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盾构机始发阶段电气系统调试及常见故障与解决方法

发表时间：2020/8/7 来源：《基层建设》2020年第10期作者：刘乐天

[导读] 摘要：近年来，随着中国城镇化率的不断提高，尤其是北上广深及一些新晋一线城市，轨道交通、电力、水力等工程迎来了爆发式的发展，在这些工程施工中，使用最多的施工方法为盾构法。

        北京市政建设集团有限责任公司第二工程处北京市 100020
        摘要：近年来，随着中国城镇化率的不断提高，尤其是北上广深及一些新晋一线城市，轨道交通、电力、水力等工程迎来了爆发式的发展，在这些工程施工中，使用最多的施工方法为盾构法。盾构法施工需要用到一种大型的隧道挖掘机械——盾构机。盾构机是集机、电、液、控等多种学科技术于一体，专门用于隧道工程开挖的技术密集型设备。盾构机在隧道掘进过程中各个系统能否正常运转直接影响工程的施工进度及隧道的成型质量。因此，在隧道掘进过程中快速、准确的找出盾构机产生故障的原因并加以解决，将有助于提高工程的质量及施工进度。本论文以北京地铁16号线18标工程木木区间隧道盾构法施工为例，从电气控制方面论述了盾构机电气控制系统的组成、调试及盾构机掘进过程中常见的一些故障及解决方法。
        关键词：盾构机；电气系统；常见故障；排除技术
        引言
        盾构机是一种自动化程度较高的隧道挖掘设备，能够使隧道一次成型，并且能规避一些不利因素对隧道施工造成的不利影响，包括自然因素和人为因素等。盾构机电气系统主要包括高压供电系统、低压供配电系统、工业控制系统、传感系统、通信系统等等。尤其是盾构机始发阶段的电气系统调试的细化程度，将直接影响盾构机后续掘进时的运行状态；盾构机始发阶段电气系统如果进行了深层次、精细化的调试，将会大大降低盾构机正常掘进时的故障发生率，有利于工程施工进度及质量的提高。
        一、工程概况
        北京地铁16号线18标工程木樨地站~木达区间盾构接收井（不含）隧道自木樨地站南端（右K8+571.592）出发，依次穿越木樨地立交桥桩基、永定河引水渠，沿规划三里河南延路向南敷设，经过莲花池东路、地下直径线、京九铁路到达木达区间盾构接收井北端（右K9+937.300）。区间右线长1363.052m、左线长1360.680m，区间隧道左、右线线间距为12～17.2m，覆土厚为20～23.3m，区间纵坡为一字坡，最大坡度为3.880‰，区间主要穿越地层为强风化砾岩⑬及强风化泥岩⑬1，区间采用盾构法施工。
        工程采用φ6560土压平衡盾构机，开挖直径φ6590，刀盘扭矩8284KN•M（α=29.3），总推力50000KN，最大推速90mm/min。木木区间地质分布如下图1-1所示。

                      图1-1 木木区间地质分布
        二、盾构机电气系统组成
        盾构机是集机械、电气、液压、测量、通信技术于一体的综合性隧道挖掘设备，能够对土体进行开挖、切削、输送支护等作业。盾构机主要由机械、液压、电气三大系统组成。机械系统主要包括刀盘、盾体、设备桥、后配套台车等构件组成，是盾构机的骨架支撑；液压系统主要由液压油箱、液压泵、液压控制元件、液压执行元件、管路等元件组成，根据设计要求，上述液压元件可以组成不同功能的液压回路，给盾构机提供运行的动力。
        三、盾构机电气系统故障及排除方法
        3.1参数及程序错误引起的故障
        木木区间左线盾构机在始发调试时螺旋机出现了下面的现象。盾构司机在进行螺旋机运行操作时发现螺旋输送机的最高转速只能调到12转/min，现场实际运行结果与设计值25转/min存在着较大差异，这种现象如果不解决就会造成盾构机正常掘进时螺旋机不能正常出土且推进系统推速缓慢，直接影响隧道的施工进度。针对上述现象，我经过对螺旋机系统电路、油路工作时各组件的工作状态进行检查记录，并对照图纸及逻辑表上描述的螺旋机系统工作时动作原理进行研究分析找到问题产生的原因是控制螺旋机转速的比列放大器参数设置错误导致了螺旋机液压泵无法进行变量调节引起了上述现象。
        分析过程及解决方法如下：在盾构机司机室人机界面上调整螺旋机转速的是一个开度按钮，可以在1%~100%之间任意调节，相应的比例阀器会接收到0~10V的模拟量信号，经过放大器的转换会给螺旋机液压泵输送0~2A的电流，0~2A的电流与1%~100%调节按钮形成一个对应的线性关系，简单的可以表述为y=Kx，y的取值范围为0~2A，x的取值范围为1%~100%。我用万用表实际测量比例放大器输出电流时，当开度调到50%时对应的电流输出为500mA，但实际所需要的电流为1000mA，这就相当于在设定开度一定的情况下，比例放大器实际输出的电流比设计所需要的电流少了1/2，这直接造成了螺旋机实际转速与设计转速相比减少了一半，鉴于这种情况我通过边用万用表测量比例放大器的输出电流，边调节比例放大器的斜率K，使比例放大器的输入和输出实现合理的匹配，成功的解决了上述问题。比例放大器的输入及输出电路图、比例放大器的斜率分析图分别如下图3-1、3-2所示。

图3-1 比例放大器的输入及输出电路图

             图3-2 比例放大器的斜率分析图
        四、盾构机部分系统的维护要点
        4.1主驱动系统的维护
        盾构机作为一种较为高端的施工机械，其在运行过程中主要依托于主驱动系统。在主驱动系统中包括主轴承及部分机械配件。在对主驱动系统进行维护时，要关注主轴承的密封是否良好，基于实践经验可知，在对盾构机进行使用后，经过一段时间会出现坑槽。坑槽的出现主要是由于长时间的使用，使得主轴承的VD密封唇口及渣土与密封衬套摩擦时间增多，从而会导致唇形密封在衬套圆周方向磨出坑槽。坑槽的深浅不一致，在对其进行处理时，要意识到坑槽对主轴承密封性的影响，如果不能及时地控制和处理坑槽，严重的话会导致主轴承腔室齿轮油泄漏或是进入渣土，并最终对主轴承造成损害，影响盾构机的正常运行。对坑槽进行处理，可以在日常维护过程中对衬套进行相应的调整，必要时需要盾构机的维护人员及时地更换密封件和密封衬套。主驱动VD密封所在位置如下图4-1所示。

                  图4-1 主驱动VD密封所在位置
        结语
        综上，本文重点对盾构机电气系统的调试过程进行了详细的介绍，针对常见的故障的产生原因和解决办法进行了详细分析，从而保证了在实际调试过程中对于常见的电气故障能够快速的进行处理，有一定的指导意义。
        参考文献：
        [1]王刚.盾构电气组成系统及常见故障的解决[J].建筑机械化，2013（02）：73-75.
        [2]马利.浅谈盾构机电气系统及故障处理[J].建筑工程技术与设计，2015.
        [3]高瑞兰.例析机、电、液、PLC在盾构推进系统故障排除中的综合应用[J].现代制造技术与装备，2018（9）：98-101.
        [4]李侃闻，江帆，葛建强.浅论盾构始发前项目监理部应当做好的一些预控工作[J].建设监理，2016（4）：61-63.