盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)與故障問(wèn)題排除技術(shù)分析

李杰

摘 要：盾構(gòu)機(jī)是集機(jī)、電、液、控等多種學(xué)科技術(shù)于一體，專(zhuān)門(mén)用于隧道工程開(kāi)挖的技術(shù)密集型設(shè)備。然而，在盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)運(yùn)行中可能發(fā)生故障，產(chǎn)生安全隱患。研究中，結(jié)合盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)組成及故障特點(diǎn)，對(duì)其故障問(wèn)題進(jìn)行分析，并通過(guò)針對(duì)性解決策略的構(gòu)建實(shí)現(xiàn)故障排除，旨在保證盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，以利工程項(xiàng)目的順利開(kāi)展。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機(jī)；電氣系統(tǒng)；故障問(wèn)題；排除技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：U45 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

為了滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，減輕地面交通工程的壓力，我國(guó)不斷增加地下隧道、巷道等的開(kāi)挖。而隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，隧道工程的施工技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。通過(guò)盾構(gòu)機(jī)的使用，可以保證隧道地下開(kāi)挖技術(shù)的穩(wěn)定性，滿(mǎn)足現(xiàn)代工程項(xiàng)目施工的基本需求。但是在盾構(gòu)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中，其電氣系統(tǒng)受到施工環(huán)境復(fù)雜、用電量大的影響，在施工作業(yè)中容易發(fā)生電氣故障，無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此，在盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，施工單位應(yīng)該結(jié)合盾構(gòu)機(jī)的特點(diǎn)，進(jìn)行電氣系統(tǒng)組成的分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣系統(tǒng)出現(xiàn)的故障，并針對(duì)故障問(wèn)題構(gòu)建解決措施。通常狀況下在盾構(gòu)電氣系統(tǒng)故障排除過(guò)程中，應(yīng)該按照先簡(jiǎn)后繁、由外而內(nèi)的原則進(jìn)行。在盾構(gòu)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中，PLC程序出現(xiàn)的問(wèn)題較少，需要先對(duì)電氣外部故障進(jìn)行檢查，在可能的外部故障排除之后才需要考慮PLC系統(tǒng)，以提高電氣系統(tǒng)排查的及時(shí)性，滿(mǎn)足盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定需求，為設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行提供支持。

1 盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)

1.1 盾構(gòu)機(jī)

如今的盾構(gòu)機(jī)已經(jīng)是集機(jī)電技術(shù)、液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)于一體的綜合性機(jī)械設(shè)備，能夠?qū)ν馏w進(jìn)行開(kāi)挖、切削、輸送支護(hù)等作業(yè)。這種技術(shù)具有一定的先進(jìn)性、龐大性特點(diǎn)。盾構(gòu)機(jī)主要由機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)3個(gè)部分組成。機(jī)械系統(tǒng)主要包括刀盤(pán)、盾體、連接橋、臺(tái)車(chē)等硬件組成部分，是整個(gè)系統(tǒng)的骨架支撐；液壓系統(tǒng)組是指泵站、油缸、馬達(dá)、管路等設(shè)備，給整臺(tái)設(shè)備提供動(dòng)力來(lái)源與傳動(dòng)；電氣系統(tǒng)通過(guò)PLC可編程控制技術(shù)的使用，可以保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。但是，在盾構(gòu)機(jī)設(shè)備使用的過(guò)程中，由于盾構(gòu)機(jī)用電設(shè)備較多，用電量大，工況復(fù)雜，在作業(yè)中如果不能注意排查隱患，會(huì)增加作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，使電氣系統(tǒng)的運(yùn)行發(fā)生故障。

1.2 盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)的組成

盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)包括高壓供電系統(tǒng)、低壓配電系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)以及PLC控制系統(tǒng)等。設(shè)備外部提供的10 kV高壓供電通過(guò)高壓電纜沿著隧道傳送到臺(tái)車(chē)的變壓器上，通過(guò)主變壓器降為400 V供設(shè)備使用。經(jīng)過(guò)變壓器產(chǎn)生的低壓供電分別供給泵站、電源柜、變頻柜和各控制柜使用。可編程邏輯控制器（PLC）作為整臺(tái)設(shè)備的大腦核心安裝在主控室中，安裝在設(shè)備各部分的傳感器將監(jiān)測(cè)到的情況實(shí)時(shí)傳送到PLC中，PLC通過(guò)讀取分析各部分傳來(lái)的信號(hào)，一方面?zhèn)魉偷街骺厥也僮鹘缑婀┎僮魅藛T處理，另一方面接收操作人員的指令，控制盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)拼裝。設(shè)備各處的控制柜作為PLC控制分站，通過(guò)通信線和PLC連接，并且連接傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)象電磁閥等，控制局部的設(shè)備動(dòng)作。傳感系統(tǒng)由傳感器、編碼器和接近開(kāi)關(guān)等感應(yīng)設(shè)備組成，能夠檢測(cè)油缸壓力、管路流量、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的角度和位置等，為PLC控制運(yùn)算提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

2 盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)故障及排除方法

2.1 連接線路故障及排查方法

在盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)故障分析中，元器件與模塊之間進(jìn)行連接以及通信網(wǎng)絡(luò)連接中存在著電路故障的問(wèn)題，當(dāng)線路連接中發(fā)生接觸不良或是斷路的現(xiàn)象，會(huì)發(fā)生信息傳輸不流暢、傳輸錯(cuò)誤的問(wèn)題，無(wú)法將信號(hào)及時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊之中，無(wú)法滿(mǎn)足電氣系統(tǒng)運(yùn)行需求。在連接線路故障檢查中，由于盾構(gòu)機(jī)線路相對(duì)復(fù)雜、線路較長(zhǎng)，需要檢查人員將電線的線路一端進(jìn)行短接，測(cè)量另外一端的通斷，如果檢測(cè)結(jié)果為通，意味著線路傳輸正常。如果顯示電阻阻值很高或是斷路，意味著線路出現(xiàn)故障，檢測(cè)人員需要檢查故障并將線路重新連接，保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2.2 元器件故障及排查方法

結(jié)合盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)運(yùn)行狀況，當(dāng)元器件發(fā)生故障時(shí)，給系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)很大限制。首先，在盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)中的繼電器發(fā)生故障，接觸器的元件損壞或是燒掉，系統(tǒng)無(wú)法正常啟動(dòng)電機(jī)或輸出信號(hào)。在排查中，可以觀察電磁線圈上電壓繼電器的運(yùn)行狀態(tài)，檢查系統(tǒng)失電之后繼電器是否復(fù)位。當(dāng)線圈上加電時(shí)，觀察觸點(diǎn)是否接通良好。其次，在傳感器以及電磁閥等元器件發(fā)生故障時(shí)，由于電流較小，發(fā)生隱患時(shí)不容易檢查，針對(duì)這種故障，需要采用排除方法，檢修人員需要將傳感器接到其他相同工作的傳感器接口上，如果傳感器正常運(yùn)行，再將其接回到該接口，觀察是否正常，如果不能正常工作，則判定傳感器接口問(wèn)題，需要對(duì)接口進(jìn)行更換，之后按照上述排除方法，進(jìn)行傳感器線路故障的檢修。以某型拼裝機(jī)的故障檢測(cè)為例，檢查內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：第一，控制拼裝機(jī)平移油缸以及提升油缸運(yùn)動(dòng)時(shí)，檢查電磁閥是否正常；第二，操作手柄時(shí)檢查報(bào)警指示燈是否正常，通過(guò)對(duì)這些項(xiàng)目的檢查可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)的無(wú)線發(fā)射、接收信號(hào)等是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)。第三，將遙控器拆開(kāi)之后發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)中控制前后及提升的操作手柄上2個(gè)彈簧與電路接觸板接觸是否正常。

2.3 參數(shù)及程序的故障排查

在盾構(gòu)機(jī)電氣線路以及元器件等故障點(diǎn)排除之后，盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)仍然無(wú)法正常工作，就需要考慮PLC程序問(wèn)題。故障檢查中，相關(guān)人員對(duì)某型螺旋輸送機(jī)進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)螺旋輸送機(jī)的最高轉(zhuǎn)速只有5 轉(zhuǎn)/min，檢測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)值25 轉(zhuǎn)/min存在著較大差異。通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，螺旋輸送機(jī)的相關(guān)線路以及元器件無(wú)故障，PLC信號(hào)傳輸正常。最后檢測(cè)人員通過(guò)測(cè)量比例閥放大板參數(shù)，發(fā)現(xiàn)電流輸出值小，并且排除了比例放大板的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)參數(shù)重新調(diào)整，調(diào)大了比例參數(shù)，有效解決了盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)參數(shù)及程序的故障問(wèn)題。PLC程序的修改需要檢修人員有良好的編程能力和專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，并且對(duì)于程序以少改為宜。

3 盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)的保養(yǎng)措施

在盾構(gòu)機(jī)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，其保養(yǎng)方案主要針對(duì)機(jī)械液壓方面。對(duì)于這種方案而言，電氣系統(tǒng)維護(hù)及保養(yǎng)中的工作量小，缺少及時(shí)有效的維護(hù)，當(dāng)電氣系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)問(wèn)題，檢查難度較高，無(wú)法滿(mǎn)足盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此，盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)維護(hù)人員，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)電氣圖紙的學(xué)習(xí)理解，并且應(yīng)該針對(duì)設(shè)備的使用狀況進(jìn)行系統(tǒng)的日常維護(hù)，維護(hù)工作包括：第一，檢查控柜的冷卻系統(tǒng)；第二，關(guān)閉所有電柜門(mén)；第三，檢查流量計(jì)、傳感器的工作狀況；第四，檢查容易損壞的器件運(yùn)行狀況；第五，檢查控制面板、充電器等設(shè)備的運(yùn)行狀況。通過(guò)電氣系統(tǒng)維護(hù)及保養(yǎng)工作的完善，可以保證盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，避免工程施工中系統(tǒng)運(yùn)行安全隱患問(wèn)題的出現(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

在發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)電氣系統(tǒng)故障問(wèn)題的過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)故障檢測(cè)的有效性，相關(guān)人員應(yīng)該準(zhǔn)確掌握盾構(gòu)電氣設(shè)備的組成情況，并結(jié)合故障出現(xiàn)的原因，進(jìn)行故障的及時(shí)排查，并按照先簡(jiǎn)后繁、由外而內(nèi)的原則進(jìn)行，由于系統(tǒng)中的PLC程序出現(xiàn)問(wèn)題較少，需要先對(duì)電氣故障進(jìn)行檢查，在外部可能故障排除之后才需要考慮PLC系統(tǒng)，通過(guò)順序性檢查方案的構(gòu)建，充分保證盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。一般情況下，在故障檢查中，應(yīng)該通過(guò)線路連接故障、元器件故障、參數(shù)及程序故障等，進(jìn)行排查方案的確定，以保證故障檢測(cè)的及時(shí)性，提高在盾構(gòu)電氣系統(tǒng)故障解決的有效性。

參考文獻(xiàn)

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