盾构管片拼装机故障快速诊断与预防技术

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1、盾构管片拼装机故障快速诊断与预防技术中铁隧道股份有限公司向斌摘要：在隧道施工中，管片安装是盾构施工过程中的一个重要环节,管片拼装机是盾构机的一个重要组成部分，维修保养的好坏直接关系着安装机的使用效率。其使用效率直接决定施工进度,本文以某泥水盾构的管片拼装机为例，结合PLC程序，阐述管片拼装机的故障快速诊断与预防。关键词：管片拼装机；PLC；真空泵；负压；引言：管片拼装机作为盾构机的一个重要组成部分，主要用来将预制好的钢筋混凝土管片拼装成隧道衬砌，用以支撑和保护开挖的隧道。由于管片拼装机是一种高效率、

2、高精度、高智能、大负载的拼装装置，所以我们在施工过程中必须保证其功能的完整性，以保证管片精确定位。但在实际使用中经常出现管片拼装机启动不了、旋转不了、真空吸盘不能吸管片、控制线被拉断等故障，严重影响施工进度。1管片拼装机概况1.1管片拼装机的工作原理管片拼装机有机械抓举式和真空吸盘抓举式。现以长沙湘江隧道泥水盾构的真空吸盘式管片拼装机为例，介绍其工作原理。管片拼装机的动力来自于160KW电动机带动的液压泵，通过遥控器的操作，遥控器输出信号，接收装置接收到信号，经过PLC程序处理，控制各液压阀使安装机

3、执行各种动作。管片安装机的每一个动作的执行都要在满足PLC程序的设置条件下进行。管片拼装机由拼装机大梁、支撑架、旋转架和真空吸盘组成。拼装机大梁是用法兰连接在中盾的后支撑架和0#拖车之间，拼装机的支撑架通过左右各两个滚轮安放在拼装机大梁上的行走槽中，吸盘与旋转支架之间用两个伸缩油缸。（见图1）图1：管片安装机侧视、正视图现以吸盘在正下方位置的情况为例，来说明拼装机的运行情况。拼装机的两个行走液压油缸可以使整个安装机（包括支撑架、旋转架、吸盘）在拼装机大梁上沿隧道轴线方向移动；安装在支撑架上的旋转马达

4、，通过驱动滚珠轴承的内齿圈可以使旋转架和吸盘沿隧道圆周方向顺时针、逆时针旋转220度；通过伸缩油缸可以使吸盘上升或下降；吸盘在平衡油缸的调节下又可以实现在水平方向上的摆动，和在竖直方向上的摆动以及吸紧和放松管片的功能。这样在安装管片时，就可以有六个方向的自由度，使管片准确安装到位。1.2拼装机的主要参数：型式：带真空吸盘式抓取装置的整体式支承架额定起重能力：100KN(10吨)电机功率：160kW旋转速度：0～1.5转/分旋转角度：±220度平移行程：4000mm大臂油缸行程：1500mm控制方式：

5、Y－△启动1.3管片拼装机的布线图2：管片安装机布线见管片拼装机布线图2，管片拼装机的主控制线是从CEE/CRO电控柜出图2管片拼装机布线见管片安装机布线图2，管片拼装机的主控制线是从CEE/CRO电控柜出来经过一条可伸屈履带穿三根18*1mm2的屏蔽电缆到L401接线柜，从L401接线柜经过两根直径20mm的保护油管穿两根30*0.5mm2屏蔽电缆到L402接线柜，从L402接线柜经过可伸屈履带穿有一根30*0.5mm2屏蔽电缆到下部吸盘。1.4管片拼装机的九大运行条件图3：管片拼装机的九大运行条

6、件梯形图见图3plc程序梯形图，管片拼装机要正常运行需要满足九大永久安全条件，从上至下顺序是：总急停没有被按、TK0100油箱液位温度正常、选择管片拼装模式、电机主接触器吸合、PLC收到遥控器的启动信号、电机主接触器吸合5s后运行正常、遥控器上的急停没有被按、吸盘上真空电磁阀24VDC主电源正常、0#拖车拖拉油缸没有动作。以上九大基本永久安全条件是安装机动作的基本条件，当任意一条件满足后相应的位置会变黑，所有条件满足后输出安全条件Pscerector才会变黑，拼装机才能启动（如图3-1）。维修人员可

7、根据查看此梯形图就能快速查出拼装机不能启动的原因。图3-1：管片拼装机的九大运行条件满足梯形图2管片安装机的故障诊断2.1管片拼装机只能向一个方向旋转的故障拼装机旋转有三个相关的传感器，零位接近开关、角度接近开关和方向传感器。零位是管片拼装机旋转的一个参考点，设置拼装机处于6：00钟位置为零度位置见图5，（当erec_600变黑时表示拼装机已旋转到6:00钟位置）拼装机的旋转是以此位置为基准。角度传感器接近开关通过齿轮计数检测拼装机的旋转角度，并将信号传输给PLC。程序根据拼装机自身的特征设置角度为

8、-219.0°≤Erec_rot_angle≤219.0°。见程序图4红圈处图4:管片拼装机旋转角度、速度梯形图方向传感器是检测拼装机的旋转方向，也是以零点位置为参考点。当PLC断电并且管片拼装机没有停放在零位时（6：00钟的位置，停放到位时绿色指示灯闪烁），再次启动，管片拼装机只能朝一个方向旋转。这是因为程序没有停电“记忆功能”。拼装机没有停放到位，PLC没有接收到零位输入信号，就没有旋转参考点。所以拼装机只能向一个方向旋转。解决方法：在拼装机零位输入点给PLC一个