海瑞克盾构机系统分析及故障排除

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1、海瑞克盾构机系统分析及故障排除摘要：介绍海瑞克盾构机基本组成及PLC控制组成过程。结合实例详细分析及故障排除。关键词：盾构机分析故障排除。公司使用2台海瑞克公司的土压平衡盾构机，分别担负广州地铁三号线北延段六标的掘进任务，它配备了机电一体化液压系统，同步注浆系统，刀盘系统，泡沫系统，彭润土加注系统，螺旋机系统，油脂自动润滑系统和SL.S-T隧道激光自动控制系统。是当今隧道掘进设备中自动化较高的机械，由PLC进行控制。一盾构机的基本结构盾构机由油脂润滑系统，刀盘系统，螺旋机系统，千斤顶系统，管片安装系统，泡沫系统，同步注浆系统，膨润土系统组成。如下图1；盾构

2、机的基本结构图11、油脂润滑系统：分别有油脂泵、电磁阀、分配阀、冲程传感器等组成。是由油脂泵提供设定油脂压力，根据刀盘主轴承密封，螺旋机密封按设定要求，油脂由分配阀分配到各润滑点上，同时冲程传器计数提供给PLC使电磁阀通断62、刀盘系统：分别由3个电动机，3个液压泵头，8个液压马达、刀盘、电磁阀、油压传感器、8个温度传感器，土压传感器等部分。工作过程：由电动机（315kw）带动液压泵头提供（260bar）油压，同时油压力传感检测到的数据传给PLC，由操作人员根据需要控制正反转使换向阀线圈得电，在足够压力和流量同时驱动8个液压马达，经过齿轮带动使刀盘旋转滚刀

3、切削沼泽面。在运行时各种类型传感器信号传到plc而得知油温度、刀盘扭矩、转速和土仓压力等数据。3、泡沫系统：泡沫泵，增压泵，压力传感器，流量调节阀，流量计传感器，泡沫发生器，其主要改良土质和使刀盘少粘土，减少刀盘旋转的扭矩。泡沫泵将泡沫剂罐中泵出，并与水泵出水按盾构机操作指令比例混合成溶液，向前输送到盾体中，然后被分配输送到管里经流量调节阀和流量计传感器、压力传感器，后，又被分配到四个泡沫发生器中，泡沫发生器与压缩空气混合产生泡沫，按盾构机操作指令比例混合，最后泡沫沿四条管路经刀盘旋转接头，再到刀盘喷到开挖仓里。4、螺旋机系统：分别由电动机，液压泵头、1个

4、液压马达，电磁阀、土压传感器、螺杆、前后闸门等组成。其主要把刀盘切削的泥土经螺杆往后出土，经皮带机将输送到运输车运到地面。螺旋机有两个闸门，前者关闭可以使泥土仓和螺旋机隔断，后者可以停止或维修关闭。操作人员根据螺旋机传感器传回数据控制掘进速度和闸开口的大小达到土压平衡。5、千斤顶系统：分别由电动机，1个液压泵，24组千斤顶，4排阀块，油压传感器，千斤顶行程传感器等组成。在刀盘扭矩较小时操作手启动掘进模式，24组千斤顶电磁阀同得电，经油压传感器反馈信号控制比例阀自动调节油压，达到操作人员控制要求，根据千斤顶行程传感器伸出量，可以调节盾构机趋向左右或上下，就能

5、更好掌握盾构机姿态。6、膨润土系统：分别有膨润土箱，膨润土泵，九个气动膨润土管控制阀，九个压力传感器等组成。需要注入膨润土时，膨润土泵沿着管路向泵到盾构内，操作人员根据压力大小控制膨润土管路控制阀开关，将膨润土注入开挖仓，土仓或螺旋机中。膨润土也是用来改良土质，以便于盾构机掘进。7、同步注浆系统：分别有注浆泵，搅拌箱，四个压力传感器，四个冲程记数传感器组成。在掘进同时把水泥浆注入盾尾，分成手动和自到注入根据压力传感器，将检测压力大小反馈到plc，根据plc设定值判别是不是浆已注饱满。注浆量的多少会影响隧道质量，也是控制地面下沉最好的方法。-8、管装安装机(

6、拼装机)系统：分别有两个液压马达，油泵，电磁阀，角度传感器，千斤顶等组成。拼装机是拼装管片之用，是由油泵通过电磁阀控制相应来完成千斤顶收缩、扩张、压紧等动作。在拼装不同角度利两个液压马达带动齿轮旋转，用角度传感器设计参数保护油管和电缆不被拉断。二．PLC控制组成盾构机PLC控制系统由工控机，两台调制解调器，各类按钮、传感器等输入部分，及各类电磁阀、继电器输出部分，如下图2：PLC的cpu是控制系统的核心，传感器就如人眼睛和知觉，它采样回来的数据经模拟量输入模块，在由CPU控制系统将模拟量数据转换数字信息给操作人员看，再用软件设定联锁控制输出（如刀盘泵头油压

7、传感器要是压力不到设定值，控制不输出电压电磁阀无法得电将使刀盘不能转动）等，同时经调制解调器传通过数据线传到监控室工控机，可让上层管理人员随时了解。西门子S7-PLC是盾构机控制系统关键部件，控制系统用于控制盾构机掘进、拼装时各主要功能。例如盾构机要掘进时，盾构机操作人员按下操作控制台上掘进按钮，一个电信号就被传到PLC控制系统，控制系统首先分析推进条件是否具备(如推进油缸液压油泵是否打开，润滑脂系统是否工作正常等，推进条件不具备，就不能推进，条件具备，控制系统就会使推进按钮指示灯变亮，同时控制系统也会给推进油缸控制阀电磁阀供电，电磁阀通电打开推进油缸控制

8、阀，盾构机开始向前推进)。都是利用传感器信号的数据，达到各种动作执