盾構(gòu)電氣控制系統(tǒng)簡介

1、盾構(gòu)電氣控制系統(tǒng)簡介中鐵十二局第二工程有限公司盾構(gòu)一項目部趙瑋棟盾構(gòu)電氣控制原理簡介主要內(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)上的應用 3、變頻器在盾構(gòu)上的應用 4、常用安全保護電路在盾構(gòu)機上的應用 5、常用傳感器在盾構(gòu)機上的應用 6、盾構(gòu)機電氣系統(tǒng)維修保養(yǎng) 二、盾構(gòu)現(xiàn)場臨時施工用電管理 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自動控制系統(tǒng) 4、計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 5、機械、液壓系統(tǒng)和輔助設備控制，包括：刀盤驅(qū)動系統(tǒng)推進系統(tǒng)管片拼裝機和管片輸送系統(tǒng)鉸接缸系統(tǒng)螺旋輸

2、送機、皮帶輸送機系統(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)盾構(gòu)供配電系統(tǒng) 高壓供配電：高壓供配電：由于盾構(gòu)機整機負荷較大，因此盾構(gòu)機采用高壓10KV供電。為保證盾構(gòu)機連續(xù)掘進，采用400m(200m)高壓軟電纜槽和高壓電纜卷筒實現(xiàn)連續(xù)不間斷供電。 變壓器：變壓器：盾構(gòu)機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、價格低等優(yōu)點，但其維護不便；而干式變壓器維護方便，過載能力強，但體積大、價格貴。因此目前一般常見的是盾構(gòu)機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，增強了運行的可靠性。 軟啟

3、動器：軟啟動器：功率較大的電動機直接啟動時有較大的沖擊電流，為了避免啟動電流對電網(wǎng)的沖擊，對大功率的電動機采用軟啟動器啟動，中小功率的電機采用星三角啟動或直接采用啟動方式。 無功功率補償：無功功率補償：采用補償電容器在低壓端集中補償?shù)姆椒?，利用無功功率自動補償控制器對無功功率進行自動補償，它實時監(jiān)測系統(tǒng)的功率因數(shù)，通過控制接觸器切換電容組達到動態(tài)補償功率因數(shù)的目的。補償后的功率因數(shù)不低于0.9。盾構(gòu)供配電系統(tǒng)盾構(gòu)供配電系統(tǒng)關鍵點盾構(gòu)供配電系統(tǒng)關鍵點 高壓斷路器的保護整定值 低壓斷路器的保護整定值 電機保護熱繼電器整定一定不要超過電機額定電流 星-三角啟動要注意接線正確，防止電源短路。 洞外的高

4、壓開關柜在過流、速斷的基礎上，建議增加零序電流保護。盾構(gòu)機控制系統(tǒng)示意圖盾構(gòu)主機控制系統(tǒng)盾構(gòu)主機控制系統(tǒng) 盾構(gòu)主機控制系統(tǒng)采用PLC可偏程控制器的特點 盾構(gòu)是一個機、電、液一體化的工廠化隧道開挖施工機械，是大型化、自動化、流程化的大型連動機。由于其控制環(huán)節(jié)多，工序復雜，并且相互關聯(lián)，相互影響，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都將影響正常掘進甚至停機修理，因為了保障盾構(gòu)機工作的高度可靠性安全性和易維護性，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、可靠性高、抗震性能好、編程容易、修改方便、擴充維修容易等一系列優(yōu)點。 采用PLC可編控制系統(tǒng)的特點是盾構(gòu)機上所有傳感器和控制信號都

5、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系。因此PLC可編控制器是掘進機的控制中樞。是掘進機的大腦和心臟。1. PLC的結(jié)構(gòu)2. PLC的工作原理 簡單的電機起動控制電路采用PLC控制:其外部接線及內(nèi)部等效電路如圖所示。可將PLC分成3部分：輸入部分、內(nèi)部控制電路和輸出部分。3. PLC的工作方式 PLC是采用是采用的方式進行工作的方式進行工作的。的。PLC的掃描工作過程可分為輸入采樣、程序的掃描工作過程可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新執(zhí)行和輸出刷新3個階段，并進行周期性循環(huán)。個階段，并進行周期性循環(huán)。4、盾構(gòu)常用PLC品牌 目前我們單位盾構(gòu)常用的PLC有西門子、施耐德

6、、三菱。 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計算機控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 主要完成參數(shù)設定、監(jiān)控、管理功能采用組態(tài)軟件，現(xiàn)場工控機與辦公室的管理計算機組成局域網(wǎng)，將洞內(nèi)盾構(gòu)機的信息傳輸?shù)降孛孓k公室，并儲存起來。操作畫面 設定界面：設定盾構(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 掘進界面：施工時主畫面，掘進參數(shù)、設備狀態(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 報警畫面：及時顯示盾構(gòu)設備運轉(zhuǎn)情況和故障報警 報表 動態(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)變頻器在盾構(gòu)機上的應用變頻器在盾構(gòu)機上的應用 常用的主驅(qū)動

7、有液壓驅(qū)動和電驅(qū)動、變頻驅(qū)動模式.目前我們盾構(gòu)機上主驅(qū)動系統(tǒng)就采用變頻驅(qū)動。圖為設備變頻柜。變頻器在盾構(gòu)機上的應用變頻器在盾構(gòu)機上的應用 此屏幕為變頻柜上簡單調(diào)節(jié)變頻柜的操作界面。安全保護電路在盾構(gòu)的應用安全保護電路在盾構(gòu)的應用 安全繼電器保護回路，采用緊急按鈕、緊急繼電器雙接點保護 安全保護設計：接近保護開關常閉回路設計。斷線監(jiān)視功能。 絕緣檢測 高壓保護，短路、過流、速斷，單相接地 接地連續(xù)性監(jiān)測保護，高壓快速插頭TJB高壓快速插頭高壓快速插頭盾構(gòu)機常用傳感器盾構(gòu)機常用傳感器 電感感應式接近開關。（有常閉和常開兩種接線方式） 壓力傳感器、壓力開關。（壓力開關也有常閉和常開兩種接線方式） 電

8、容式流量傳感器、流量開關。 溫度傳感器、溫度開關。 位移傳感器（拉線式、磁滯式） 傾角傳感器 旋轉(zhuǎn)編碼器盾構(gòu)機常用傳感器盾構(gòu)機常用傳感器編碼器編碼器它采用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：1)安裝編碼器（對準斜槽直接插入），按圖接線。2)設置地址開關DIP SWITCH、因為 PLC需要找地址。3)連接PROFI-BUS總線。4)激活終端電阻（因為只有一個編碼器，也是終端）5)復位（Reset）6)將管片機轉(zhuǎn)到最下方，設置0位，而后設

9、置左右最大轉(zhuǎn)角限位，然后轉(zhuǎn)動管片機觀測限位是否合適，可隨時修改。盾構(gòu)機常用傳感器盾構(gòu)機常用傳感器 澎潤土流量傳感器盾構(gòu)機電氣系統(tǒng)維護保養(yǎng)盾構(gòu)機電氣系統(tǒng)維護保養(yǎng) 由于振動較大，要定期緊固接線端子。特別是電機接線端子。 防水、防潮，絕緣檢查。 除塵，降溫 傳感器加防護 接地良好 焊接作業(yè)時要注意一定要焊接那里接地線就接在那里。特別是在PLC附近和主軸承內(nèi)外側(cè)焊接作業(yè)盾構(gòu)機常見電氣故障判斷和處理盾構(gòu)機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程序一般不會出問題。 對于電氣故障要先從簡單的

10、地方查起，開始不要考慮的太復雜。盾構(gòu)現(xiàn)場臨時施工用電管理 盾構(gòu)施工供電分類 按照施工設備分類按照施工設備分類 1、盾構(gòu)供電 2、配套設備供電 按照電壓等級分類按照電壓等級分類 1、高壓供電 2、低壓供電盾構(gòu)現(xiàn)場臨時施工用電管理 盾構(gòu)施工臨時用電的幾個重要方面盾構(gòu)施工臨時用電的幾個重要方面 集約用電 安全用電 節(jié)約用電盾構(gòu)現(xiàn)場臨時施工用電管理 集約用電的意義集約用電的意義 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)用電和配套用電負荷中心、箱變?nèi)萘窟x擇） 3、最少的供電投入 （供電報裝費用最節(jié)?。┒軜?gòu)現(xiàn)場臨時施工用電管理 根據(jù)盾構(gòu)實際生產(chǎn)的過程考慮容量，

11、1、不能進行簡單累加的方法。 2、對不同的設備采用利用系數(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)施工時設備同時用電 的情況、小型機具實際的使用情況都是必須考 慮的。盾構(gòu)現(xiàn)場臨時施工用電管理 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備（通風機） 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。盾構(gòu)現(xiàn)場臨時施工用電管理 1、供電最大電流設置、短路電流設置，零序電流 設置，過載設置。一般由供電部門按照供電方案設置。最大電流一般按照變壓器容量設置，考慮變壓器的過載能力，一般增加20。盾構(gòu)現(xiàn)場臨時施工用電管理 2、高壓電纜的防護（電

12、纜溝、穿管、穿墻、彎曲、懸掛、標識） 高壓電纜的防護是安全用電的關鍵一環(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，穿墻、彎曲、懸掛電纜都不允許有扭曲，強彎等應力集中。在入地點、穿墻出懸掛等地方必須有標識（“高壓危險”“xx高壓電纜”等）盾構(gòu)現(xiàn)場臨時施工用電管理 3、電纜的耐壓檢測（尤其是再次重復使用電纜）高壓電纜在投入使用時，必須進行耐壓檢測實驗，直流耐壓實驗電壓應為額定電壓的35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要求做耐壓試驗。軟電纜按2.5倍耐壓試驗。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，泄漏電流在

13、80uA以下舊電纜按照2.5倍耐壓檢驗，泄漏電流在80uA以下盾構(gòu)現(xiàn)場臨時施工用電管理 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)常復測，防止由于冬季干旱等原因造成接地失效。盾構(gòu)現(xiàn)場臨時施工用電管理 選擇合理工況 對于盾構(gòu)機這樣比較大型的設備，針對不同的地質(zhì)情況，合適的刀盤轉(zhuǎn)速，螺旋輸送機轉(zhuǎn)速，盾構(gòu)機推力，在同樣的掘進距離時，能節(jié)約較多的電量。例如：通風機選用變頻或雙速風機，根據(jù)隧道通風距離選擇頻率、風量，可以節(jié)約大量電力。盾構(gòu)現(xiàn)場臨時施工用電管理 及時停機，減少損耗 對于循環(huán)式作業(yè)的機械設備，在完成某一工序時，及時的停機，也可以節(jié)約大量電力。例如： 泥水盾構(gòu)機的泥水處理場，在