于穎

摘 要：隨著隧道和地下空間的迅猛發(fā)展，土壓平衡盾構(gòu)機電技術(shù)取得了極大的成就，盾構(gòu)機電系統(tǒng)是機械、電氣、液壓、流體、傳感、信息技術(shù)等的結(jié)合體。它是一種復(fù)雜的、綜合技術(shù)性隧道施工機器。盾構(gòu)施工首先要進行土體挖掘，然后對渣土進行改良并且傳送渣土，接著進行注漿、拼裝管片，最后是進行精確地測量，完善測量系統(tǒng)。因此迫切需要解決盾構(gòu)機電氣系統(tǒng)中的電氣故障問題。文章主要研究土壓平衡盾構(gòu)機電氣系統(tǒng)，并且快速、準確地檢查其中的電氣故障問題，提出相應(yīng)的處理方案。

關(guān)鍵詞：土壓平衡盾構(gòu)機；電氣系統(tǒng)；電氣故障處理

土壓平衡盾構(gòu)是一種在盾構(gòu)密封艙內(nèi)采取刀盤和螺旋輸送的方式，把棄土直接從密封泥土艙直接排出去的結(jié)構(gòu)。這種盾構(gòu)的優(yōu)勢是具有經(jīng)濟實用型，因而得到了廣泛的應(yīng)用和推廣。在研究土壓平衡盾構(gòu)機電氣系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障問題時，要著重研究電氣技術(shù)對盾構(gòu)機施工的重要性，對盾構(gòu)機進行改進，使其能夠正常的運行。

1 盾構(gòu)機的電氣系統(tǒng)

盾構(gòu)機的電氣系統(tǒng)主要由配電系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)組成。配電系統(tǒng)又分為高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)。盾構(gòu)機電氣系統(tǒng)的設(shè)備組成，包括高壓電柜、變壓器、補償電容器、主要動力設(shè)備、電氣控制器件等。

1.1 盾構(gòu)機的高壓供電系統(tǒng)

基于盾構(gòu)機的用電量大、供電距離長，采用的是10kV高壓供電，其中專線也是從10kV高壓開閉所直接提供電力資源的。這種方式最大的優(yōu)勢就是不僅能確保安全供電，也能在盾構(gòu)機故障時，保持機器的正常運作，且不影響施工現(xiàn)場的城市供電系統(tǒng)。

1.2 盾構(gòu)機的低壓系統(tǒng)

提到盾構(gòu)機的低壓系統(tǒng)，就要分析其低壓配電形式、配電保護形式、低壓控制形式。NFM盾構(gòu)機低壓配電系統(tǒng)主要采用的是多線的保護接零方式。其配電保護形式主要是在潮濕且較狹窄的盾構(gòu)施工環(huán)境中，為了防止漏電危機，這種盾構(gòu)機采用的是各個設(shè)備的都與地線相連。盾構(gòu)機要借助電機來進行高速運轉(zhuǎn)，低壓控制主要是對機電起作用。

2 電機控制系統(tǒng)

盾構(gòu)機中電動機的控制方式主要包括啟動控制和調(diào)速控制，還有PLC自動控制系統(tǒng)可以起到輔助的作用。其中啟動控制的主要方法是變頻啟動、星-三角啟動和直接啟動，變頻器啟動和星-三角啟動這兩種控制方式成本較低，容易操作，并且可以達到減少啟動電流的作用。但是一些小型的功率電機都采用直接啟動模式啟動，這樣做主要是為了方便水泵電機的清洗和管片吊裝電機的清潔工作。而調(diào)速控制常常在大量的電動機在工作時使用，主要采用變頻調(diào)速，這種調(diào)速方法廣泛應(yīng)用在盾構(gòu)機的電動機控制系統(tǒng)中，工作原理是通過改變頻率進行調(diào)速。并且遵循一定的調(diào)節(jié)指標。這種調(diào)速方式最大的優(yōu)勢就是可以采用變頻調(diào)速的大容量電動機，產(chǎn)生較大的啟動轉(zhuǎn)矩，促進電動機順利啟動。

3 盾構(gòu)機電氣故障處理方法

對于盾構(gòu)機掘進系統(tǒng)的控制，一般情況下都是采用機器智能控制的方法，所以機器設(shè)備上的傳感器、電磁閥等電子元件比較多，產(chǎn)生的線路很多，連接起來也很復(fù)雜，電氣設(shè)備繁多。所以一旦出現(xiàn)電器故障就要從整體上去解決問題。

3.1 解決問題的原則

一般要按照先簡后繁、從內(nèi)到外，正確的操作步驟應(yīng)該是先檢查上面的，再檢查外部線路。但是PLC程序的問題比較少，所以對于電氣故障要從最容易著手的地方開始檢查，當外部出現(xiàn)的故障點都被排除后，再來著重解決PLC的問題。

3.2 常見的故障和運用的排除方法

3.2.1 電氣元器損壞。電氣元件的損壞主要包括傳感器、接觸器和電磁閥的故障和損害。比如在2011年10月20日，出現(xiàn)的故障是盾構(gòu)停機半天，但是當重啟機器時準備掘進時，所有的準備工作都做好了，按動了推進的啟動按鈕，這臺機器上的所有油泵電機和刀盤電機出現(xiàn)故障，不能正常運轉(zhuǎn)，報警界面顯示的是控制ELB跳閘，就是操作電路漏電導(dǎo)致機器自動短路，然后引起斷路器的跳閘。

正常的反應(yīng)是先去MP柜合閘，合閘后然后重啟盾構(gòu)機，但是正確的方式應(yīng)該是先檢查線路，發(fā)現(xiàn)電纜破損的問題時再考慮控制推進油缸的電磁閥的故障問題，對于這些電磁閥塊，我們要從上到下，從左到右依次檢查，當檢查到下面的一組電磁閥時，發(fā)現(xiàn)這個電池閥被水浸泡了。先分析原因，然后組織專業(yè)的人士將水吸干，然后再將這些電磁閥拆卸下來，用用電吹風(fēng)吹干重新裝上，重新啟動系統(tǒng)，恢復(fù)正常。

3.2.2 連接線路出現(xiàn)故障。如果電氣元件跟模塊之間連接，或者是斷網(wǎng)，電路接觸不良或者是短路都會阻礙通信，導(dǎo)致無法把信號傳到PLC的數(shù)據(jù)處理模塊中。我們來看一個案例。2014年9月1日，故障是：在機器推進過程中，盾構(gòu)機突然停止，出現(xiàn)了顯示省配線裝置異常的界面，也就是通訊模塊連接出現(xiàn)了故障。

具體操作方法是，先看操作說明書上的相關(guān)提示，然后再打開有省配線的調(diào)試的信息，可以發(fā)現(xiàn)在MP柜和第二節(jié)臺車上的JBK電器柜內(nèi)，其PLC模塊出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。首先需要對線路進行初步的檢查，采用萬用表檢查接頭處，發(fā)現(xiàn)沒有問題后，再對各個模塊進行檢查，排除這方面的問題后，再查閱廠家和技術(shù)人員方面的資料，得到的信息是更換通信電纜，換了電纜之后，一切恢復(fù)了正常。事后分析原因，有可能是通信電纜的故障，特別是電纜屏蔽層遭到損壞，不能正常運行，所以通信電纜和強電電纜交錯在一起，信號受到了電磁的影響。

4 提出建議和對策

4.1 我們在進行盾構(gòu)機的維修工作時，應(yīng)該要了解它的工作原理和相關(guān)部分之間的密切聯(lián)系，還有了解設(shè)備中各個零部件的作用。只用熟悉機器的構(gòu)造和工作原理，才能有效的解決機器故障問題。

4.2 要堅持“先思考，再動手修理”的原則，在機器出現(xiàn)故障后，應(yīng)該仔細檢查設(shè)備，查清楚是哪里出了問題，是不是機械、液壓造成的問題。不能盲目進行修理。要找到問題的根源后再動手，以免惡化問題。

4.3 維修設(shè)備時應(yīng)該堅持從外到內(nèi)，首先檢查電線有沒有損壞、脫落、水泡。這些都是可以用肉眼觀察到的問題，但是往往最容易被忽視。

4.4 其他設(shè)備的日常維修和保養(yǎng)工作也非常重要，采取正確的保養(yǎng)方法可以保證設(shè)備的壽命，減少設(shè)備故障發(fā)生的機率，增加生產(chǎn)的效益。同時如果在環(huán)境狹窄、潮濕的施工地方，還要注意電氣設(shè)備的防潮、防水。

4.5 設(shè)備出先故障后還要做好相應(yīng)的記錄，時間、故障問題、解決方法、解決效果等等這些全都要記錄在案。以后如果遇到類似的問題，還可以再看看記錄，這樣可以快速解決問題，調(diào)高效率。也可以給維修人員提供一個切實可行的依據(jù)，減少時間和精力的消耗。

5 結(jié)束語

盾構(gòu)機上面的電氣連接和控制系統(tǒng)很重要，做好這方面的維修工作也很重要，作為盾構(gòu)機使用單位電氣技術(shù)人員，需要具備專業(yè)的素養(yǎng)和技能，通過對機械設(shè)備的仔細觀察，在出現(xiàn)故障后，按照程序逐一排查，謹慎處理問題，并且加強對盾構(gòu)機電氣系統(tǒng)核心的控制部分的實踐和學(xué)習(xí)，運用先進的技術(shù)，周密的思維，準確，快速的找出故障并且進行處理。

參考文獻

[1]李明鍔.土壓平衡盾構(gòu)機電氣系統(tǒng)概述及電氣故障處理方法與心得[J].城市建設(shè)理論研究，2014.

[2]莊慶華.NFM盾構(gòu)機的電氣組成及故障排除方法[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2012.

[3]王穎.NTU039土壓平衡盾構(gòu)機結(jié)構(gòu)與分系統(tǒng)功能分析[J].機器人技術(shù)與應(yīng)用，2013.

[4]吳玉鵬，蔡啟仲，湯堯.土壓平衡盾構(gòu)機電氣安全保護應(yīng)用分析[J].廣西工學(xué)院學(xué)報，2011.