例析機(jī)、電、液、PLC在盾構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)故障排除中的綜合應(yīng)用

高瑞蘭

（濟(jì)南市技師學(xué)院，濟(jì)南 250000）

盾構(gòu)機(jī)綜合機(jī)械、電氣、液壓、PLC等多個(gè)學(xué)科技術(shù)為一體的工程裝備，普遍應(yīng)用于地鐵隧道、城市供水、過(guò)江隧道等工程項(xiàng)目。推進(jìn)系統(tǒng)為盾構(gòu)機(jī)提供前進(jìn)動(dòng)力，是盾構(gòu)機(jī)多個(gè)系統(tǒng)中比較重要的系統(tǒng)。

1 盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)

1.1 推進(jìn)系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)

盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)為盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)提供推力，保證盾構(gòu)機(jī)的正常掘進(jìn)。根據(jù)其工作特點(diǎn)，一般采用液壓形式，由液壓泵、推進(jìn)缸、液壓閥、管路附件和控制系統(tǒng)等部分組成。

推進(jìn)缸安裝在中盾密封隔板后部，并沿中盾四周均勻分布，由液壓泵提供高壓油，通過(guò)各種集成閥塊的控制，將整個(gè)盾構(gòu)機(jī)上的推進(jìn)缸均勻分組并進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)姿態(tài)的調(diào)整、糾偏、精確控制的目的，使盾構(gòu)機(jī)依照預(yù)定的軌跡前進(jìn)。

1.2 推進(jìn)系統(tǒng)的工作原理

圖1為某盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)缸布置，推進(jìn)缸Z1～Z32，共有32個(gè)，其中，Z8、Z18、Z24、Z32是帶有位移傳感器的油缸，通過(guò)這四個(gè)推進(jìn)缸可以在主控室中顯示各自代表組的油缸行程。油缸在布置上按雙缸間隔均勻布置，被分配以16個(gè)不同的編號(hào)1～16，按上下左右分為四組，A組包括圓周右方的Z2、Z3、Z4、Z5。圖2詳細(xì)給出了A組推進(jìn)缸控制閥和2號(hào)油缸的回路，B、C、D組油缸的回路和A組相同。

盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中有兩種工作模式：一種是掘進(jìn)模式，另一種是管片拼裝模式。在掘進(jìn)模式下，通過(guò)調(diào)節(jié)電磁比例控制閥TJ100和閥TJ110輸出的電信號(hào)來(lái)控制盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)，通過(guò)閥TJ100可以控制該組油缸的流量，通過(guò)閥TJ110可以控制該組油缸的壓力。在盾構(gòu)機(jī)需要調(diào)節(jié)方向時(shí)，控制閥TJ110在保證該組油缸流量充足的條件下調(diào)節(jié)閥TJ100增加或減小該組油缸的液壓油壓力，從而實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)的方向調(diào)節(jié)；在管片拼裝模式下，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定值向控制閥TJ100和閥TJ120輸出電信號(hào)，通過(guò)閥TJ120增大該組油缸的流量，通過(guò)閥TJ100控制該組油缸的工作壓力。拼裝模式下伸油缸時(shí)三位四通換向閥閥芯在右側(cè)實(shí)現(xiàn)油缸伸出，拼裝模式下縮油缸時(shí)閥TJ403先打開(kāi)將油缸無(wú)桿腔的高壓油泄壓后，閥TJ803和閥TJ145再同時(shí)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)油缸的快速縮回。

圖1 推進(jìn)缸分布圖

圖2 推進(jìn)系統(tǒng)A組原理圖

1.3 推進(jìn)啟動(dòng)條件

推進(jìn)系統(tǒng)啟動(dòng)必須滿足一系列條件，如圖3所示。

2 某盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)故障排查[1-3]

2.1 排除操作不當(dāng)?shù)脑?/h3>

首先要排除操作原因?qū)е鹿收?，查看上位機(jī)有無(wú)報(bào)警記錄，推進(jìn)允許啟動(dòng)條件是否滿足等，例如：輔助系統(tǒng)條件未滿足，上位機(jī)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，鉸接位移等參數(shù)超出推進(jìn)允許范圍。

圖3 推進(jìn)啟動(dòng)條件

2.2 推進(jìn)缸故障排查

2.2.1 具體表現(xiàn)

某盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中，6號(hào)推進(jìn)缸不能伸出，但其余推進(jìn)缸都能正常調(diào)節(jié)伸出。

處理措施：根據(jù)工作原理，首先檢查6號(hào)推進(jìn)缸管路連接是否正常，再根據(jù)原理圖判斷找到相應(yīng)的控制閥塊，然后采用壓力表對(duì)閥塊進(jìn)油進(jìn)行壓力檢測(cè)，檢測(cè)是否有壓力存在，再采用手動(dòng)方式進(jìn)行換向閥換向，若油缸能動(dòng)作，說(shuō)明電氣問(wèn)題，這時(shí)需要找到電氣圖的相應(yīng)問(wèn)題。電氣上主要檢查電磁閥插頭和相關(guān)線路是否有損壞、接觸不良的現(xiàn)象。

2.2.2 故障排除過(guò)程

（1）機(jī)械排查。檢查管路連接正常，排除機(jī)械故障。

（2）液壓排查。用油壓表測(cè)閥塊進(jìn)油壓力正常，通過(guò)手動(dòng)控制電磁換向閥伸出側(cè)閥芯，6號(hào)油缸能夠伸出，排除液壓故障。如圖4和圖5所示，三位四通換向閥的TJ150電磁閥得電為6號(hào)油缸的伸出。

圖4 6號(hào)油缸換向閥

（3）電氣排查。通過(guò)檢查電氣線路，發(fā)現(xiàn)6號(hào)油缸伸出電磁閥指示燈沒(méi)亮，圖6中15-1K1不得電，證明電氣線路或PLC信號(hào)有故障。經(jīng)檢查PLC輸出模塊發(fā)現(xiàn)Q16.0有輸出，說(shuō)明是電氣線路出現(xiàn)了故障，經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查電氣線路，發(fā)現(xiàn)輸出模塊9-6D2的2號(hào)端子接線松動(dòng)。

圖5 6號(hào)油缸伸出電氣圖

圖6 PLC I/O口

PLC I/O口變量如圖7所示，PLC對(duì)應(yīng)I/O口功能如圖8所示。

（4）故障排除。緊固輸出模塊9-6D2的2號(hào)端子接線，故障排除，具體如圖9所示。

4 結(jié)語(yǔ)

圖7 PLC I/O口變量

圖8 PLC對(duì)應(yīng)I/O口功能

綜上所述，盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)用了機(jī)械、液壓流體、電氣、PLC等多種技術(shù)，只有掌握多種相關(guān)學(xué)科知識(shí)并綜合運(yùn)用，才能迅速排除盾構(gòu)機(jī)故障。

圖9 6號(hào)油缸數(shù)字輸出模塊