盾構電氣控制系統(tǒng)康帆課件

1、TBM盾構電氣控制系統(tǒng)原理與施工現(xiàn)場臨時用電管理1主要內容一、TBM盾構電氣控制系統(tǒng)原理 1、 TBM盾構電氣控制系統(tǒng)的組成 2、 PLC控制系統(tǒng)在TBM盾構上的應用 3、變頻器在TBM盾構上的應用 4、常用安全保護電路在TBM盾構機上的應用 5、常用傳感器在TBM盾構機上的應用 6、TBM盾構機電氣系統(tǒng)維修保養(yǎng)二、TBM盾構現(xiàn)場臨時施工用電管理 1、盾構施工供電分類 2、集約用電 3、安全用電 4、節(jié)約用電 2TBM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：刀盤驅動系統(tǒng)推進系統(tǒng)支撐系統(tǒng)（外凱和前后支撐）油脂集中

2、自動潤滑系統(tǒng)仰拱吊機和材料吊機皮帶輸送機系統(tǒng)（連續(xù)皮帶機）混凝土輸送和噴漿系統(tǒng)鋼拱架安裝輸送系統(tǒng)供水及水冷卻系統(tǒng)制冷系統(tǒng)3盾構電氣控制系統(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、液壓和輔助系統(tǒng)控制，包括：刀盤驅動系統(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)人倉及保壓系統(tǒng)刀盤驅動系統(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)破碎機、泥漿門、泥水平衡系統(tǒng)泥漿泵及輸送系統(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)人倉及保壓系統(tǒng)土壓平衡盾構泥水平衡盾構4TBM及盾

3、構供配電系統(tǒng)高壓供配電：由于TBM盾構機整機負荷較大，因此盾構機采用高壓10KV供電。為保證盾構機連續(xù)掘進，采用400m(200m)高壓軟電纜和高壓電纜卷筒實現(xiàn)連續(xù)不間斷供電。變壓器：TBM及盾構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機采用的是全密封油浸式變壓器，它使變壓器內部與大氣隔離，防止油的劣化和絕緣受潮，增強了運行的可靠性。TBM采用的是干式變壓器。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

4、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：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。5TBM供配電系統(tǒng)6盾構機供配電系統(tǒng)7TBM盾構供配電系統(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。洞外的高壓開關柜在過流、速斷的基礎上，建議增加零序電流保護。8主機控制系統(tǒng)的組成主機控制系統(tǒng)目前常用的有兩種系統(tǒng)構成模式：集中式和分

5、布式。HK大多數(shù)采用集中式（除泥水盾構外），WIRTH、小松、LOVAT和NFM多采用分布式。盾構機主機控制系統(tǒng)采用主從、上下位機和分布式I/O結構。上位機為PC（個人計算機）和墻面式工控機組成的基于Profibus-Dp（或MODBUS）協(xié)議的現(xiàn)場總線的計算機局域網(wǎng)絡，HK下位機是以Siemens S7-400為主站， S7-300為分站的可編程控制器系統(tǒng)。NFM下位機是以Premiun-57為主站,Momentum為分站的可編程控制器系統(tǒng)。 工控機和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用墻面式工控機為人機界面，采用彩色液晶顯示屏，安置在盾構機操縱室內控制面板上。用于設置控制系統(tǒng)參數(shù)和顯示數(shù)據(jù)，由現(xiàn)場操作人員使用

6、。其余采用普通PC根據(jù)需要可以放置在機電工程師室和經(jīng)理室。這些計算機上均安裝WDAS或PDV軟件，用于對隧道內的施工情況進行實時監(jiān)控，打印報表和其他管理工作。 9盾構機控制系統(tǒng)示意圖遠程計算機工業(yè)計算機PLCDIAIDOAO觸摸屏顯示器 現(xiàn)場操作板接口遙控操縱板位置開關傳感器等中間繼電器驅動放大板開關閥、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、電機等打印機激光導向系統(tǒng)10TBM盾構主機控制系統(tǒng)TBM盾構主機控制系統(tǒng)采用PLC可偏程控制器的特點 TBM盾構是一個機、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)

7、，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TBM盾構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TBM盾構機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。11常用PLC型號目前我們單位盾構常用的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和E

8、T200M遠程I/O等系列，盾構機常用的是高檔S7-400系列和ET200M遠程I/O 。施耐德PLC有MODICOM，PREMIUM，MUMENTUM系列。海瑞克盾構全部用的是西門子，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。這有一個習慣問題。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RSLinx12西門子S7-300系列PLC主操作室（主站）盾體（

9、分站）配電柜（分站）13SPS 例如SIMATIC S7數(shù)據(jù)收集和處理PC 帶有Switch ES Power用于通過PROFIBUS DP對 SENTRON斷路器進行參數(shù)化、操作和監(jiān)視的軟件顯示單元 例如帶瀏覽器的筆記本以太網(wǎng)/內聯(lián)網(wǎng)/因特網(wǎng)BDA /BDA PlusCOM15BSSETU測量ZSI模塊數(shù)字輸出模塊繼電器數(shù)字輸出模塊光耦合器數(shù)字輸出模塊繼電器, 可配置模擬輸出模塊數(shù)字輸入模塊數(shù)字輸出模塊光耦合器, 可配置SENTRON WL西門子S7-400系列PLC 14西門子標準通訊總線PROFIBUS-DPAS-IAS-IET200 U斷路器AS-IDP / AS-I -LinkTEL

10、EPERM M,SIMATIC S5, SIMATIC S7Master DriveM3M3Micro MasterSIMOCODE-DPCOROSSICAM LCCM3ET200 L中壓斷路器3AH15TCP開放 :基于 TCP/IP的自由協(xié)議-基于Ethernet TCP/IP 的Modbus 協(xié)議Ethernet 伙伴Fipio 伙伴Modbus 伙伴 OPC 兼容Java Applets 庫函數(shù)SCP開放 : 第三廠家的串行協(xié)議ProfibusDeviceNet/ControlNetInterbus第三廠家的總線型 I/O施耐德Premium 系列 PLC電話線- ModemHTMLW

11、eb serverAS-i總線第三廠家總線- Interbus-S- Profibus-DP- CANopen 16施耐德Momentum系列分布式PLC 帶分布式 I/O的控制器I/O 總線(Interbus) - 最多 128 I/O 模塊，距離 42,000 英尺.Modbus Plus 方式 -最多 64 I/O模塊，距離 6000 英尺以太網(wǎng) -最多 64 I/O模塊，距離與介質有關. RS-232 Port - Modbus I/O Bus ( Interbus) Communication to Distributed I/O ModulesMomentum I/O Module

12、s located near field devicesMomentum Processormounted on I/O ModuleComputerOperator Station17施耐德PLC通訊總線MODBUS PLUS 和FIPIO181. PLC的結構2022/7/2819 簡單的電機起動控制電路采用PLC控制:其外部接線及內部等效電路如圖所示?？蓪LC分成3部分：輸入部分、內部控制電路和輸出部分。2. PLC的工作原理2022/7/2820PLC是采用順序掃描、不斷循環(huán)的方式進行工作的。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個階段，并進行周期性循環(huán)。3. PL

13、C的工作方式21盾構PLC控制系統(tǒng)組成（西門子）主操作室（主站）22盾構機PLC控制系統(tǒng)配置23TBM-PLC控制系統(tǒng)配置圖24盾構PLC控制流程圖25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，西門子WinCC;施耐德的Factrylink; INTOUCH;iFIX;PCVUE；國內的有組態(tài)王;等，還有用戶用C語言和OPC軟件自己開發(fā)的?，F(xiàn)場工控機與辦公室的管理計算機組成局域網(wǎng)，將洞內盾構機的信息傳輸?shù)降孛孓k公室，并儲存起來。操作畫面設定界面：設定盾構對象和控制參數(shù)測量界面：顯示盾構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

14、線形式顯示歷史施工數(shù)據(jù)，可按環(huán)號查詢 報警畫面：及時顯示盾構設備運轉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，并顯示盾構姿態(tài)262728293031323334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TBM主機工作狀態(tài)監(jiān)視、掘進參數(shù)統(tǒng)計分析、歷史數(shù)據(jù)查詢和故障統(tǒng)計，打印輸出掘進報告和有關報表。WDAS具有人機界面友好。顯示信息豐富，歷史數(shù)據(jù)貯量大，故障信息和運行狀態(tài)數(shù)據(jù)保存完整特點。特別是它保存完整的故障信息和運行狀態(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故障診斷的一種補充。WDAS共有12個顯示界面。F1啟動屏，F(xiàn)2TBM參

15、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報警/信息屏，對故障診斷非常有幫助。參數(shù)屏：顯示TBM當前主機的各種運行參數(shù)全視屏：顯示TBM主機各系統(tǒng)的當前的運行狀態(tài)液壓系統(tǒng)屏：顯示TBM液壓系統(tǒng)當前的運行狀態(tài)及壓力溫度、液位等參數(shù)。報警和信息屏：顯示TBM主機的各種故障報警信息和工作狀態(tài)信息，并可通過打印報警報告信息報導查詢TBM以前任何時候的報警信息和工作狀態(tài)信息，各種報警信息和工作狀態(tài)信息都有起止時間，這對診斷故障十分有

16、用。35 在線狀態(tài)監(jiān)視顯示屏- WDAS（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）36PLC筆記本編程器在線實時查詢和故障診斷 大多數(shù)情況下，通過故障顯示界面就能診斷和解決盾構控制系統(tǒng)的絕大部分電氣、液壓故障，但遇到聯(lián)鎖關系復雜它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信息狀態(tài)，分析內部聯(lián)鎖關系，修改和優(yōu)化程序。使用筆記本編程器又可以對PLC程序進行在線監(jiān)控。連接筆記本編程器到PLC上，進入online（在線狀態(tài)）時PLC程序的所有狀態(tài)都將實時反映在編程器上，將故障顯示屏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

17、在子程序和相關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，當發(fā)現(xiàn)程序有問題，需要修改程序，或在查找故障時，需要臨時做一些上處理，（如臨時短接某個條件，強制置位）等，利用編程器可以實現(xiàn)在線修改。編程器對于PLC故障診斷。特別是對于那些無故障顯示，而機器又確實發(fā)生故障的情況，用編程器來診斷非常準確有效。因此，故障顯示屏和筆記本編程器是TBM在線故障診斷的兩個最重要的必不可少的工具。37故障在線實時顯示屏-Magelis PLC的編程控制系統(tǒng)帶有一個故障在線實時顯示

18、屏（Magelis），它可以將TBM各種電氣液壓發(fā)生的故障及時地顯示和記錄下來。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：立即顯示并記錄當前剛發(fā)生的故障信息，并有音響提示可循環(huán)顯示512個故障的歷史記錄，通過翻頁形式來查詢。可循環(huán)顯示當前尚未消除的故障信息監(jiān)視所有通道的實際顯示值可查詢的故障信息內容有：故障的內容，即何種故障故障發(fā)生的時間和消除恢復的時間故障的子程序和行號故障的PLC輸入端口地址，和相應元件的電氣編號模擬量輸入信號的故障通道號等。Magilis是TBM最重要最實用的在線診斷工具，TB

19、M主要電氣、液壓故障都將首先在Magelis中顯示，同樣，當發(fā)生任何電氣、液壓故障時，操作人員首先要查看Magelis記錄。38變頻器在TBM盾構機上的應用常用的主驅動有液壓驅動和電驅動、變頻驅動模式現(xiàn)有TBM盾構主驅動采用變頻驅動的使用情況HK開環(huán)矢量變頻驅動控制模式（穿黃泥水盾構項目）WIRTH閉環(huán)矢量變頻驅動控制模式（引大濟湟雙護盾TBM項目）NFM閉環(huán)矢量變頻驅動控制模式（武漢長江隧道、獅子洋隧道泥水盾構項目等）LOVAT開環(huán)矢量變頻驅動控模式（成都地鐵盾構項目）小松V/F變頻驅動控模式（西安地鐵盾構項目）WIRTH開環(huán)矢量變頻驅動控制模式（大伙房TBM項目）羅賓斯敞開式硬巖掘進機采用

20、開環(huán)矢量變頻驅動控模式（西秦嶺鐵路隧道、重慶地鐵隧道）39HK開環(huán)矢量控制模式（穿黃盾構項目） 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），電機采用ELIN水冷電機，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PROFIBUS DP總線連接10臺變頻器，實現(xiàn)變頻器的控制。以1號電機作為主電機，DP總線從1號變頻器讀取當前扭矩，傳回CPU,PLC程序處理后，通過DP總線同時傳輸給其他9臺變頻器，實現(xiàn)扭矩的控制。40 控制系統(tǒng)采用施奈德系列PLC，變頻器采用ECOWIN變頻器，電機采用ELIN水冷電機，功率2

21、86KW，主回路電壓690V，采用一拖一控制模式。 控制系統(tǒng)通過PROFIBUS DP總線連接6臺變頻器，實現(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，電腦可以實現(xiàn)變頻器參數(shù)的設置及參數(shù)的監(jiān)視功能。 6臺變頻器通過CAN-OPEN數(shù)據(jù)連接，主變頻器安裝旋轉編碼器，主變頻器將扭矩指令傳輸給其余5臺變頻器，實現(xiàn)主從控制。WIRTH變頻驅動控模式（引大濟黃項目） 41 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，電機采用水冷電機，功率為225KW，主回路電壓1000VDC，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

22、，實現(xiàn)變頻器的控制。 通過5兆光纜將6臺變頻器形成內環(huán)，變頻器采用自有主從宏控制模式，實現(xiàn)同步的控制。沒有采用編碼器。 LOVAT變頻驅動控模式（成都地鐵項目） 42 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，采用8臺東芝電機，功率為55KW，主回路電壓380VAC，采用一拖二控制模式。 主驅動系統(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。速度調節(jié)采用有級調速，分5個檔位。至少保證兩臺以上電機運行，刀盤才能轉動。 小松變頻驅動控模式（西安地鐵項目）43V/F控制模式 V/F控制方式的最基本原理是V/f=C的正弦脈寬調制模式，其特點是控制電

23、路結構簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調速要求。 V/F方式在低頻時，由于輸出電壓較低，轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉矩減小。另外，其機械特性終究沒有直流電動機硬，動態(tài)轉矩能力和靜態(tài)調速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化，轉矩響應慢、電動機轉矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。44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控制基礎上的改進方式，該方式可以根據(jù)電機負載自動調整電機的輸出電壓以保證電機磁通的動態(tài)恒定，從而提高電機的轉速精度和低頻帶載功能。 通過PR

24、OFIBUS DP總線連接各臺變頻器，將1號變頻器作為主變頻器，其將1號電機的扭矩通過DP總線傳給PLC，PLC在計算后同時賦予給其他7臺變頻器，從而實現(xiàn)扭矩的協(xié)調的控制，系統(tǒng)設計為無級調速，各臺變頻器的運行情況也通過DP總線返回，各變頻器扭矩情況在人機界面上顯示。 開環(huán)矢量利用電機的滑差特性實現(xiàn)力矩的均衡控制，具有結構簡單，控制、調試維護容易等特點。 開環(huán)矢量充分發(fā)揮了電機本身的所具有的滑差特性。也是目前TBM和盾構變頻驅動的主要模式。45開環(huán)矢量控制模式控制原理開環(huán)矢量控制模式46 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、轉矩控制等對控制性能要求嚴格的使用場合。在

25、該方式下采用的控制傳感器一般是旋轉編碼器，并安裝在被控電動機的軸端。而且閉環(huán)磁通矢量控制方式與開環(huán)方式不同，通常只能采用一拖一方式（即一臺變頻器控制一臺電動機）。 有兩種主從方式：1、采用光纖方式，2、總線方式。系統(tǒng)通過PROFIBUS -DP總線將8臺變頻器連接，做旋轉方向、速度等控制功能及變頻器運行信息的檢測功能，1 （8）號電機作為主電機安裝旋轉編碼器，做速度控制，通過SIMLINK總線連接光纜將1號電機的扭矩傳輸給其他7臺變頻器，做扭矩控制，以達到扭矩一致，實現(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） 47安全保護電路在TBM盾構

26、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48TJB高壓快速插頭49TJB高壓快速插頭50TJB高壓快速插頭51絕緣監(jiān)視和相位保護52TBM盾構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）傾角傳感器旋轉編碼器53TBM盾構機常用傳感器它采用PROFI-BUS總線方式與PLC直接通訊；現(xiàn)場無需調節(jié)。

27、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)將管片機轉到最下方，設置0位，而后設置左右最大轉角限位，然后轉動管片機觀測限位是否合適，可隨時修改。編碼器54TBM盾構機常用傳感器澎潤土流量傳感器是開關量的。只監(jiān)測有無流量即可，可進行簡單調整,不需要設置。因為是流量開關,所以不能顯示流量, 因此

28、關鍵是觀察出渣的效果。澎潤土還和前面氣動閥開的多少有關。澎潤土流量傳感器55TBM盾構機電氣系統(tǒng)維護保養(yǎng)由于振動較大，特別是TBM，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附近和主軸承內外側焊接作業(yè)56TBM盾構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。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地方查起，開始不要考慮的太復雜。57TBM盾構機典型電氣故障判斷和處理典型故障處理

29、：1。秦嶺TBM接地故障。2。磨溝嶺 TBM串電故障。3。廣州S180盾構PLC復位輸入板故障。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PLC擴展板故障6。青海TBM變頻器故障58秦嶺TBM接地故障三月五日上午，在正常掘進中突然出現(xiàn)奇特故障，現(xiàn)象如下：按正常步驟啟動1#9#液壓泵，啟動皮帶機，順次啟動1#8#刀盤驅動主電機，再啟動刀盤旋轉，然后向前推進，至此一切正常，但在刀盤接觸掌子面23分鐘后，兩個主變壓器上的E04主開關跳閘，+E04配電柜斷電，1#2#6#9#泵關閉，E01、+E02配電柜正常，18#主電機正常運轉，但皮帶機停轉，刀盤推進停

30、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： T01 Main Switch +E04 400v Fault；中斷路器Q3M）T02 Main Switch +E04 400v Fault；中斷路器Q6M）Powerpack 1 I-Test Fault；Powerpack 2 I-Test Fault；但隨即按下操作臺上的故障確認按鈕（Acknowledge），即可消除全部故障，重新合上E04主開關，并重復以上正常操作，在接觸巖面23分鐘后重復以上現(xiàn)象。此后三天內，此故障持續(xù)發(fā)生，導致無法掘進。至此，終于確定問題在230v控制電的瞬間失電上，我們認為大致有三種情況：其

31、一電源不穩(wěn)，其二接觸不良，其三瞬間接地。第一步，更換T04并使其改由應急發(fā)電機供電，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線路，未發(fā)現(xiàn)異常；最后聯(lián)想到故障的一個偶然現(xiàn)象，即有時在順次啟動至6#主電機時故障會出現(xiàn)，由于主電機加熱器也由230v控制電供電，猜測是主電機的加熱器回路出現(xiàn)故障，故將此回路取消進行試掘進，結果故障消除，進一步實驗證明，是6#主電機的加熱器回路出現(xiàn)了故障，由于主電機的加熱器位于電機內部，不易拆出檢查，故現(xiàn)場采取將6#主電機加熱器回路暫時斷開的措施，終于在三月七日下午六時恢復掘進，故障解決歷時將近三天。主電機的加熱器回路是如何引發(fā)這個故障的呢？

32、分析認為，在啟動至6#主電機或刀盤接觸到巖面時，電機振動加劇，使出現(xiàn)故障的6#主電機加熱器回路出現(xiàn)瞬間接地，從而230v控制電瞬時失壓，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，結果造成斷路器欠壓脫扣及接觸器失壓動作。但在此有兩個疑問：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”按鈕就不能復位故障，而其它泵則不進行電流檢測，在230v控制電恢復正常后又重啟，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個主電機回路，同樣有電流檢測，為何不出現(xiàn)電流檢測故障而停機呢？

33、我們已知，P1、P2、P6、P9控制回路的接觸器型號為LC1-F185M5，而主電機的接觸器型號為LC1-F630M7與LC1-F400M7（刀盤轉速為5.4 rpm時）及LC1-F500M7（2.7 rpm時），通過查閱Schneider產(chǎn)品技術資料得知，LC1-F185的打開動作時間為715 ms，LC1-F400與LC1-F500為100170ms，LC1-F630為100200ms，這樣如果控制電壓的失壓時間在15100ms之間，就只會令LC1-F185型接觸器打開，而對于LC1-F400和LC1-F630其打開動作尚未開始230v控制電又立即恢復而依然保持閉合，一次回路中依然保持工作

34、電流，這就是8個主電機不停機的原因，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控制電壓進行監(jiān)測，在重現(xiàn)故障時得到了驗證。結束語：在這次故障的排查過程中花去近三天時間，除由于我們經(jīng)驗不足及現(xiàn)場條件不完善（當時無示波器）外，還給我們一個重要啟示，即現(xiàn)場排障時，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。59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。現(xiàn)場技術人員努力仔細查找，經(jīng)過兩個保養(yǎng)班、兩個掘進班排除了故障，恢復了正常掘進。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

35、，掘進班噴完漿后，啟動電機掘進了34cm 突然緊急停機。1#、2#、6#、9#泵電流測試故障停止，主電機未停，在停電機后拉掉4#電機的刀熔開關（因4#離合器冒煙），確認故障后再啟動各泵站，9#泵站電流測試停泵，在確認故障后再啟動9#泵，并轉動刀盤清碴。由于已到交班時間，故停止掘進。保養(yǎng)班接班后，在只啟動各泵站的情況下未發(fā)生異常，而在準備掘進時發(fā)現(xiàn)在啟動泵站和主電機后數(shù)分鐘內，就會由于電流測試故障而停1#、2#、6#、9#泵，導致無法掘進，而且在停止電機后，啟動電機指示燈閃爍。 在分析解決故障時，由啟動電機指示燈閃爍入手，由于正常情況下，停止電機后是不會閃爍的。通過手提電腦聯(lián)機發(fā)現(xiàn)，八個主電機在

36、停止電機后，由PLC模擬量輸入板得到的各電機電流值不回零，并在016A間跳動，由于程序設定電機電流大于5A，即認為此電機已啟動，故導致啟動電機指示燈閃爍。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，疑點集中在測量回路中竄入感應或其它電流上。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，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，而一合閘就會引起故障。雖然暫時排除了故障，但原因及結果的無關性卻引起了更大的疑問。在進一步的分析中發(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

37、時值班人員沒有找到原因，重合閘繼續(xù)掘進，后發(fā)現(xiàn)在E03電容補償柜中，有一組電容的熔斷器爆裂，并導致刀熔開關塑殼熔化下滴在線槽中，將其中數(shù)根控制線熔化并燒結在一起，而其中就有補償電容的接觸器工作電源線和到PLC的主泵站電機電流模擬量輸入控制線。由于外方人員將圖紙上本應該接在控制電230V上的電容接觸器電源接至E01柜內照明線上，而柜內照明又由L103引出，故導致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，在啟動泵站和電機后由于功率因數(shù)降低，電容補償系統(tǒng)自動啟動并陸續(xù)投入工作。在投入到有燒結現(xiàn)象的那路電容時，模擬量輸入控制線受到干擾，PLC受錯誤信息誤導而自動關閉泵站。在分析

38、到故障原因，并與故障現(xiàn)象對應相吻合后，我們斷定故障原因就在這兒，經(jīng)清理并處理導線及導線槽后，故障徹底清除，至此TBM恢復正常掘進。在以上故障解決過程中，我們可以得到三個經(jīng)驗教訓：線路的連接應嚴格按圖進行，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)系不會如此奇怪。）發(fā)生異常現(xiàn)象時，應加強巡視工作，及時發(fā)現(xiàn)問題。（如果在高壓跳閘時及時發(fā)現(xiàn)刀熔開頭損壞并及時處理，不會影響到掘進。）發(fā)生故障時，應盡可能多想多查找，對任何細節(jié)不應輕易放過。（如果不是發(fā)現(xiàn)照明配電柜跳閘，故障的解決還得推遲。）60TBM盾構機典型電氣故障判斷和處理S180盾構PLC復位輸入板非完全損壞故障故障現(xiàn)象：1.CPU模

39、塊顯示故障信號 2.主泵自己亂啟動，亂停止 3.前后輸入的程序對比后發(fā)生變化，增加了一些語句行。（不是真的變化）發(fā)生奇怪故障時重點檢查具有復位輸入的模塊61TBM盾構機典型電氣故障判斷和處理大伙房PLC通訊故障。故障現(xiàn)象：1.通訊中斷，主機無法控制連續(xù)皮帶機2.在連續(xù)皮帶機終端連接不上主機終端對于有通訊的PLC,要重視終端電阻的作用.重視中繼器的檢查62TBM盾構機典型電氣故障判斷和處理S179盾構PL程序非關聯(lián)邏輯故障故障現(xiàn)象：刀盤驅動系統(tǒng)正常啟動，相關聯(lián)器件運轉正常，刀盤無法啟動原因：將螺旋輸送機前艙門開啟限位開關進入主程序 63TBM盾構機常見電氣故障判斷和處理引大濟湟變頻器通訊地址錯誤

40、故障。通訊連接不上，電機無法啟動，后臨時改接主從控制能啟動電機64TBM盾構現(xiàn)場臨時施工用電管理盾構施工供電分類按照施工設備分類1、盾構供電2、配套設備供電按照電壓等級分類1、高壓供電2、低壓供電65TBM盾構現(xiàn)場臨時施工用電管理盾構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66TBM盾構現(xiàn)場臨時施工用電管理1、最佳的供電容量（滿足盾構施工所需的最小總供電容量）2、最佳的供電分配（盾構用電和配套用電負荷中心、箱變容量選擇）3、最少的供電投入（供電報裝費用最節(jié)?。┘s用電的意義67TBM盾構現(xiàn)場臨時施工用電管理根據(jù)盾構實際生產(chǎn)的過程考慮容量，1、不能進行簡單累加的方法。2、對不同的設備采

41、用利用系數(shù)的方法并不是唯一 的依據(jù)。3、結合外部供電條件、盾構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。選擇最佳供電容量68TBM盾構現(xiàn)場臨時施工用電管理例：充電機廠家標注為30KW,按照系數(shù)法，一臺盾 構機配置35T機車兩臺，需充電機3臺，每次一組 三箱電池，充電時間12小時。機車每24小時充電 一次。則充電機的系數(shù)為1.0，供電容量為90kw。實際：充電初期8小時，（180v30v）80A =16.8KW充電后期4小時180v30v）40A =8.4KW如此：實際供電容量為(8x16.8+4x8.4)/12)x3 =42kw考慮無功選擇50kw即可。選擇最佳供電容量69TBM盾構現(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）對地質情況分析盾構用電量減少的部分。南北方氣候差異，變壓器允許過載的部分。選擇最佳供電容量70TBM盾構現(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。短路電流設置，一般按照