盾構電氣組成系統(tǒng)及常見故障的解決

王 剛/WANG Gang

（廣東華隧建設股份有限公司，廣東 廣州 510520）

盾構作為大型的施工機械，用電設備數(shù)量多、集中、環(huán)境潮濕，因此容易導致誤動作而使電氣元件損壞、燒毀等。目前大部分的盾構電氣元件的維修及改進主要靠制造廠家。這樣不僅耗時、耗資金又耽誤進度。為提高效率、節(jié)省資金，研究盾構的電氣組成系統(tǒng)和常見電氣故障及解決方法是十分必要的。

1 盾構的電氣系統(tǒng)

盾構的電氣系統(tǒng)主要包括高壓供電、低壓配電、自動控制系統(tǒng)、計算機控制及數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)4個部分[1]。

1.1 高壓供電系統(tǒng)

由于盾構整機負荷較大，因此采用高壓10kV供電。高壓供電系統(tǒng)主要包括：進線柜、計量柜（包括電壓互感器、電流互感器等）、避雷柜、出線柜、開閉站、變壓器等。組成結(jié)構圖如1所示。

1.2 低壓配電系統(tǒng)

10kV的高壓電被變壓器轉(zhuǎn)變成400V的低壓電后，被分成兩路：分別經(jīng)過主開關和副開關，并采用TN-S接零保護系統(tǒng)的接地方式。由于各個電機都為三相用電設備，在啟動和運行時需消耗無功功率，因此在電氣系統(tǒng)中投入了功率補償設備，以保障各個電機在啟動和運行時功率因數(shù)大于0.9[2]。

圖1 高壓供電系統(tǒng)圖

1.3 自動控制系統(tǒng)

自動控制系統(tǒng)主要包括電腦、PPS導航系統(tǒng)、PLC模塊操作系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)中的PLC系統(tǒng)主要包括機架、功能模塊、CPU模塊、接口模塊、信號模塊、電源模塊、通信模塊組成。PLC控制系統(tǒng)主要組成如圖2所示。

1.4 計算機控制及數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)

計算機控制及數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)主要用于參數(shù)設置和數(shù)據(jù)采集分析，數(shù)據(jù)采集分析就是采集、處理、存儲、顯示和評估與掘進機聯(lián)網(wǎng)所獲得的數(shù)據(jù)。所需硬件系統(tǒng)主要包括計算機、調(diào)制解調(diào)器、轉(zhuǎn)換器及電話線等。

圖2 盾構PLC控制系統(tǒng)

2 盾構常見的電氣故障及解決措施

2.1 解決問題原則

先簡后繁，由外而內(nèi)，先檢查電源，隨后再檢查外部線路。PLC程序出問題比較少，對于電氣故障要先從簡單的地方查起，當外部可能出現(xiàn)的故障點都排除后，才去考慮PLC可能出現(xiàn)的問題[3]。

2.2 常見的電氣故障及解決措施

在盾構的日常工作過程中，電氣方面的故障主要有以下幾種。

1）電氣元件損壞及解決措施 電氣元件，如主驅(qū)動泵電機、主油泵電機、過濾冷卻電機、傳感器等出現(xiàn)故障時，將會導致盾構不能正常工作。當此類問題出現(xiàn)時，屏幕會顯示異常，比如盾尾油脂2000kPa的壓力傳感器出現(xiàn)問題時，屏幕就會顯示盾尾油脂的壓力傳感器讀數(shù)為-2000kPa。此類問題的解決措施是：把出現(xiàn)問題的元件換一個正常工作的接口接上，觀察顯示是否正常，如果不顯示異常，再反過來把正常工作的元件接到有故障的接口，看能否正常工作。這樣就很容易能判斷是接口出現(xiàn)問題還是元件出現(xiàn)問題。

2）連接線路出現(xiàn)問題及解決措施 在電氣元件的連接線路之間出現(xiàn)故障時，會使數(shù)據(jù)傳輸出錯，或者傳輸不過來。這種問題處理起來難度較大，因為盾構的線路連接既復雜又繁多。此類問題的解決措施是：把電箱里的線路一端短接，然后測量另外一端的電阻，如果顯示短接，則線路正常，顯示斷路或者有電阻則線路連接出現(xiàn)問題，中間線路斷開或者接頭有松動，找出故障點重新連接好，設備就可以正常工作。

3）PLC丟失程序出錯或部分程序出錯及解決措施 當PLC程序出現(xiàn)錯誤時，則會出現(xiàn)程序混亂，甚至屏幕顯示一段亂碼或者顯示全是問號。當出現(xiàn)程序丟失這種故障時，會有命令已經(jīng)正常執(zhí)行，但是模塊不能正常執(zhí)行，因而不能正常工作。此類問題的解決措施是：把PLC的程序重新連接到機器上的PLC模塊中，通過所出現(xiàn)的問題檢查哪段程序出錯或丟失，重新修改，或者重新把以前正確的程序輸入到模塊中，就可以解決問題[4]。

3 工程故障處理實例

舉例說明故障處理的過程和方法。

故障現(xiàn)象：刀盤不工作，刀盤過熱故障燈亮。故障處理過程如下。

1）檢查刀盤電機過熱保護輸出線，均無異常，這說明刀盤電機沒有真正過熱，而是過熱信號出現(xiàn)傳輸錯誤，即可能PLC程序出現(xiàn)錯誤。

2）對PLC程序進行分析，盾構的操作盤程序如下。

由PLC程序可以知道，只要有1臺電機過熱，傳輸繼電器都會動作，刀盤過熱故障燈都會亮，傳輸繼電器的值由來自于操作臺控制盤的輸入繼電器，引起監(jiān)視程序運行發(fā)現(xiàn)10臺電動機都發(fā)熱，與1）的檢查結(jié)果相矛盾。這肯定不是外部電路引起的故障，一定是PLC本身的負責電氣過熱信號接收的輸入模塊出現(xiàn)問題。

3）拆除輸入模塊并進行檢查，發(fā)現(xiàn)電源插頭線焊接處出現(xiàn)脫落。

4 結(jié)束語

盾構電氣系統(tǒng)出現(xiàn)的故障是相當多的，除了上述介紹的解決措施以外，還要在實際使用過程中結(jié)合具體問題具體分析，更要認真的學習PLC系統(tǒng)及盾構知識，這樣在出現(xiàn)問題時才能更從容自信地去解決。

[1]唐 健.盾構電氣控制系統(tǒng)設計概要[J].隧道建設.2002，26(03)：33-35.

[2]李申山，馬立明，李敏霞，等.盾構的電氣系統(tǒng)的可靠性分析[J].筑路機械與施工機械化.2008，12(08)：12-14.

[3]雷本建.盾構中的幾個機電故障處理[DB/OL]http://www.docin.com/p-267087348.html.

[4]康 峰，劉 健.VN2440DS泥水平衡盾構的常見故障處理[J].隧道建設.2006，26(05)：47-51.