1、盾构电气组成系统及常见故障的解决摘要：盾构机作为集机、电、液于一体的综合性大型的工程机械，其主要系统由电气部分组成。电气系统一旦出现故障，就会导致整体机构不能工作。因此必须采取一定的解决措施，在故障出现后及时制定方案进行处理。本文分析了盾构机电气系统的组成，并提出盾构机电气系统故障的解决措施，望对提高设备完好率有所帮助。 关键词：盾构；电气系统；故障 中图分类号：TU976+.1 文献标识码：A 一、盾构机电气系统的组成 盾构机的电气系统主要分为配电系统、自动控制系统，配电系统又分为高压、低压系统。 （一）高压供配电 由于盾构机整机负荷较大，因此盾构机采用高压 10KV 供电。为保证盾构机连续
2、掘进，采用 100m 高压软电缆和高压电缆卷筒实现连续不间断供电。 （二）变压器 TBM 及盾构机常用的变压器有波纹密封油浸式和干式变压器两种。油浸式变压器具有体积小、价格低等优点，但其维护不便；而干式变压器维护方便，过载能力强，但体积大、价格贵。因此目前一般常见的是盾构机采用的是全密封油浸式变压器，它使变压器内部与大气隔离，防止油的劣化和绝缘受潮，增强了运行的可靠性。TBM 采用的是干式变压器。 （三）软启动器 功率较大的电动机直接启动时有较大的冲击电流，为了避免启动电流对电网的冲击，对大功率的电动机采用软启动器启动，中小功率的电机采用星三角启动或直接采用启动方式。 （四）补偿电容器 采用补
3、偿电容器在低压端集中补偿的方法，利用无功功率自动补偿控制器对无功功率进行自动补偿，它实时监测系统的功率因数，通过控制接触器切换电容组达到动态补偿功率因数的目的。补偿后的功率因数不低于 0.9。 （五）主要动力设备 盾构机上面的主要动力设备有盾构推进油缸、刀盘、拼装机、螺旋机、皮带机、砂浆搅拌机、超挖刀、盾尾密封、润滑设备、冷却设备、管片吊装设备等。 （六）电气控制器件 盾构机上面的电气控制器件主要有隔离开关、断路器、接触器、PLC主控模块、PLC 输入输出模块比例放大模块、模拟输出模块等。 PLC 可偏程控制系统具有系统功能强、可靠性高、抗震性能好、编程容易、修改方便、扩充维修容易等一系列优点
4、。 采用 PLC 可编控制系统的特点是 TBM 盾构机上所有传感器和控制信号都输入到 PLC，所有输出信号都由 PLC 发出的,方便建立各种连锁关系。因此 PLC 可编控制器是掘进机的控制中枢,是掘进机的大脑和心脏。 目前常用的 PLC 有西门子和施耐德以及三菱。西门子 PLC 系列有 S7-200S7-300S7-400 三个系列，盾构机常用的是高档 S7-400 系列;施耐德PLC 有 MODICOMPREMIUMMUMENTUM 系列。这有一个习惯问题：海瑞克盾构全部用的是西门子，维尔特用的全是施耐德，日系盾构多用三菱 Q 系列。 。西门子常用的 PLC 编程软件是 STEP7；西门子常
5、用的组态软件是WINCC；施耐德常用的 PLC 编程软件是 PL7 和 UNITY；日系盾构机编程软件为 GX Developer。 二、盾构电气组成系统及常见故障的解决 （一）电气元器件损坏 电气元器件，比如传感器和电磁阀会出现故障，如损坏或者烧掉，导致不能正常工作。 电气元器件损坏的处理方法： 当电气元器件出现故障时，屏幕会显示异常，比如盾尾油脂量程为2MPa 的压力传感器出现问题时，屏幕就会显示盾尾油脂的压力传感器读数为-2MPa。此类问题的处理可以采取排除法：将传感器接到相同工作的传感器接口（此接口处应工作正常） ，如果传感器正常工作，再将其他正常工作的传感器接到出现故障的接口，观察是
6、否正常工作，如果不能正常工作即可判定为传感器接口出现问题；依次类推，再排除传输线路的故障以及显示器接口后，即可准确快色的找出电气元件的哪个部位出现问题，若元件或者接头损坏就必须进行更换。 （二）电机不能启动 某三菱盾构机在进行刀盘电机逐个调试的时候发现 1，3 号电机不能启动。 1、故障查处过程 1）检查刀盘工作情况 10 台刀盘电机分别由 10 台东芝变频器进行控制，控制信号通过操作室的操作面板和触摸屏传给操作盘 PLC，然后传给动力盘 PLC，再传给变频器盘 PLC，最后传给变频器。启动 1 号电机时，变频器控制屏上显示 0.0，输出端没有电压输出，这表明故障原因并不在刀盘电机本身，为了充
7、分的证明这一点，把 1 号电机接到 5 号变频器下，启动 5 号变频器，发现刀盘工作正常。 2）PLC 程序监控当启动 1 号电机时，1 号电机的启动信号、正反转信号和速度信号均已经到达变频器控制 PLC，并且都输出正常。在变频器处测试其输人的信号，发现启动电机时，电机的启动信号、正反转信号也均到达。其速度控制信号的传输如图 1。由于其速度信号由 8 芯网络线进行传输，所以不便直接测试，只能用 1 号变频器的速度控制线控制 5号变频器，测试结果表明 5 号电机能正常工作，这证明信号传输线没问题。 3）拆开控制面板检查启动 1 号电机时，变频器控制屏上显示 0.0，输出端没有电压输出，这说明变频
8、器已经启动，但因没有速度指令而没有开始运转。问题一定在于速度信号在从控制面板到变频器 CPU 的传输过程中丢失。拆开控制面板发现，控制面板的信号接收部分被烧黑，部分电子元件已经损坏。换掉控制面板就解决了问题。由此可知：解决这类故障的关键在于结合图纸、程序和实际故障状况，排除其他因素的干扰，尽可能采取办法缩小故障的可能发生范围，最后将故障确定在某个点上。 变频器速度控制信号传输网络释义图 （三）刀盘电机故障红灯常亮 某海瑞克盾构机刀盘电机故障红灯一闪一闪或常亮，起动电机根本没有反应。故障灯一闪一闪的原因是显示电机过热，亮红灯报警，若常亮红灯，则是电机断路开关未合上，或因为电机过流而跳闸。 处理方
9、法：对红灯一闪一闪的情况，可能是热保护继电器故障或线路故障，则更换好的热保护继电器、且检查好线路，也可能是电机真的过热，则要找出电机发热的真正原因且采取相应的措施。若常亮红灯，如果是忘记将断路开关合上，则合上断路开关即可，若是因为过流保护跳闸，则应先检查断路开关设定的过流保护值是否合理，若设置偏小，则调至适当电流保护值，若设置没有问题，则需检查动力回路是否有短路现象，电机工作是否正常（绝缘老化、线圈烧坏等） 。 （四）线路故障 某海瑞克盾构机刀盘电机起动快要完成，即将进行星三角转换时突然停止。可能故障有两个，其一，如图 2 中星三角转换时间的设定值超过了图 3 中 T30 的设定值，其二，如主
10、接触器 1K6 在转角的瞬间，其常开触点本应吸合但没有吸合或线路故障导致电机正常工作信号 I53.6 (BETR)没有输入，导致电机 1 的 FG2 实参逻辑为 0，因而 PLC 系统没有输出，即没有图 2 中 2K2 的系统输出。 处理方法：对第一种故障，则要适当调节延时继电器的时间，使其与 PLC 系统设定的时间，即图 3 中 T30 的设定值相等或稍小一点。对第二种故障，则要检查主接触器 1K6 的常开触点在吸合时是否能接触良好或线路是否正常。 图 2 图 3 三、盾构机故障的预防 通过上面的案例我们可以看到：（1）我们对于盾构机要加强维修和日常维护，为此，首先要熟悉它的工作原理和电气、
11、液压、机械之间的关联情况，以及设备各系统中各个零部件所起的作用，只有这样才能快速准确地解决问题。 （2）维修设备应遵循先“看”后“想”再“动手”的原则，机器出现故障时首先要看清楚是什么故障，是否是因为机械、液压或其他部分原因造成的，不要盲目动手，以免影响维修速度甚至将问题扩大化，找到问题根源后再动手。这样往往可以达到是事半功倍的效果。 （3）维修设备时应先外后内，首先检查电线是否破皮、断裂、脱落等明显问题，往往简单明显的问题最容易被忽视。 （4）设备问题解决后最好做个详细记录（见附表 1）：什么问题；维修过程及结果。以后再遇到同样问题看一看记录，可以节约时间提高效率。也可以使其他维修技术人员单独排除故障时有据可依，少走弯路。 （5）另外设备的日常维护、保养也相当重要，正确到位的保养可以降低设备的故障率、提高设备使用寿命进而增产增效。 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). 2樊彬彬.基于专家知识的盾构故障诊断系统研制D. 上海大学：机械制造及其自动化,2008.
