盾構(gòu)機(jī)刀盤系統(tǒng)的控制及故障診斷分析

李杰

摘要：當(dāng)前，對城市地下進(jìn)行開發(fā)或者在隧道進(jìn)行施工的過程當(dāng)中，運(yùn)用的重要的挖掘工具就是盾構(gòu)機(jī)。在國內(nèi)進(jìn)行隧道施工的過程當(dāng)中，盾構(gòu)機(jī)的使用也越來越廣泛。當(dāng)前國內(nèi)在設(shè)計盾構(gòu)機(jī)控制系統(tǒng)的過程當(dāng)中，還需要不斷的進(jìn)行完善。在盾構(gòu)機(jī)組成的各系統(tǒng)中，刀盤系統(tǒng)是一項重要的組成部分。

關(guān)鍵詞：挖掘工具;盾構(gòu)機(jī);刀盤電氣系統(tǒng)

一、前言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，人們的生活水平正在不斷的提高，城市人口變得就越來越多，但是人們生活的空間有限，所以越來越多的人開始關(guān)注地下空間的開發(fā)利用，進(jìn)而不斷的推動了地下開發(fā)方法的發(fā)展。在對地下空間進(jìn)行開發(fā)的過程當(dāng)中，使用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工可以將施工效率進(jìn)行有效的提升。

二、故障診斷研究的現(xiàn)狀

國外在對設(shè)備的故障進(jìn)行研究的過程當(dāng)中，已經(jīng)經(jīng)歷了半個世紀(jì)。針對故障診斷技術(shù)來說，美國在這方面技術(shù)相對比較先進(jìn)。這些設(shè)計可以保證設(shè)備在運(yùn)行的過程當(dāng)中的可靠性以及安全性。美國還設(shè)計以及研發(fā)了M6000等產(chǎn)品，在實際施工的過程當(dāng)中，應(yīng)用的也很廣泛。英國以及瑞典等國家對于相關(guān)設(shè)備都有一定的研究，并且這些設(shè)備在國際上都存在一定的影響。國內(nèi)在設(shè)備開展故障診斷工作方面，和外國相比起步較晚，但是當(dāng)前國內(nèi)這方面的技術(shù)已經(jīng)有一些進(jìn)展了。比如說國內(nèi)智能檢測系統(tǒng)在石化以及航空等方面都已經(jīng)進(jìn)行了應(yīng)用，智能系統(tǒng)可以對故障進(jìn)行快速診斷。當(dāng)前國內(nèi)外在對設(shè)備進(jìn)行故障診斷的過程當(dāng)中，一般是對故障樹以及貝葉斯網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行應(yīng)用。在國外，研究盾構(gòu)機(jī)的狀態(tài)檢測以及故障診斷技術(shù)時起步較早，而且在最開始使用的方式比較傳統(tǒng)，現(xiàn)在慢慢的變得智能化，一般是對盾構(gòu)機(jī)的相關(guān)性能以及施工方面的一些決策以及相關(guān)特點進(jìn)行分析和研究。外國的一些盾構(gòu)檢測技術(shù)一般只是針對于某些型號的盾構(gòu)機(jī)來應(yīng)用的，在國內(nèi)的盾構(gòu)機(jī)當(dāng)中很難對其進(jìn)行應(yīng)用。如果想要將器械的安全性以及可靠性和正常的維護(hù)運(yùn)行進(jìn)行保證，那么關(guān)鍵方法就是保證盾構(gòu)機(jī)當(dāng)中電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

當(dāng)前，不管是國內(nèi)還是在國外，如果盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)一些電氣故障問題，那么在對其進(jìn)行故障診斷的過程當(dāng)中，使用的方法相對來說比較傳統(tǒng)。之后在診斷盾構(gòu)機(jī)的電氣故障的過程當(dāng)中，一般是對上位機(jī)當(dāng)中的一些傳感設(shè)施進(jìn)行應(yīng)用，對設(shè)備進(jìn)行檢測。如果設(shè)備發(fā)生相關(guān)的故障問題，那么需要應(yīng)用人工經(jīng)驗，對設(shè)備的故障進(jìn)行逐步的檢查，但是其中存在一些故障，在上位機(jī)當(dāng)中并沒有辦法進(jìn)行顯示，這樣就沒有辦法對設(shè)備進(jìn)行一些全面的診斷。在對傳統(tǒng)的經(jīng)驗方法進(jìn)行應(yīng)用的過程當(dāng)中，應(yīng)該遵循“先簡后繁，由外而內(nèi)”的原則，應(yīng)該先對電線以及電源進(jìn)行檢查，之后在對外部的線路進(jìn)行檢查，比方說短路或者斷路以及接觸不良的問題等。采用這種傳統(tǒng)的檢測方式，大多是在故障發(fā)生之后才對其進(jìn)行診斷，損耗大量的人力物力以及財力。

三、盾構(gòu)機(jī)刀盤系統(tǒng)的主要組成部分

（一）盾構(gòu)機(jī)的工作方式

一般來說，外部供電是盾構(gòu)機(jī)的主要動力來源。在有效的進(jìn)行隧道掘進(jìn)工作的過程當(dāng)中，PLC、設(shè)備內(nèi)部設(shè)施以及觸摸屏之間共同配合來進(jìn)行。在對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行選擇的過程當(dāng)中，不同的施工地質(zhì)以及不同的工作環(huán)境，需要對不同類型的盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行選擇。盾構(gòu)機(jī)在開展挖掘施工的過程當(dāng)中，需要對刀盤主驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，對電機(jī)、減速機(jī)、齒輪之間的耦合進(jìn)行利用，讓刀盤進(jìn)行不斷的旋轉(zhuǎn)，之后通過推進(jìn)系統(tǒng)的推進(jìn)，使得設(shè)備不斷前進(jìn)。系統(tǒng)在開展開挖工作的過程當(dāng)中，要精準(zhǔn)的掌控盾構(gòu)機(jī)進(jìn)尺以及出土量，有機(jī)的結(jié)合螺旋輸送機(jī)以及刀盤系統(tǒng)，這樣可以將泥土倉當(dāng)中排出的土量以及盾構(gòu)機(jī)進(jìn)尺的均衡性進(jìn)行保證，這樣可以將土壓平衡的情況進(jìn)行保證，防止施工地面出現(xiàn)隆起或沉降。

（二）刀盤系統(tǒng)的組成部分

在盾構(gòu)機(jī)的各個系統(tǒng)中，刀盤系統(tǒng)是其中的重要部分，如果想要保證盾構(gòu)機(jī)的正常運(yùn)行，那么就要保證刀盤系統(tǒng)的安全性能刀盤是安裝有各種刀具和進(jìn)料口的切削體，通過刮刀或滾刀切削的土體，通過進(jìn)料口進(jìn)入土倉，繼而通過螺旋輸送機(jī)、皮帶機(jī)傳輸?shù)皆O(shè)備后部。刀盤通過主驅(qū)動提供動力，分為液壓馬達(dá)驅(qū)動和電機(jī)驅(qū)動兩種方式。根據(jù)開挖土質(zhì)的不同，刀盤刀具的選擇各不相同。土質(zhì)為沙土、黏土等選擇使用刮刀，土質(zhì)為巖石類則選擇滾刀。所有的刀具通過螺栓和刀盤連接。齒輪箱和驅(qū)動部分以及減速機(jī)是刀盤驅(qū)動系統(tǒng)的三個組成部分。盾構(gòu)機(jī)前盾還安裝有稀油潤滑裝置，潤滑泵將主驅(qū)動底部的潤滑油脂運(yùn)輸?shù)矫總€潤滑點當(dāng)中，之后噴射潤滑主齒輪箱，起到給齒圈潤滑和降溫的作用。在刀盤法蘭板的后邊安裝有旋轉(zhuǎn)接頭，其中有泡沫管路傳送泡沫到面板的泡沫噴濺口。在刀盤面板上還安裝具有檢測磨損刮刀功能的壓力傳感器，通過壓力不同變化，來提醒工作人員，讓工作人員檢查是否需要對磨損刀具進(jìn)行更換。不同的刀盤結(jié)構(gòu)，有不同的施工條件以及施工地質(zhì)，因而刀盤面板類型也是不同的。盾構(gòu)機(jī)的心臟就是刀盤驅(qū)動部分，想要保證盾構(gòu)機(jī)的正常運(yùn)行，那么就需要保證刀盤驅(qū)動部分的可靠性以及安全性。不管是在國內(nèi)還是在國外，在對刀盤進(jìn)行驅(qū)動的過程當(dāng)中，普遍使用的方法就是液壓驅(qū)動與電動驅(qū)動。液壓泵站和液壓馬達(dá)以及齒輪機(jī)構(gòu)和減速機(jī)這些部件就是液壓驅(qū)動部分的整體部件。對液壓系統(tǒng)以及供油壓力和流量進(jìn)行控制，進(jìn)而控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，來將刀盤的轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩進(jìn)行調(diào)節(jié)。主泵站主要給馬達(dá)提供穩(wěn)定的動力。液壓系統(tǒng)的輸出流量進(jìn)行控制是通過電控比例閥控制的，PLC產(chǎn)生的電信號控制通過比例閥的流量，可以結(jié)合實際的情況來實時的調(diào)節(jié)馬達(dá)的排量，這樣可以保證液壓馬達(dá)將輸出轉(zhuǎn)速的要求進(jìn)行滿足。

（三）刀盤的故障處理

刀盤的常見故障主要有幾方面。一、刀具磨損。通過檢測刀壓力的變化，判斷刀具是否損壞，如果損壞更換刀具。二、刀盤無法啟動。在上位機(jī)界面檢查刀盤轉(zhuǎn)動的安全條件，確保所有條件全都滿足。三、稀有潤滑故障。檢測潤滑管路中壓力，若壓力高更換濾芯，觀察壓力是否降低。通過對不同故障，針對性的解決，可以提高設(shè)備使用效率，保證施工過程的順利進(jìn)行。

四、總結(jié)

綜上，通過研究與分析盾構(gòu)機(jī)刀盤系統(tǒng)的組成、控制以及故障檢測技術(shù)，以期對該項技術(shù)進(jìn)行不斷的改進(jìn)。在刀盤故障的實際處理過程當(dāng)中，可以更加的方便快捷，進(jìn)而保證施工的安全性以及可靠性。

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