盾构机刀盘的变频控制
盾构机刀盘驱动控制系统分析和使用
盾构机刀盘驱动控制系统分析和使用[摘要] 刀盘驱动系统是盾构机的重要组成部分，本文分析了国内盾构机中刀盘常用的几种典型的驱动方式，结合广佛地铁十二标中罗宾斯盾构机的刀盘驱动系统进行重点分析。
并使用GX Developer和GT Designer2进行联合仿真，分析其控制过程，供施工人员进行学习检修作参考。
[关键词] 盾构机；刀盘驱动；PL前言刀盘是盾构设备的重要组成部分，是进行掘进作业的主要工作装置。
虽然盾构机刀盘工作转速并不高，但是由于广佛地铁十二标地质构造复杂、刀盘作业直径较大。
要求刀盘的驱动系统需具备: 大功率、大转矩输出、抗冲击、转速双向连续可调。
在满足使用要求的前提下减小装机功率，具备节能降耗等工作特点。
盾构机中主要使用三菱电机自动化生产的Q2大型PLC进行分布式控制，各个部分在控制系统中分工明确，整个控制系统具有一定的复杂性。
因此，刀盘的驱动系统以及控制系统必须具有高可靠性和良好的操作性能。
通过使用GX Developer 和GT Designer2进行联合仿真可以很好地克服整套大型设备难以开展调试、学习、检查等工作的缺点。
1刀盘驱动系统分类刀盘驱动系统是盾构机的主要系统之一, 分析盾构机刀盘驱动系统液压驱动方式和电驱动方式, 并对两种驱动方式进行了优缺点比较,结果如表1-1所示。
表1-1 驱动方式优缺点对比表驱动形式特点电机驱动能源使用效率高，噪音小，价格上比液压驱动具有优势，但是在前盾中占用空间比较大。
液压驱动起动力矩大，容易同步控制，效率低，噪音高。
前盾内空间宽敞，后续台车配套设备所占空间比较大。
虽然液压控制在控制精度以及起动转矩方面有一定的优势，但是随着异步电机变频控制技术的发展和完善，在刀盘驱动中使用电机驱动技术更加符合生产和设备使用和维护实际情况。
刀盘采用电机驱动将会越来越普遍。
2刀盘电驱动分析电驱动方式分为单速电机驱动方式、双速电机驱动方式和变频电机驱动方式。
单速电机驱动方式不能调节速度，近年来在投入和功能的比较上，越来越缺乏竞争力，因此较少使用。
ATV71变频器在盾构机刀盘驱动中的应用
AT V71变频器在盾构机刀盘驱动中的应用郁陈华(施耐德电气中国投资有限公司,上海200233)摘要:盾构机刀头由多个电机共同驱动,控制电机的变频器必须保证负载能在多个电机之间平衡。
同时,盾构机施工地点环境较差,环境温度高,粉尘污染严重。
介绍了施耐德电气AT V71变频器及在盾构机刀盘驱动中的应用。
描述了刀盘驱动对于电机控制的具体要求,并论述了如何利用A T V 71内置的功能设计实现这些要求。
同时,描述了如何合理设计变频器的控制机柜来适应盾构机的特殊使用环境。
经过数个工程的实践,证明上述方法能很好地满足变频器在盾构机应用的要求。
关键词:盾构机;负荷平衡;防护中图分类号:T P29 文献标识码:BApplication of ATV71on C utter Head of Tunnel Boring MachineY U Chen hua(Schneider Electr ic (China)I nv es tment Co.Ltd ,S hang hai 200233,China)Abstract:T he cutt er head of t unnel boring machine is driven by multi moto rs.T he A C dr ive o f t hese mo to rs must guarantee that the t orque betw een different moto rs is w ell balanced.A t the same t ime,t he environ ment of tunnel bo ring machine is harsh,t he temper ature is high and ther e is heavy dust pollutio n.T he applica tion of A T V71o n cutt er hear d of tunnel bor ing machine was intro duced.T he requir ements to the drive co ntr ol of mot or o f the cutter head was described and discussed ho w to use the int eg r at ed functio n in AT V71to design the appro pr iate driv e co ntr ol system to meet these r equirements.A t the same time,the questio n o f ho w to de sig n the panel to adapt the special env iro nment in tunnel bor ing machine w as also discussed.T he practice o f sev eral pr ojects prov e that this so lutio n can meet the requir ement o f tunnel bor ing machine.Key words:tunnel bor ing machine;load shar e;prot ection against to ug h env iro nment作者简介:郁陈华(1971-),男,研究生,工程师,Email:chenhua.yu@schneider 1 引言盾构隧道掘进机(盾构机)是一种隧道掘进的专用工程机械。
盾构机刀盘主驱动变频最优控制第二阶段
盾构机刀盘主驱动变频最优控制第二阶段1、概述在第一阶段方案设计完成以后，北方重工全断面掘进机国家重点实验室的3米试验机开始进入安装和调试阶段。
我们利用3米试验机这个平台，按照第一阶段的技术方案，进行了一系列的刀盘变频驱动的实验，收集了一些实验数据。
通过对比分析可以得出各种控制方法的有了更深的理解。
2、实验设备组成整个刀盘变频主驱动由西门子s7400 plc通过Profibus现场总线连接到变频器s120的控制单元CU320-2DP上，每个CU320-2DP可以最多可以控制6个变频电机。
4台30KW的水冷主驱动电机，分别由4台55KW的逆变器供电。
逆变器所需的直流电压由一台整流单元供给。
逆变器和CU320-2DP之间通过DRIVE-CLiQ电缆连接，可以保证控制单元和逆变器之间进行快速的数据交换。
S7400plc发出刀盘的启停命令和速度给定通过profibus-dp传送到控制单元CU320-2DP上，控制单元根据不同的算法，控制逆变器的输出频率来控制电机的转速。
详细的结构图如下：3、实验数据的采集及分析按照第一阶段的技术方案，对刀盘主驱动的3种同步控制方式进行试验。
3.1V-F频率控制方式：V-F频率控制方式是一种最简单的变频器控制方法，是一种开环控制策略。
采用这种控制方式下，主驱动的4台变频电机在控制上是完全独立的，只是在机械安装上是要求机械同步的。
变频器接收到plc信号后，根据给定值给出一个固定的输出频率，电机在这个转速下运行。
这4台电机的负荷平衡就得靠电机本身的滑差特性来进行补偿。
控制框图如下：通过计算图形可以看出，电机的电流波动范围在21.5A～23A的范围之内，波动比较大。
总体来看各个电机的电流相当。
3.2转矩主从的同步控制：转矩主从控制是一种典型的同步控制方式，4台电机中有一台电机为主电机，其余3台电机为从电机。
主电机的控制方式速度控制，从电机为转矩控制，主电机的电流环输出作为从电机的转矩给定值。
土压平衡盾构机刀盘转速自动控制技术
土压平衡盾构机刀盘转速自动控制技术摘要：本文介绍了我公司生产的土压平衡型盾构机刀盘的特点，从机械结构，电气控制等方面对刀盘驱动系统进行分析，并比较了刀盘转速自动控制与人工控制的优劣性最后设计了刀盘转速自动控制程序，为盾构机变频驱动技术的研究提供参考。
关键词：变频驱动,plc,转速自动控制abstract：the paper introduces the production of my company earth pressure balance shield machine the characteristics of cutter head.from the mechanical structure, electrical control aspects of cutterhead driving system is analyzed,and compare the cutter head rotation speed automatic and manual the final design the program of cutter head speed automatic control.for epb machine variable frequency drive technology research to provide the reference..key words:variable frequency driving, plc, automatic speed control中图分类号：f407.6 文献标识码：a 文章编号：0引言随着我国地铁项目的日益发展，土压平衡型盾构机越来越多的被应用在城市地铁隧道的建设中，相比于传统的施工方法，盾构施工法具有不影响交通,安全性高，施工效率高，在软硬地层亦有较强的适应性,地表沉降易于控制,施工噪音小等优点，无疑是目前地铁隧道施工的首选方法，而盾构机掘进过程中刀盘转速的控制又是整个盾构施工中的重中之重，其控制质量的优劣直接影响整个盾构机控制系统的可靠性和稳定性，盾构机的刀盘具有直径大，重量大，扭矩大的特点，而且其转速要根据地层条件，埋深，地面沉降值和掘进参数的变化而变化，现如今随着变频技术被广泛的应用到盾构机主驱动系统之中，以及控制技术的快速发展，刀盘转速自动控制技术的实现已经成为可能。
盾构机介绍
1 盾壳护盾的钢结构设计按承受特定的土压、静水压力和动载荷设计。
采用高强度材料Q345B，具有足够的刚度和耐磨性，盾尾不变形。
盾体上预留超前钻孔及径向应急注浆孔。
盾体由三部分构成：前盾、中盾及尾盾。
前盾：遮罩刀盘和主驱动；中盾：遮罩操作控制室，电液动力组，推进系统和螺旋输送系统；尾盾：支撑管片拼装系统；在盾构壳四周钢板都是均匀连续而且厚度一致，所有注浆和注脂管路都完全安装在尾盾内壁上。
护盾结构所使用的材料和护盾的尺寸与本工程地质（土的含水量及磨损介质等等）和遇到的工作条件是匹配的。
为了适应曲线掘进，护盾的设计为梭形，即尾护盾的直径要比中护盾和前护盾的直径小一些。
针对施工中更换土压传感器时泥水和渣土涌入盾体现象，NHI全新设计采用了水闸原理，有效避免开挖仓和盾体内部联通。
相对于其他将注浆管和油脂管内埋于盾尾壳中的设计，NHI的设计在盾壳周圈没有盾壳厚度变小的薄弱区域。
相对于其他将注浆管外置于盾壳的设计，NHI的设计在砂性地层中掘进时能对注浆管路提供可靠的保护。
此外，NHI的这种设计更便于对管路的维护和清理。
万一管路被堵，这种设计很容易更换被堵的管路（内置多节短管连接）。
这样设计还有使管路便于维护、清理和更换的优点。
盾尾密封由盾尾钢丝刷组成，盾尾刷由弹性钢板保护。
线刷形成了环形空间，中间一直充满油脂，由后配套上流量可调的油脂泵注入。
注脂是连续的，并通过每个注入口的压力监测器从控制盘上进行监测。
2 刀盘刀盘是专门为本项目设计的。
在土压平衡盾构机在混合地层和全断面岩中开挖隧道的经验和技术成果基础上，根据以往施工经验，刀盘设计很好地适应砾砂、粘砂、砂卵石和岩层地层中的掘进施工，进一步优化了刀盘开口设计，防止盾构在粘性土地层及砂性地层中出现泥饼或涌砂等现象。
刀盘采用Q345B钢材，刀盘结构具有足够的刚度、强度，保证在单轴抗压强度120MPa 漂石或孤石等不利地质条件下掘进时不出现变形及超出正常的磨损。
刀盘辐板表面和土仓处全部堆焊耐磨层，可保证在连续掘进3km后母材无严重磨损。
盾构机主驱动和刀盘管路优化技术
盾构机主驱动和刀盘管路优化技术盾构机的主驱动技术是影响整个盾构机性能的关键因素。
主驱动技术的优化可以提高盾构机的推进速度、提高施工效率，并有效控制盾构机的运行成本。
1. 电动机系统的优化在盾构机的主驱动系统中，电动机是最核心的部件。
通过优化电动机系统，可以降低能耗、提高输出功率、增强稳定性和可靠性。
目前，随着电机技术的不断发展，高效、低噪音、低能耗的电机已成为主流选择。
采用变频调速技术可以使盾构机在不同地质条件下有更好的适应性，提高推进效率。
盾构机的推进主要依靠液压系统，因此液压系统的优化对于盾构机的推进性能至关重要。
在液压系统的设计中，需要考虑流量、压力、温度等因素，选用高效、稳定的液压元件，优化管路布局和配比，以确保盾构机的稳定推进。
盾构机的控制系统是其“大脑”，对于整个机器的操作和安全至关重要。
通过优化控制系统，可以实现盾构机的智能化、自动化和远程控制。
控制系统的优化还可以降低操作难度、提高施工精度和可靠性。
二、刀盘管路优化技术刀盘是盾构机推进的关键设备，其管路系统的优化对于盾构机推进效率和质量都有着重要的影响。
1. 优化刀盘结构刀盘结构直接影响刀盘的切削性能和耐磨性。
通过优化刀盘结构，可以提高切削效率、延长刀具使用寿命。
目前，一些先进的刀盘结构设计采用了多层次、多角度的刀片布置，以增加刀片的受力面积和切削角度，提高切削效率和稳定性。
2. 输送系统优化刀盘的切削作业离不开输送系统的支持。
输送系统的优化影响着切削碴的处理和盾构机的推进速度。
通过优化输送系统的设计和布局，可以降低碴料的粘结和回填，提高碴料输送的效率和稳定性。
在盾构机施工中，泥浆系统是用来控制地层稳定和润滑切削的重要系统。
泥浆系统的优化可以改善地层稳定性，减少切削阻力，减少刀盘磨损，提高切削效率。
优化的泥浆系统还可以降低泥浆消耗，减小对环境的影响。
盾构机主驱动和刀盘管路优化技术的发展对盾构机的施工效率、安全性和环保性都有着重要的影响。
变频器在盾构机的运用
东芝变频器盾构机刀盘驱动中的应用: 盾构机刀头由多个电机共同驱动，控制电机的变频器必须保证负载能在多个电机之间平衡。
同时盾构机施工地点环境较差环境温度高粉尘污染严重。
介绍了东芝盾构机专用变频器及在盾构机刀盘驱动中的应用。
描述了刀盘驱动对于电机控制的具体要求并论述了如何利用东芝盾构专用变频器内置的功能设计实现这些要求。
同时,描述了如何合理设计变频器的控制机柜来适应盾构机的特殊使用环境。
经过数个工程的实践,证明上述方法能很好地满足东芝变频器在盾构机应用的要求。
关键词:盾构机负荷平衡;防护；东芝盾构变频器1引言盾构隧道掘进机(盾构机)是一种隧道掘进的专用工程机械。
现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土渣、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能,盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。
用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力施工速度快、一次成洞、不受气候影响开挖时可控制地面下沉、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理。
盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的刚组建沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。
该圆柱体组件的壳体即护盾它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用承受周围土层的压力有时还成承受下水压以及将地下水挡在外面，挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。
盾构机的掘进过程大致如下刀盘旋转同时开启盾构机推进油缸将盾构机向前推进,随着推进油缸的向前推进,刀盘持续旋转,被切削下来的渣土充满泥土仓,此时开动输送机构将切削下来的渣土排送至地面。
传统的盾构机刀盘是由液压驱动的,近几年出现了由变频器控制三相交流异步电机驱动的刀盘。
显然,与液压驱动相比,电机驱动具有机械设计简单、安装维护容易、控制灵活方便、成本低廉等诸多优点。
因此电驱动在盾构应用中有着广阔的前景。
2盾构机刀盘驱动的控制要求电驱动的刀盘通常由6~22个电机经过各自的减速箱与一个差不多和刀盘等直径的大齿轮啮合来驱动整个刀盘驱动。
浅析海瑞克土压平衡盾构机刀盘电机控制系统
浅析海瑞克土压平衡盾构机刀盘电机控制系统作者：彭川来源：《城市建设理论研究》2013年第26期摘要：土压力平衡盾构机是工程中重要的一种机械，其刀盘电机的控制系统是土压力平衡盾构机的重要组成部分，Herrenknecht土压力盾构机是目前使用较为广泛的一种土压力盾构机，研究其刀盘电机控制系统的设计应用方面的内容对盾构机的刀盘系统的发展具有重要意义。
文章从Herrenknecht土压力盾构机刀盘控制系统的构成出发，探讨了刀盘控制系统的难点问题以及刀盘电机的逻辑控制。
关键词：海瑞克；土压力盾构机；刀盘电机控制系统；逻辑控制中图分类号：TM3 文献标识码：A1刀盘电机控制系统的构成海瑞克土压力盾构机的刀盘电机控制系统主要由PLC、变频器、人机界面三者组成，在盾构机工作的过程中，操作员通过人机界面来控制刀盘的运行，使得刀盘的工作在设定的范围内，变频器的运转是通过Profibus总线和PLC进行信息的传输的，变频器是对380 V/50 Hz的工频交流电进行变频以此来达到驱动盾构机刀盘运转。
目前因为盾构机的生产核心技术都在欧美等国家的手中，特别是刀盘电机控制系统，研究海瑞克土压力盾构机的刀盘电机控制系统的设计可以为国产盾构机的发展起到积极的推动作用，同时研究海瑞克土压力平衡盾构机刀盘电机控制系统能够促进盾构机控制系统方面的极大发展。
2刀盘电机控制系统的难点问题因为土压力盾构机的体积较大，其中电机设计的设备较多，系统设计繁杂，复杂性较高，刀盘电机在运行的过程中往往会涉及到液压系统、润滑系统、、水系统等辅助型系统。
辅助系统与刀盘电机系统的协调性问题一直是盾构机刀盘电机控制系统设计的难题，若处理不好系统与系统之间的问题，盾构机在使用的过程中，很容易发生崩溃的现象，严重的影响盾构机的正常使用，在工程中，若盾构机发生故障，则会造成较大的损失。
文章从状态机的编程将刀盘电机的运行分成若干个系统，再根据若干子系统的条件进行子程序的设计。
盾构刀盘变频驱动技术研究
使用维护简便， 低端地铁盾构中较常应用。
变频 电机驱动方式综合了液压和双速 电机驱动 方 式的优点 ， 可带载启动 ， 无级调速 ， 同步性能较好 ， 且无环境污染 ， 节能显著。随着变频驱动技术 日益成
熟， 变频 电机驱动方式 已应用于多种型式和规格的盾 构 中。
４ 变频驱动
盾构机是集掘进 、 出渣及衬砌 （ 管片安装） 于一
切 削土 阻力 扭矩 ；
一
体的专用于地下隧道工程开挖的技术密集型重大工 程装备。与传统的隧道掘进技术相比， 盾构施工具有
安全可靠 、 机械化程度高、 工作环境好 、 土方量少、 进 度快及施工成本低等优点。 刀盘是盾构机的关键部件 ， 具有开挖底层 、 稳定 开挖面、 搅拌渣土等功能。其驱动方式主要有液压驱 动和电机驱动两种。刀盘工作转速不高， 但由于地质 条 件 复 杂 多变 ， 求 刀盘 具 有 大 功率 、 要 大扭 矩 、 冲 耐
功率、 节能降耗等工作特点。因此刀盘的驱动系统必 须 具有高 可靠性和 良好 的操 作性能 。
０ 扭 矩系数 ； － 啪 构外径 。
根据地质条件及盾构机 自身结构确定出扭矩系 数后 ， 可知刀盘 扭矩 。 盾构机刀盘扭矩与转速特 Ｉ与切削型负载类似 ， 生
负载 。刀盘 扭矩 与转速特性 曲线如 图 ２所示 。
－
２ 刀盘负载特性
盾构机刀盘切削系统为采用多个 电机同步驱动
与刀 盘连 接 的大齿 圈 ， 用 １ 呈左 右对称 分布 的 采 ０个
小 转速 时接 近恒 扭矩负 载 ， 转速 逐渐加 大后 为恒功 率
变频 电机同步驱动刀盘 ， 如图 １ 所示 。
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盾构机刀盘驱动最优控制的分析
盾构机刀盘驱动最优控制的分析摘要:结合盾构机实际的应用，对刀盘驱动常用的三种控制方式的优缺点进行分析，提出的最优的控制方式。
其控制效果良好，提高盾构机驱动系统的可靠性和工作效率。
关键词: 盾构机；变频驱动；最优控制abstract: combined with the application on tunnel boring machine, analyse the advantages and disadvantages in three commonly used kinds of control mode on the cutter head drive, the optimal control mode was proposed. the control worked well, which improve the reliability of shield machine and production efficiency.key words: tunnel boring machine, optimal control, variable frequency drive中图分类号：tu74 文献标识码：a 文章编号：1 引言盾构机，是一种新型的隧道掘进设备，具有安全性高、可靠性好、开挖速度快、人员劳动强度小等特点，集机械、液压、电气技术与一体，涉及地质、土木、测量、控制等多门学科技术。
随着城市地下交通网络的建立，盾构法施工已经在地铁、铁路、公路、市政、水电等工程施工中广泛应用。
早期的盾构机多为液压驱动，随着时代的发展和科技的进步，交流变频调速技术已经成为盾构机发展的主要趋势。
变频器对电机进行控制，是根据电动机的特性参数及电动机的运转要求，对电动机的电压、电流、频率进行控制，达到负载要求。
因此不同的控制方式，其控制效果也是不一样的【1】。
在北方重工全断面掘进机国家重点实验室中，我们利用3米试验机这个平台，进行了一系列的刀盘变频驱动的实验，收集了一些实验数据。
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计 算机 光盘 软件 与应 用
２ １ 第 ４期 ０ ２年
Ｃｍ ｕ ｅ Ｄ Ｓ ｆｗ ｒ ｎ ｐ ｌ ｃ ｔ ｏ ｓ ｏ ｐ ｔ ｒＣ ｏ ｔ ａ ｅａ ｄＡｐ ｉ ａ ｉｎ 工 程 技 术
盾构机刀盘的变频控制
李 驰 ，朱 岩 北方重 工集团有 限公 司盾构机 分公司 ，沈 阳 Ｉ０ ４ ） １１ １
ｃ ｉ ｄ ｒ ｏｐ ｈ， ｔ ｅｓ ｌ ｉ ｅｉ ｃ ｎ ｂ ｉｄ ｔｅｒｎｇ ｙｌｎ ｅ ｓｔ ｕｓ ａ ａｎｅｔｍ ｔ ａ ｕ ｌ ｈ ｉ ，ｍａ ｅａｃ ｍ ｐ ｅｅｔ ｎ １ Ｏｎｔ ｅｍ ａ ｈｉｅ ｔ ｅｃ ｔｅ ｅ ｄｉ ｒ ｍｐｏ ｔｎ ， ｈ ｔ ｋ ｏ ｌｔ ｕｎ ｅ ． ｈ ｃ ｎ ， ｕ ｒｈ ａ ｓｖｅｙ ｉ ｈ ｒａ ｔ
［ 朝
备 。具有 开挖 速度 快 、质 量高 、人 员 劳动 强度 小 、安全 性高 、对
地表 沉 降和 环境 影 响小等 优 点 ，与传 统 的钻爆 法 隧道 施工 相 比具
有 明显 的优 势 ，尤其 在地 质 条件 复杂 、地 下水 位 高而 隧道 埋深 较 大 时 ，只 能依赖 盾构 掘进 机 …。
Ａ ｂｓｒ ｃ ： ｈｉｌ ａ ｈ ｎ ｓｍ ａ ｅ ｈｎ ｏ ｙ ｕ ｈ ａ ｅ ｈ ｎｃ ｌ ｅｅ ｔｉａ，ｈ ｄ ａ ｌｃ ｔ ａ ｔＴｈｅｓ ｅｄ ｍ ｃ ｉ ｅｈａ ｎｙ ｔｃ ｏｌｇ ，ｓ ｃ ｓｍ ｃ ａ ｉａ ， ｌｃｒｃ ｌ ｙ ｒ ｕ ｉ，ｍｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ，ｃ ｎｔｏ ，ｓ ｃａｌ ａ ｕ ｅ ｎｔ ｏ ｒ ｌ ｐｅ ｉ ｌ ｙ
显的优 势，介绍 了盾构机刀盘变频器控制的设计思想，及设计参数 ，对盾构机的控制有一定的借鉴作用。
关键 词 ：盾 构机 ；刀盘 的驱动 方 式 ；刀盘 的 变频驱 动
中 图分 类 号 ：Ｕ４ ５ ５． ３
文 献标识 码 ：Ａ
文 章编 号 ：１０－ ５９（ ０２） ４ ０６ — ２ ０７ ９９ ２ １ ０ — ０５ ０
一
、
盾 构机 的工 作原 理 驱 动 部外 形 尺 寸
定速 电机 驱动 液 压驱 动
大 小
变频 电机 驱 动
由
盾 构施 工法 是 在地 面下 暗挖 隧洞 的 一种施 工 方法 ，它 使用 盾 构 机在 地 下掘 进 ，在 防止 软基 开挖 面崩 塌或 保持 开挖 面稳 定 的 同 时 ，在 机 内安 全地 进行 隧洞 的开挖 和衬 砌作 业 。盾 构法 的基 本原 理 就 是一 个 圆柱体 的钢 组 件沿 隧道 轴线 边 向前推 进边 对 土体进 行 挖 掘 。该 圆柱 体组 件 的壳 体 即护盾 ，它 对挖 掘 出得 还未 衬砌 的 隧 洞段 起 到暂 时支 护作 用 ，承 受周 围土层 的压力 ，有 时还 承 受地 下 水及 将地 下 水挡 在外 面 。挖掘 、排 土 、衬 砌等 作业 在护 盾 的保 护 下进 行 。土 压平 衡 盾构 机主 要 组成 如 下 图所示 ，包 括 刀盘 ，盾 体 （ 口环 ，支撑 环 ，盾 尾 ） 切 ，驱 动 装置 ，螺 旋 输送 机 ，盾 构千 斤 顶 ，管 片拼 装机 和后 配套 等 。
ｔ ｓ ｓ ｈｅ ｉ ．
Ｋｅ ｙｗｏｒ ： ｉｌ ｃ ｉ ； ｔｒｈｅ ｄ ｒｖ ｅ ｏｄ ； ｔｅ ｅ ｄｆｅ ｕ ｎ ｙｃ ｎ ｏ ｄｓＳｈｅ ｄｍａ ｈｎｅＣｕｔｅ ａ ｄ ｉｅｍ ｔ ｓＣｕ ｔｒｈ ａ ｒ ｑ ｅ ｃ ｏ ｔ ｌ ｈ ｒ
盾构 掘进 机是 集机 械 、 电气 、液压 、测 量 、控 制等 多种 学科 技 术 于一 体 ，专用 于 地下 隧道 工程 开挖 的 技术密 集 型重 大工 程装
ｕ ｅ ｒ ｔ ｎ ｌ ｒ ｅ ｔ ｑ ｉ ｎ． ｈ ｎ ｔ ｎｉ ｔａ ｕ ｄ ｒ ｈ ｒｔ ｔ ｎ ｏ ｉ ｄ ｗ ｅ ｅｃ ｒ ｒ ｅ ｄｒｔ ｅ ， ｓ ｇｔｒｓ ｓｄ ｆ ｍ ｅ ｐｏ ｃ ｅｕｐ ｔ Ｔ ｅｆ ｃｉ ｔ ｎ ｅ ｔ ｐｏｅ ｉ ｆ ｈｅ ， ｈ ｎ ｔ ｕ ｅ ａ ａ ｄ ｕｉ ｕｔ ｏｔ ｊ ｍｅ ｕ ｏ ｓｈ ｅ ｃｏ ｓ ｌ ｈ ｈ ｏｔ ｎ ｈ
二 、盾构 机 刀盘 的驱动 方式
盾构 刀盘 是盾 构掘 进机 的重要 组成 部分 ，是 进 行掘 进作 业 的 主要 工作 机构 。盾 构 刀盘 驱动 系统 具有 功率 大 、功 率变 化范 围宽 的特 点 。 目前盾 构驱 动方 式主 要有 三 种 ：一是 定速 电机 驱动 ，二 是液 压 驱动 ，三 是变 频 电机 驱动 。它 们 的区别 于特 点如 下表 所 示
Ｖａ ｉｂ ｅＦ ｅ ｕ ｎ ｙ Ｃｏ ｔ ｏ ｆ ｈ ｅｄ Ｍ ａ ｈ ｎ ｔｅ ｒａ ｌ ｒ ｑ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｉｌ ｃ ｉ ｅＣｕ ｔ ｒ ｏ Ｓ
Ｌ Ｃｈ， ｕ Ｙａ ｉ ｉ Ｚｈ ｎ
（ ｏｔ Ｈ ａｙＩｄ ｓｒ Ｇｒｕ ｏ， ｄ， ｈｅ ｃ ｉｅＢａ ｃ ，ｈ ｎ ａ ｇ １ ０ ４ ， ｈ ａ ＮＮ ｒ ｅ ｖ ｕ ｔ ｏ ｐＣ ． ｔ．Ｓ ｉｌＭａ ｈ ｒｎ ｈＳ ｅ ｙ ｎ １ １ １Ｃ ｉ ） ｈ ｎ ｙ Ｌ ｄ ｎ ｎ
摘 要 ：盾构 机是 集机 械 、 电气、 液压 、测 量 、控制 等 多种 学科技 术 于一 体 ，专 门用 于地 下隧道 工程 开挖 的技 术 密 集 型重 大 工程设 备 。盾构 机是 在 盾体 的保 护 下 ，在 刀盘 的 旋转 同 时 ，通 过推 进 油缸 向前掘 进 ，同时可 以拼 装 管片 ，隧道 一 次 成型 。在 这 个设备 中 ，盾 构机 的刀 盘具 有 至关 重要 的作 用 ，本 文通过 对盾 构机 刀盘 驱 动方 式的 比较 ，得 出变频 器驱动 有 明