盾构机刀盘变频驱动控制系统研究.pdf

《盾构机刀盘变频驱动控制系统研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、盾构机刀盘变频驱动控制系统研究任亚军，赵明(1．辽宁装备制造职业技术学院，辽宁沈阳110161；2．北方重工集团盾构机分公司，辽宁沈阳110027)ResearchonFrequencyConversionControlofTunnelBoringMachine’SCutterHeadDrivingSystemRENYajun，ZHAOMing~(1．LiaoningEquipmentManufacturingCollege，Shenyang110161，China；2．NHIGroupTBMCompany，Shenyang

2、110027，China)摘要：针对盾构机的刀盘驱动系统进行了全新Keywords：tunnelboringmachine；cutterhead的设计。系统选用8台西门子G130系列变频器，driving；frequencyconverter；PLC采用主从控制方式，重点解决多电机的同步运行问题，实现了多台电机之间的转矩平衡。8台变频器0引—口同时响应PLC的转速给定信号，每台变频器分别对各自的电机施加力矩，具备结构简单、运行稳定、电盾构机的刀盘及其驱动部分是盾构机的核心机力矩一致性好和易于维护等优势。在程序结构部件之一，常

3、见的刀盘系统驱动方式主要有液压驱的设计上，采用了应用接口程序的编写方式，使程动和电机驱动。液压驱动刀盘使用的历史较早，系序核心部分相对稳定，又有灵活的扩展及操作能力。统成熟可靠，常用于中、小直径的软土地质盾构机，关键词：盾构机；刀盘驱动；变频器；PLC满足其速度较低，扭矩较大的特殊要求。而电机驱中图分类号：TP273动的盾构机刀盘也是近几年随着电机拖动技术、变文献标识码：A频调速技术的发展，日渐广泛地应用于盾构机的设文章编号：1001—2257(2015)04—0044—03计制造领域_】]。Abstract：Inthisp

4、aper，thenewcutterhead在此，介绍了一种刀盘电机驱动系统的设计方drivingsystemoftunnelboringmachineisde-法，满足了多电机的同步驱动控制要求，并使得变signed．Thesystemincludes8setsofSiemens频控制的驱动电机随施工状况和土质的软硬进行G130seriesfrequencyconverters．themaster—灵活的调整，可以满足盾构机在较复杂地质情况下slavecontrolmodeisusedtosolvetheproblemof的

5、切削对刀盘的要求，具有抗突变性负载能力强的multimotorsynchronousoperationandthetorque特点。balancebetweenmultiplemotorsisrealized．The1盾构机刀盘驱动的特点与要求speedsetof8frequencyconverterscomesfromthePLCatthesametime，andthetorqueofeachelec—1．1盾构机刀盘驱动的特点tricmotorappliedbythefrequencyconverter．The盾构机刀盘

6、的主要功能是将盾构机前方土体systemhastheadvantagesofsimplestructure，sta—进行切削、搅拌，便于排土，同时也起到减小盾构机推进阻力、保持开挖面土体稳定的重要作用，现阶bleoperation，goodagreementofmotortorqueandeasymaintenance．Theprogram，usingtheinterface段盾构机刀盘的装机功率基本在600～3000kw之间_2]。由于刀盘结构及使用方式的特殊要求无法application，isdesigned，itcan

7、makethecorepartof采用单电机的驱动方式，多采用多电机同步驱动的theprogramstable，anditcanalsohastheability方式实现，一般的电机数量在4～12台之间。系统toexpandandeasyuse．采用了8台电机对刀盘进行驱动，由8个电机通过收稿日期：2015—01—14减速机和主齿轮驱动盾构机刀盘，各电机轴通过减·44·《机械与电子》2O15(4)速器和主齿轮耦合在一起，其结构如图1所示。数据交换，减轻主PLC的程序负担，并使变频系统相对独立，满足盾构机复杂控制模块化处理的控

8、制思路。图1电机刚性啮合结构1．2刀盘的驱动要求由上述分析可知，盾构机刀盘变频调速系统属于多电机刚性啮合的力矩同步控制，对力矩的一致性要求较高，在忽略齿轮啮合缝隙的情况下，这些电机的速度是强制同步的，要求传动系统之间既要保持一定的刚性，又要保持一定的柔性。由于机械近似刚性结合，所以需要软化