)液壓系統(tǒng)屏：顯示液壓系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)及壓力溫度、液位等參數(shù)。報(bào)警和信息屏：顯示主機(jī)的各種故障報(bào)警信息和工作狀態(tài)信息，并可通過打印報(bào)警報(bào)告信息報(bào)導(dǎo)查詢以前任何時(shí)候的報(bào)警信息和工作狀態(tài)信息，各種報(bào)警信息和工作狀態(tài)信息都有起止時(shí)間，這對診斷故障十分有用。

在線狀態(tài)監(jiān)視顯示屏---WDAS（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）PLC筆記本編程器在線實(shí)時(shí)查詢和故障診斷

正常情況下，PLC控制系統(tǒng)的故障診斷Magelis

Magelis就能解決絕大部分電氣、液壓故障，但遇到聯(lián)鎖關(guān)系復(fù)雜Magelis不能直接反映其故障的情況，就需要借助于筆記本編程器才能快速查找和確定故障。使用筆記本編程器可以快速查詢故障信息的部位和相關(guān)信息狀態(tài)，分析內(nèi)部聯(lián)鎖關(guān)系，修改和優(yōu)化程序。使用筆記本編程器又可以對PLC程序進(jìn)行在線監(jiān)控。連接筆記本編程器到PLC上，進(jìn)入online（在線狀態(tài)）時(shí)PLC程序的所有狀態(tài)都將實(shí)時(shí)反映在編程器上，將Magelis提供的故障地址輸入到編程器，利用編程器的搜索功能將很快找出故障信息所在子程序和相關(guān)信息并顯示在屏幕上，造成故障的條件信息，將以不同的顏色顯示在屏幕上。這樣就可以非常直觀、快速地查找到故障，并分析可能的故障原因，最終排除故障。使用編程器還可以修改和優(yōu)化PLC程序，當(dāng)發(fā)現(xiàn)程序有問題，需要修改程序，或在查找故障時(shí)，需要臨時(shí)做一些上處理，（如臨時(shí)短接某個(gè)條件，強(qiáng)制置位）等，利用編程器可以實(shí)現(xiàn)在線修改。編程器對于PLC故障診斷。特別是對于那些Magelis上無故障顯示，而機(jī)器又確實(shí)發(fā)生故障的情況，用編程器來診斷非常準(zhǔn)確有效。因此，Magelis和筆記本編程器是盾構(gòu)在線故障診斷的兩個(gè)最重要的必不可少的工具。故障在線實(shí)時(shí)顯示屏----Magelis

PLC的編程控制系統(tǒng)帶有一個(gè)故障在線實(shí)時(shí)顯示屏（Magelis），它可以將各種電氣液壓發(fā)生的故障及時(shí)地顯示和記錄下來。供故障診斷分析使用，并提供發(fā)生故障部位的信息或可能發(fā)生故障部位的相關(guān)信息，便于縮小故障找詢范圍，快速診斷故障。Magelis的主要功能為：立即顯示并記錄當(dāng)前剛發(fā)生的故障信息，并有音響提示可循環(huán)顯示512個(gè)故障的歷史記錄，通過翻頁形式來查詢?？裳h(huán)顯示當(dāng)前尚未消除的故障信息監(jiān)視所有通道的實(shí)際顯示值可查詢的故障信息內(nèi)容有：故障的內(nèi)容，即何種故障故障發(fā)生的時(shí)間和消除恢復(fù)的時(shí)間故障的子程序和行號故障的PLC輸入端口地址，和相應(yīng)元件的電氣編號模擬量輸入信號的故障通道號等。Magilis是最重要最實(shí)用的在線診斷工具，主要電氣、液壓故障都將首先在Magelis中顯示，同樣，當(dāng)發(fā)生任何電氣、液壓故障時(shí)，操作人員首先要查看Magelis記錄。3.變頻器在盾構(gòu)機(jī)上的應(yīng)用常用的主驅(qū)動(dòng)有液壓驅(qū)動(dòng)和電驅(qū)動(dòng)、變頻驅(qū)動(dòng)模式現(xiàn)有盾構(gòu)主驅(qū)動(dòng)采用變頻驅(qū)動(dòng)的使用情況HK開環(huán)矢量變頻驅(qū)動(dòng)控制模式（穿黃泥水盾構(gòu)項(xiàng)目）WIRTH閉環(huán)矢量變頻驅(qū)動(dòng)控制模式（引大濟(jì)湟雙護(hù)盾TBM項(xiàng)目）NFM閉環(huán)矢量變頻驅(qū)動(dòng)控制模式（武漢長江隧道泥水盾構(gòu)項(xiàng)目）LOVAT開環(huán)矢量變頻驅(qū)動(dòng)控模式（成都地鐵盾構(gòu)項(xiàng)目）小松V/F變頻驅(qū)動(dòng)控模式（西安地鐵盾構(gòu)項(xiàng)目）WIRTH開環(huán)矢量變頻驅(qū)動(dòng)控制模式（大伙房項(xiàng)目）HK開環(huán)矢量控制模式（穿黃盾構(gòu)項(xiàng)目）控制系統(tǒng)采用西門子400系列PLC，變頻器采用ELIN變頻器，功率為132KW（重載下為110KW），電機(jī)采用ELIN水冷電機(jī)，功率為110KW，主回路電壓380VAC，采用一拖一控制模式。控制系統(tǒng)通過PROFIBUSDP總線連接10臺變頻器，實(shí)現(xiàn)變頻器的控制。以1號電機(jī)作為主電機(jī)，DP總線從1號變頻器讀取當(dāng)前扭矩，傳回CPU,PLC程序處理后，通過DP總線同時(shí)傳輸給其他9臺變頻器，實(shí)現(xiàn)扭矩的控制。

控制系統(tǒng)采用施奈德系列PLC，變頻器采用ECOWIN變頻器，電機(jī)采用ELIN水冷電機(jī)，功率286KW，主回路電壓690V，采用一拖一控制模式?？刂葡到y(tǒng)通過PROFIBUSDP總線連接6臺變頻器，實(shí)現(xiàn)變頻器的控制。

6臺變頻器通過RS485數(shù)據(jù)接口與電腦連接，電腦可以實(shí)現(xiàn)變頻器參數(shù)的設(shè)置及參數(shù)的監(jiān)視功能。

6臺變頻器通過CAN-OPEN數(shù)據(jù)連接，主變頻器安裝旋轉(zhuǎn)編碼器，主變頻器將扭矩指令傳輸給其余5臺變頻器，實(shí)現(xiàn)主從控制。WIRTH變頻驅(qū)動(dòng)控模式（引大濟(jì)黃項(xiàng)目）

控制系統(tǒng)采用AB系列PLC，采用ABB品牌ACS800系列變頻器，功率為250KW，電機(jī)采用水冷電機(jī)，功率為225KW，主回路電壓1000VAC，采用一拖一控制模式。控制系統(tǒng)通過DEVICENET總線連接6臺變頻器，實(shí)現(xiàn)變頻器的控制。通過恒5M光纜將6臺變頻器形成內(nèi)環(huán)，變頻器采用自有主從宏控制模式，沒有采用編碼器，實(shí)現(xiàn)同步的控制。

LOVAT變頻驅(qū)動(dòng)控模式（成都地鐵項(xiàng)目）

控制系統(tǒng)采用三菱Q系列PLC，采用東芝品牌變頻器，功率為110KW，電機(jī)采用東芝電機(jī)，功率為55KW，主回路電壓380VAC，采用一拖二控制模式。主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)沒有通過任何總線協(xié)議，直接采用PLC控制模式，通過繼電器控制刀盤的旋轉(zhuǎn)。速度調(diào)節(jié)采用有級調(diào)速，分5個(gè)檔位。至少保證兩臺以上電機(jī)運(yùn)行，刀盤才能轉(zhuǎn)動(dòng)。

小松變頻驅(qū)動(dòng)控模式（西安地鐵項(xiàng)目）V/F控制模式

V/F控制方式的最基本原理是V/f=C的正弦脈寬調(diào)制模式，其特點(diǎn)是控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動(dòng)的平滑調(diào)速要求。

V/F方式在低頻時(shí)，由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。另外，其機(jī)械特性終究沒有直流電動(dòng)機(jī)硬，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會(huì)隨負(fù)載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。開環(huán)矢量控制模式開環(huán)矢量控制也叫無速度傳感器矢量方式，是V/F控制基礎(chǔ)上的改進(jìn)方式，該方式可以根據(jù)電機(jī)負(fù)載自動(dòng)調(diào)整電機(jī)的輸出電壓以保證電機(jī)磁通的動(dòng)態(tài)恒定，從而提高電機(jī)的轉(zhuǎn)速精度和低頻帶載功能。通過PROFIBUSDP總線連接各臺變頻器，將1號變頻器作為主變頻器，其將1號電機(jī)的扭矩通過DP總線傳給PLC，PLC在計(jì)算后同時(shí)賦予給其他7臺變頻器，從而實(shí)現(xiàn)扭矩的協(xié)調(diào)的控制，系統(tǒng)設(shè)計(jì)為無級調(diào)速，各臺變頻器的運(yùn)行情況也通過DP總線返回，各變頻器扭矩情況在人機(jī)界面上顯示。開環(huán)矢量利用電機(jī)的滑差特性實(shí)現(xiàn)力矩的均衡控制，具有結(jié)構(gòu)簡單，控制、調(diào)試維護(hù)容易等特點(diǎn)。開環(huán)矢量充分發(fā)揮了電機(jī)本身的所具有的滑差特性。也是目前盾構(gòu)變頻驅(qū)動(dòng)的主要模式。開環(huán)矢量控制模式控制原理開環(huán)矢量控制模式閉環(huán)矢量控制是有速度傳感器的矢量控制，其主要用于高精度的速度控制、轉(zhuǎn)矩控制等對控制性能要求嚴(yán)格的使用場合。在該方式下采用的控制傳感器一般是旋轉(zhuǎn)編碼器，并安裝在被控電動(dòng)機(jī)的軸端。而且閉環(huán)磁通矢量控制方式與開環(huán)方式不同，通常只能控制一臺電動(dòng)機(jī)。系統(tǒng)通過PROFIBUSDP總線將8臺變頻器連接，做旋轉(zhuǎn)方向、速度等控制功能及變頻器運(yùn)行信息的檢測功能，1號電機(jī)作為主電機(jī)安裝旋轉(zhuǎn)編碼器，做速度控制，通過SIMLINK總線連接光纜將1號電機(jī)的扭矩傳輸給其他7臺變頻器，做扭矩控制，以達(dá)到扭矩一致，實(shí)現(xiàn)主從控制。簡而言之，系統(tǒng)采用“速度控制，扭矩跟隨”的控制模式

閉環(huán)矢量控制模式（主變頻器編碼器）

4.安全保護(hù)電路在盾構(gòu)的應(yīng)用安全繼電器保護(hù)回路，采用緊急按鈕、緊急繼電器雙接點(diǎn)保護(hù)安全保護(hù)設(shè)計(jì)：接近保護(hù)開關(guān)常閉回路設(shè)計(jì)。斷線監(jiān)視功能。絕緣檢測高壓保護(hù)，短路、過流、速斷，單相接地接地連續(xù)性監(jiān)測保護(hù)，高壓快速插頭TJB高壓快速插頭TJB高壓快速插頭TJB高壓快速插頭絕緣監(jiān)視和相位保護(hù)5.盾構(gòu)機(jī)常用傳感器電感感應(yīng)式接近開關(guān)。（有常閉和常開兩種接線方式）壓力傳感器、壓力開關(guān)。（壓力開關(guān)也有常閉和常開兩種接線方式）電容式流量傳感器、流量開關(guān)。溫度傳感器、溫度開關(guān)。位移傳感器（拉線式、磁滯式）傾角傳感器旋轉(zhuǎn)編碼器它采用PROFI-BUS總線方式與PLC直接通訊；現(xiàn)場無需調(diào)節(jié)。在PLC處可以顯示全部角度，它是絕對值型編碼器，精度很高。PLC自動(dòng)檢查通訊線路，線路正常OK、內(nèi)部有故障PLC也要顯示，更換編碼器要點(diǎn)：1)安裝編碼器（對準(zhǔn)斜槽直接插入），按圖接線。2)設(shè)置地址開關(guān)DIPSWITCH、因?yàn)镻LC需要找地址。3)連接PROFI-BUS總線。4)激活終端電阻（因?yàn)橹挥幸粋€(gè)編碼器，也是終端）5)復(fù)位（Reset）6)將管片機(jī)轉(zhuǎn)到最下方，設(shè)置0位，而后設(shè)置左右最大轉(zhuǎn)角限位，然后轉(zhuǎn)動(dòng)管片機(jī)觀測限位是否合適，可隨時(shí)修改。編碼器澎潤土流量傳感器是開關(guān)量的。只監(jiān)測有無流量即可，可進(jìn)行簡單調(diào)整,不需要設(shè)置。因?yàn)槭橇髁块_關(guān),所以不能顯示流量,因此關(guān)鍵是觀察出渣的效果。澎潤土還和前面氣動(dòng)閥開的多少有關(guān)。澎潤土流量傳感器6.盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)由于振動(dòng)較大，要定期緊固接線端子。特別是電機(jī)接線端子。防水、防潮，絕緣檢查。除塵，降溫傳感器加防護(hù)接地良好焊接作業(yè)時(shí)要注意一定要焊接哪里接地線就接在哪里。特別是在PLC附近和主軸承內(nèi)外側(cè)焊接作業(yè)盾構(gòu)機(jī)常見電氣故障判斷和處理處理故障的原則：先簡后繁，由外而內(nèi)。先檢查電源，在檢查外部線路。絕大多數(shù)故障是線路故障，斷線、短路、接地和接觸不良等。PLC程序一般不會(huì)出問題。對于電氣故障要先從簡單的地方查起，開始不要考慮的太復(fù)雜。典型故障處理：1。秦嶺TBM接地故障。2。磨溝嶺TBM串電故障。3。廣州S180盾構(gòu)PLC復(fù)位輸入板故障。4。大伙房PLC通訊故障。對于有通訊的PLC,要重視終端電阻的作用.5。北京S179盾構(gòu)PLC擴(kuò)展板故障6。青海TBM變頻器故障秦嶺TBM接地故障三月五日上午，在正常掘進(jìn)中突然出現(xiàn)奇特故障，現(xiàn)象如下：按正常步驟啟動(dòng)1#~9#液壓泵，啟動(dòng)皮帶機(jī)，順次啟動(dòng)1#~8#刀盤驅(qū)動(dòng)主電機(jī)，再啟動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)，然后向前推進(jìn)，至此一切正常，但在刀盤接觸掌子面2~3分鐘后，兩個(gè)主變壓器上的E04主開關(guān)跳閘，+E04配電柜斷電，1#2#6#9#泵關(guān)閉，E01、+E02配電柜正常，1~8#主電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但皮帶機(jī)停轉(zhuǎn)，刀盤推進(jìn)停止，主控室中與PLC控制系統(tǒng)相聯(lián)的故障診斷系統(tǒng)顯示器上顯示如下故障：

T01MainSwitch+E04400vFault；中斷路器Q3M）T02MainSwitch+E04400vFault；中斷路器Q6M）Powerpack1I-TestFault；Powerpack2I-TestFault；；但隨即按下操作臺上的故障確認(rèn)按鈕（Acknowledge），即可消除全部故障，重新合上E04主開關(guān)，并重復(fù)以上正常操作，在接觸巖面2~3分鐘后重復(fù)以上現(xiàn)象。此后三天內(nèi)，此故障持續(xù)發(fā)生，導(dǎo)致無法掘進(jìn)。至此，終于確定問題在230v控制電的瞬間失電上，我們認(rèn)為大致有三種情況：其一電源不穩(wěn)，其二接觸不良，其三瞬間接地。第一步，更換T04并使其改由應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電，故障依舊，證明非電源問題；第二步，檢查230v控制變壓器出線電纜及相關(guān)線路，未發(fā)現(xiàn)異常；最后聯(lián)想到故障的一個(gè)偶然現(xiàn)象，即有時(shí)在順次啟動(dòng)至6#主電機(jī)時(shí)故障會(huì)出現(xiàn)，由于主電機(jī)加熱器也由230v控制電供電，猜測是主電機(jī)的加熱器回路出現(xiàn)故障，故將此回路取消進(jìn)行試掘進(jìn)，結(jié)果故障消除，進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證明，是6#主電機(jī)的加熱器回路出現(xiàn)了故障，由于主電機(jī)的加熱器位于電機(jī)內(nèi)部，不易拆出檢查，故現(xiàn)場采取將6#主電機(jī)加熱器回路暫時(shí)斷開的措施，終于在三月七日下午六時(shí)恢復(fù)掘進(jìn)，故障解決歷時(shí)將近三天。主電機(jī)的加熱器回路是如何引發(fā)這個(gè)故障的呢？分析認(rèn)為，在啟動(dòng)至6#主電機(jī)或刀盤接觸到巖面時(shí)，電機(jī)振動(dòng)加劇，使出現(xiàn)故障的6#主電機(jī)加熱器回路出現(xiàn)瞬間接地，從而230v控制電瞬時(shí)失壓，由于主變壓器斷路器的欠壓脫扣線圈及各回路接觸器均由230v控制電供電，結(jié)果造成斷路器欠壓脫扣及接觸器失壓動(dòng)作。但在此有兩個(gè)疑問：其一，為何其他泵不停泵？由于P1、P2、P6、P9的一次回路有電流檢測，并由PLC系統(tǒng)控制故障置位，不按下“故障確認(rèn)”按鈕就不能復(fù)位故障，而其它泵則不進(jìn)行電流檢測，在230v控制電恢復(fù)正常后又重啟，從而在故障顯示器上不顯示其他泵的停止又重啟過程；其二，同樣由230v控制的8個(gè)主電機(jī)回路，同樣有電流檢測，為何不出現(xiàn)電流檢測故障而停機(jī)呢？我們已知，P1、P2、P6、P9控制回路的接觸器型號為LC1-F185M5，而主電機(jī)的接觸器型號為LC1-F630M7與LC1-F400M7（刀盤轉(zhuǎn)速為5.4rpm時(shí)）及LC1-F500M7（2.7rpm時(shí)），通過查閱Schneider產(chǎn)品技術(shù)資料得知，LC1-F185的打開動(dòng)作時(shí)間為7~15ms，LC1-F400與LC1-F500為100~170ms，LC1-F630為100~200ms，這樣如果控制電壓的失壓時(shí)間在15~100ms之間，就只會(huì)令LC1-F185型接觸器打開，而對于LC1-F400和LC1-F630其打開動(dòng)作尚未開始230v控制電又立即恢復(fù)而依然保持閉合，一次回路中依然保持工作電流，這就是8個(gè)主電機(jī)不停機(jī)的原因，同樣也可解釋為何主變壓器上Q1M、Q2M和Q4M、Q5M不跳閘的原因，事后我們利用示波器對230v控制電壓進(jìn)行監(jiān)測，在重現(xiàn)故障時(shí)得到了驗(yàn)證。結(jié)束語：在這次故障的排查過程中花去近三天時(shí)間，除由于我們經(jīng)驗(yàn)不足及現(xiàn)場條件不完善（當(dāng)時(shí)無示波器）外，還給我們一個(gè)重要啟示，即現(xiàn)場排障時(shí)，不但要定性地分析，還必須有定量的分析，否則一些故障可能就無法找到原因并排除。磨溝嶺TBM串電故障。十月十二日，TBM出現(xiàn)電氣故障，無法掘進(jìn)?，F(xiàn)場技術(shù)人員努力仔細(xì)查找，經(jīng)過兩個(gè)保養(yǎng)班、兩個(gè)掘進(jìn)班排除了故障，恢復(fù)了正常掘進(jìn)。故障發(fā)生現(xiàn)象及處理分析過程如下：十月十二日晚23：40分左右，掘進(jìn)Ⅱ班噴完漿后，啟動(dòng)電機(jī)掘進(jìn)了3～4cm突然緊急停機(jī)。1#、2#、6#、9#泵電流測試故障停止，主電機(jī)未停，在停電機(jī)后拉掉4#電機(jī)的刀熔開關(guān)（因4#離合器冒煙），確認(rèn)故障后再啟動(dòng)各泵站，9#泵站電流測試停泵，在確認(rèn)故障后再啟動(dòng)9#泵，并轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤清碴。由于已到交班時(shí)間，故停止掘進(jìn)。保養(yǎng)班接班后，在只啟動(dòng)各泵站的情況下未發(fā)生異常，而在準(zhǔn)備掘進(jìn)時(shí)發(fā)現(xiàn)在啟動(dòng)泵站和主電機(jī)后數(shù)分鐘內(nèi)，就會(huì)由于電流測試故障而停1#、2#、6#、9#泵，導(dǎo)致無法掘進(jìn)，而且在停止電機(jī)后，啟動(dòng)電機(jī)指示燈閃爍。在分析解決故障時(shí)，由啟動(dòng)電機(jī)指示燈閃爍入手，由于正常情況下，停止電機(jī)后是不會(huì)閃爍的。通過手提電腦聯(lián)機(jī)發(fā)現(xiàn)，八個(gè)主電機(jī)在停止電機(jī)后，由PLC模擬量輸入板得到的各電機(jī)電流值不回零，并在0～16A間跳動(dòng)，由于程序設(shè)定電機(jī)電流大于5A，即認(rèn)為此電機(jī)已啟動(dòng)，故導(dǎo)致啟動(dòng)電機(jī)指示燈閃爍。在更換新的電流變送器后，排除了電流變送器發(fā)生故障的可能性，疑點(diǎn)集中在測量回路中竄入感應(yīng)或其它電流上。但在串聯(lián)電流表測試中均未發(fā)現(xiàn)異常。后又更換模擬量輸入板，并斷電重啟動(dòng)，均未解決問題。后來偶然發(fā)現(xiàn)1#拖車上照明配電箱L103跳閘，而一合閘就會(huì)引起故障。雖然暫時(shí)排除了故障，但原因及結(jié)果的無關(guān)性卻引起了更大的疑問。在進(jìn)一步的分析中發(fā)現(xiàn)，這其中有值班巡檢不力，也有外方人員在組裝時(shí)疏忽的原因。在十月十二日下午16：00左右，洞外TBM高壓專柜跳閘，當(dāng)時(shí)值班人員沒有找到原因，重合閘繼續(xù)掘進(jìn)，后發(fā)現(xiàn)在E03電容補(bǔ)償柜中，有一組電容的熔斷器爆裂，并導(dǎo)致刀熔開關(guān)塑殼熔化下滴在線槽中，將其中數(shù)根控制線熔化并燒結(jié)在一起，而其中就有補(bǔ)償電容的接觸器工作電源線和到PLC的主泵站電機(jī)電流模擬量輸入控制線。由于外方人員將圖紙上本應(yīng)該接在控制電230V上的電容接觸器電源接至E01柜內(nèi)照明線上，而柜內(nèi)照明又由L103引出，故導(dǎo)致L103照明配電柜跳閘與PLC模擬量輸入發(fā)生聯(lián)系的奇怪現(xiàn)象。因此，在啟動(dòng)泵站和電機(jī)后由于功率因數(shù)降低，電容補(bǔ)償系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)并陸續(xù)投入工作。在投入到有燒結(jié)現(xiàn)象的那路電容時(shí)，模擬量輸入控制線受到干擾，PLC受錯(cuò)誤信息誤導(dǎo)而自動(dòng)關(guān)閉泵站。在分析到故障原因，并與故障現(xiàn)象對應(yīng)相吻合后，我們斷定故障原因就在這兒，經(jīng)清理并處理導(dǎo)線及導(dǎo)線槽后，故障徹底清除，至此TBM恢復(fù)正常掘進(jìn)。在以上故障解決過程中，我們可以得到三個(gè)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：線路的連接應(yīng)嚴(yán)格按圖進(jìn)行，以利于故障排查。（如果線路連接正確，故障現(xiàn)象與原因的聯(lián)系不會(huì)如此奇怪。）發(fā)生異?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)巡視工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。（如果在高壓跳閘時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)刀熔開頭損壞并及時(shí)處理，不會(huì)影響到掘進(jìn)。）發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)盡可能多想多查找，對任何細(xì)節(jié)不應(yīng)輕易放過。（如果不是發(fā)現(xiàn)照明配電柜跳閘，故障的解決還得推遲。）盾構(gòu)機(jī)典型電氣故障判斷和處理S180盾構(gòu)PLC復(fù)位輸入板非完全損壞故障故障現(xiàn)象：1.CPU模塊顯示故障信號

2.主泵自己亂啟動(dòng)，亂停止

3.前后輸入的程序?qū)Ρ群蟀l(fā)生變化，增加了一些語句行。（不是真的變化）發(fā)生奇怪故障時(shí)重點(diǎn)檢查具有復(fù)位輸入的模塊大伙房PLC通訊故障。故障現(xiàn)象：1.通訊中斷，主機(jī)無法控制連續(xù)皮帶機(jī)2.在連續(xù)皮帶機(jī)終端連接不上主機(jī)終端對于有通訊的PLC,要重視終端電阻的作用.重視中繼器的檢查引大濟(jì)湟變頻器通訊地址錯(cuò)誤故障。通訊連接不上，電機(jī)無法啟動(dòng)，后臨時(shí)改接主從控制能啟動(dòng)電機(jī)二、盾構(gòu)現(xiàn)場臨時(shí)施工用電管理1.盾構(gòu)施工供電分類按照施工設(shè)備分類1）盾構(gòu)供電2）配套設(shè)備供電按照電壓等級分類1）高壓供電2）低壓供電盾構(gòu)施工臨時(shí)用電的幾個(gè)重要方面集約用電安全用電節(jié)約用電

1、最佳的供電容量（滿足盾構(gòu)施工所需的最小總供電容量）2、最佳的供電分配（盾構(gòu)用電和配套用電負(fù)荷中心、箱變?nèi)萘窟x擇）3、最少的供電投入（供電報(bào)裝費(fèi)用最節(jié)省）集約用電的意義

根據(jù)盾構(gòu)實(shí)際生產(chǎn)的過程考慮容量，1、不能進(jìn)行簡單累加的方法。2、對不同的設(shè)備采用利用系數(shù)(需要系數(shù))的方法并不是唯一的依據(jù)。3、結(jié)合外部供電條件、盾構(gòu)施工時(shí)設(shè)備同時(shí)用電的情況、小型機(jī)具實(shí)際的使用情況都是必須考慮的。選擇最佳供電容量

例：充電機(jī)廠家標(biāo)注為30KW,按照系數(shù)法，一臺盾構(gòu)機(jī)配置35T機(jī)車兩臺，需充電機(jī)3臺，每次一組三箱電池，充電時(shí)間12小時(shí)。機(jī)車每24小時(shí)充電一次。則充電機(jī)的系數(shù)為1.0，供電容量為90kw。實(shí)際：每臺充電初期8小時(shí)，（180v＋30v）×80A=16.8KW每臺充電后期4小時(shí)180v＋30v）×40A=8.4KW如此：實(shí)際供電容量為((8x16.8+4x8.4)/12)x3=44kw考慮無功功率選擇50kw即可。

前期投入用電，后期不用或減少的（施工降水）。前期用電較少后期增加的設(shè)備（通風(fēng)機(jī)）對地質(zhì)情況分析盾構(gòu)用電量減少的部分。南北方氣候差異，變壓器允許過載的部分。

1、供電最大電流設(shè)置、短路電流設(shè)置，零序電流設(shè)置，過載設(shè)置。一般由供電部門按照供電方案設(shè)置。

最大電流一般按照變壓器容量設(shè)置，考慮變壓器的過載能力，一般增加20％。

短路電流設(shè)置，一般按照變壓器的短路電流考慮，經(jīng)驗(yàn)?zāi)壳皊9系列的變壓器是9倍的額定電流。

零序電流應(yīng)按照電纜的實(shí)驗(yàn)數(shù)值、變壓器的數(shù)據(jù)、供電距離的遠(yuǎn)近設(shè)置。安全用電

2、高壓電纜的防護(hù)（電纜溝、穿管、穿墻、彎曲、懸掛、標(biāo)識）高壓電纜的防護(hù)是安全用電的關(guān)鍵一環(huán)，在穿越的路面必須有電纜溝或穿管，不允許有露天地面敷設(shè)，穿墻、彎曲、懸掛電纜都不允許有扭曲，強(qiáng)彎等應(yīng)力集中。在入地點(diǎn)、穿墻出懸掛等地方必須有標(biāo)識（“高壓危險(xiǎn)”“xx高壓電纜”等）

2、高壓電纜的防護(hù)（電纜溝、穿管、穿墻、彎曲、懸掛、標(biāo)識）高壓電纜的防護(hù)是安全用電的關(guān)鍵一環(huán)，在穿越的路面必須有電纜溝或穿管，不允許有露天地面敷設(shè)，穿墻、彎曲、懸掛電纜都不允許有扭曲，強(qiáng)彎等應(yīng)力集中。在入地點(diǎn)、穿墻出懸掛等地方必須有標(biāo)識（“高壓危險(xiǎn)”“xx高壓電纜”等）

3、電纜的耐壓檢測（尤其是再次重復(fù)使用電纜）高壓電纜在投入使用時(shí)，必須進(jìn)行耐壓檢測實(shí)驗(yàn)，直流耐壓實(shí)驗(yàn)電壓應(yīng)為額定電壓的3～5倍，相間泄漏電流均衡，三相對地泄漏電流均衡，數(shù)值由電纜的長度有所不同。不同電纜按廠家的試驗(yàn)要求做耐壓試驗(yàn)。軟電纜按2.5倍耐壓試驗(yàn)。通常交聯(lián)聚氯乙烯高壓電纜按以下要求：新電纜按照3倍耐壓檢驗(yàn)，泄漏電流在80uA以下舊電纜按照2.5倍耐壓檢驗(yàn)，泄漏電流在80uA以下

4、接地系統(tǒng)一定可靠。接地系統(tǒng)是安全保證的前提。對于接地的電阻要經(jīng)常復(fù)測，防止由于冬季干旱等原因造成接地失效。

防雷：每年結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀螅私饫子昙竟?jié)，及時(shí)檢測避雷器是否完好。接地是否可靠。尤其時(shí)架空接入的高壓線路。城市供電一樣要及時(shí)和供電部門溝通，不要以為城市電網(wǎng)的供電已經(jīng)有避雷設(shè)施，就忽視。安全用電

目前施工用電各個(gè)地方選用標(biāo)準(zhǔn)不同，一般分為兩種（國家電網(wǎng)）1、大工業(yè)用電（基本電費(fèi)20元/KVA）執(zhí)行分段計(jì)時(shí)收費(fèi)2、普通工業(yè)用電可以執(zhí)行分段計(jì)時(shí)收費(fèi)，一般按照平均電價(jià)收費(fèi)。地方電網(wǎng)：按照當(dāng)?shù)匚飪r(jià)核收，如水電等，電價(jià)較低一般按照平均電價(jià)收費(fèi)。缺點(diǎn)電網(wǎng)不穩(wěn)定。節(jié)約用電選擇合理工況對于盾構(gòu)機(jī)這樣比較大型的設(shè)備，針對不同的地質(zhì)情況，合適的刀盤轉(zhuǎn)速，螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速，盾構(gòu)機(jī)推力，在同樣的掘進(jìn)距離時(shí)，能節(jié)約較多的電量。例如：通風(fēng)機(jī)選用變頻或雙速風(fēng)機(jī)，根據(jù)隧道通風(fēng)距離選擇頻率、風(fēng)量，可以節(jié)約大量電能。節(jié)約用電

及時(shí)停機(jī)，減少損耗對于循環(huán)式作業(yè)的機(jī)械設(shè)備，在完成某一工序時(shí)，及時(shí)的停機(jī)，也可以節(jié)約大量電力。例如：泥水盾構(gòu)機(jī)的泥水處理場，在盾構(gòu)掘進(jìn)完成后如果泥水處理效果達(dá)到要求，及時(shí)的和盾構(gòu)司機(jī)聯(lián)絡(luò)，停機(jī)可以節(jié)約大量電力。例如：在掘進(jìn)結(jié)束后，及時(shí)停止推進(jìn)泵、補(bǔ)油泵等也可以節(jié)約大量的電力。

節(jié)約用電安裝補(bǔ)償裝置，減少無功損耗。