上海隧道工程有限公司机械制造分公司上海200137
摘要：众所周知，盾构机是施工当场的临时用电设备之一，其具备负载多并且功率大，工作时电量大；电压等级多且复杂；配电质量要求高等特点，在施工中使用要求很高。
关键词：盾构机电气系统；调试；故障；解决方法
1盾构机电气系统
1.1盾构机
现阶段，盾构机业已是汇聚机电技术、液压技术、自动控制技术于一体的综合性机械设备，能够对土体进行开挖、切削、输送支护等作业。这种技术具有一定的先进性、庞大性特点。盾构机主要由机械系统、液压系统、电气系统3个部分组成。机械系统主要包括刀盘、盾体、连接桥、台车等硬件组成部分，是整个系统的骨架支撑；液压系统组是指泵站、油缸、马达、管路等设备，给整台设备提供动力来源与传动；电气系统通过PLC可编程控制技术的使用，可以保证系统运行的稳定性。但是，在盾构机设备使用的过程中，由于盾构机用电设备较多，用电量大，工况复杂，在作业中如果不能注意排查隐患，会增加作业风险，使电气系统的运行发生故障。
1.2盾构机电气系统的组成
盾构机电气系统包括高压供电系统、低压配电系统、传感系统以及PLC控制系统等。设备外部提供的10kV高压供电通过高压电缆沿着隧道传送到台车的变压器上，通过主变压器降为400V供设备使用。经过变压器产生的低压供电分别供给泵站、电源柜、变频柜和各控制柜使用。可编程逻辑控制器（PLC）作为整台设备的大脑核心安装在主控室中，安装在设备各部分的传感器将监测到的情况实时传送到PLC中，PLC通过读取分析各部分传来的信号，一方面传送到主控室操作界面供操作人员处理，另一方面接收操作人员的指令，控制盾构机的掘进拼装。设备各处的控制柜作为PLC控制分站，通过通信线和PLC连接，并且连接传感器和执行机构象电磁阀等，控制局部的设备动作。传感系统由传感器、编码器和接近开关等感应设备组成，能够检测油缸压力、管路流量、执行机构的角度和位置等，为PLC控制运算提供准确的数据。
2盾构电气调试思路
（1）盾构机的动力电源由地面10KV高压电缆接至盾构机的后部台车上，送高压电之前应保证盾构机上所有用电设备闸处于断开状态，在专业电气工程师检查确认后由地面高压电工进行高压送电操作，高压送电完成后应检查设备是否有相序检测报警。如有相序检测报警需要进行倒相操作，地面高压电工应断开高压电源，把此路高压的手车摇出并合上地刀。然后进行线序倒换作业，倒换其中任意两条线的顺序即可改变相序的状态。倒换线序完成后即可按送电步骤操作重新进行高压送电。（2）参数设置：该阶段的参数设置主要指电力参数仪设置、补偿控制器设置、断路器参数设置等动力系统的参数设置。通电后，电力参数仪、补偿控制器的设置依据要求设置即可。（3）低压送电及电机旋转方向检查低压主电源送电前检查急停按钮是否按下，确认主电源后端的所有负载断开后方可进行合闸操作。当所有电机相间电阻平衡测试及对地绝缘测试通过后即可对其负载送电，避免调试时启动电机出现危险。送电后点动启动电机观察电机的旋转方向是否正确，正确状态为面向风扇观察顺时针旋转，反之应调换线序使电机旋转方向正确。（4）安装PLC程序。常规盾构机一般使用PLC进行控制。以中铁装备集团盾构机为例。盾构机主机控制系统采用主从和上位机。上位机为墙面式工控机组成的基于工业以太网协议的计算机局域网络，主控制系统是以SiemensS7-400为主站的可编程控制器系统。（5）打通PLC通讯回路。检查通讯回路线路无误后，将所有通讯模块地址按图纸所给地址设置拨好，再给所有PLC模块和倍福模块送电开始通讯。（6）运行各个系统，检验其功能。包括刀盘驱动系统，推进系统，管片拼装机和管片输送系统，铰接缸系统，螺旋输送机、皮带输送机系统，泡沫和膨润土系统，盾尾密封系统，同步注浆系统，集中自动润滑系统，冷却系统，仿形刀系统等。（7）调速控制盾构机中大量的电动机在工作时需要进行调速，如盾构机刀盘驱动电机和推进机构电机需要根据推进速度进行调速，泥水式平衡盾构机中的螺旋输送机需要根据泥水压力进行调速，土压平衡式盾构机的胶带运输机需要根据掘进速度进行调速，这些设备通常采用双极调速电机或性能优异的变频调速。双极调速通过改变电动机的极对数来改变电动机转速，一般用于地质差异较小地区的小直径盾构机刀盘驱动系统；变频调速广泛应用于盾构机的电动机控制系统，它通过改变频率进行调速，根据需要调节的指标来改变频率，由于采用变频调速的大容量电动机能够产生较大的启动转矩，变频调速还解决了电动机的启动问题。
3盾构机电气系统故障及排除方法
3.1元器件故障及排查方法
首先，在盾构机电气系统中的继电器发生故障，接触器的元件损坏或是烧掉，系统无法正常启动电机或输出信号。在排查中，可以观察电磁线圈上电压继电器的运行状态，检查系统失电之后继电器是否复位。当线圈上加电时，观察触点是否接通良好。其次，在传感器以及电磁阀等元器件发生故障时，由于电流较小，发生隐患时不容易检查，针对这种故障，需要采用排除方法，检修人员需要将传感器接到其他相同工作的传感器接口上，如果传感器正常运行，再将其接回到该接口，观察是否正常，如果不能正常工作，则判定传感器接口问题，需要对接口进行更换，之后按照上述排除方法，进行传感器线路故障的检修。以某型拼装机的故障检测为例，检查内容包括以下几点：第一，控制拼装机平移油缸以及提升油缸运动时，检查电磁阀是否正常；第二，操作手柄时检查报警指示灯是否正常，通过对这些项目的检查可以发现，系统的无线发射、接收信号等是否处于正常运行状态。第三，将遥控器拆开之后发现，系统中控制前后及提升的操作手柄上2个弹簧与电路接触板接触是否正常。
3.2参数及程序问题
当电气线路与元器件等外部可能出现的故障点都排除后，如果问题任然得不到解决，就要考虑PLC程序或者放大版参数等可能出现的问题。在调试中铁XXX号盾构机过程中，调试人员在对螺旋输送机进行调试过程中发现，该台螺旋输送机最高转速只能达到5转/分钟，与设计值25转/分钟相差很大。经检测，螺旋输送机的外部线路及元器件等故障点都无问题，然后检测液压阀组连接方式，也没有问题，PLC的输入输出信号正常。后来通过检测螺旋输送机放大版参数，发现该放大版参数的输出电流过小，于是修改放大版参数，重新检测，螺旋输送机转速达到了调试要求。
3.3盾构机电气系统的保养措施
在盾构机系统实际运行的过程中，其保养方案主要针对机械液压方面。对于这种方案而言，电气系统维护及保养中的工作量小，缺少及时有效的维护，当电气系统运行中出现问题，检查难度较高，无法满足盾构机电气系统运行的稳定性。因此，盾构机电气系统维护人员，应该加强对电气图纸的学习理解，并且应该针对设备的使用状况进行系统的日常维护，维护工作包括：第一，检查控柜的冷却系统；第二，关闭所有电柜门；第三，检查流量计、传感器的工作状况；第四，检查容易损坏的器件运行状况；第五，检查控制面板、充电器等设备的运行状况。通过电气系统维护及保养工作的完善，可以保证盾构机电气系统运行的稳定性，避免工程施工中系统运行安全隐患问题的出现。
结语
综上所述，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，针对常见的故障的解决办法进行了分析，从而人保证了在实际调试过程中对于常见的故障能够快速的进行处理。
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.