浅谈盾构机电气系统组成及故障分析处理
土压平衡盾构机电气系统概述及电气故障处理方法与心得
土压平衡盾构机电气系统概述及电气故障处理方法与心得摘要:近年来，隧道及地下空间的大发展，促进了盾构施工技术的飞速进步，作为盾构法施工的主角，现代盾构机集机、电、液、气、传感、信息技术于一体，是一种综合技术很强的隧道开挖施工机器。
盾构施工过程包括土体挖掘、渣土改良、渣土传送、同步注浆、管片拼装以及测量系统等，这些过程都通过盾构机的PLC控制、触摸屏、变频器、气动、液压等来实现盾构掘进中各个环节的自动化。
高自动化控制是现代盾构机的主要特点。
但它也为盾构机的安装、调试、运行、维修以及改进带来了很大的困难。
因此解决盾构机故障也是盾构施工中一个比较棘手和重要的问题。
如何快速、准确地检查并解决盾构机的故障是我们一直探索和研究的问题。
本文结合日本JTSC(原IHI)土压平衡盾构机特点和北京地铁十号线二期第十标段以及南水北调东干渠工程第七标段盾构掘进过程中的盾构维修经验，重点介绍JTSC(原IHI)盾构机的电气系统组成和电气故障处理方法、心得体会。
关键词：盾构机电气系统故障排除Abstract : In recent years , large tunnels and underground space development , and promote the rapid progress of shield construction technology , as the protagonist of shield construction , modern shield machine mechanical, electrical , hydraulic, pneumatic , sensing, information technology in one is a highly integrated technology tunnel excavation machines. Shield construction process , including soil excavation, muck improvement, sediment transfer , synchronous grouting, tube sheet assembly and measurement systems , these processes through the shield machine PLC control, touch screen, inverter , pneumatic , hydraulic etc. shield tunneling achieve all aspects of automation . High automation and control are the main features of modern shield machine . But it also shield machine installation , commissioning, operation , maintenance and improvements brought great difficulties. So to solve the TBM shield construction faults is also one of the more difficult and important problem. How to quickly and accurately check and troubleshooting shield machine is what we have to explore and study. In this paper, Japanese JTSC ( original IHI) EPB shield machine characteristics and Beijing Subway Line two tenth tenders and diversion canal project East Seventh tenders during tunneling shield repair experience , focusing on JTSC electrical Systems (formerly IHI) shield machine composition and electrical troubleshooting methods , and experience.Keywords : shield machine electrical system troubleshooting一、电气系统组成盾构机的电气系统主要分为供配电系统、电机控制系统、PLC自动控制系统、计算机控制及数据采集系统等。
盾构电气组成系统及常见故障的解决分析
盾构电气组成系统及常见故障的解决分析摘要：盾构机属于较先进的设备，能够集机电一体并结合液和光而构成的综合性工程机械，其电气组成系统对盾构机的正常运转和后续的工作在相应程度上有着直接的影响。
盾构机作为自动化的大型连动机，在其工作的过程中所需控制的环节较多，流程略显复杂，各操作间的联系极为密切，若其中任意一个环节呈现出不良的状态，势必会对整个盾构机带来一系列的影响，有一定几率会停机维修。
实际操作中，盾构电气组成结构会出现一些常见的故障，为此，相关人员及时对其进行科学合理地分析，继而寻找到有针对性的解决办法，使之能够安全稳定地发挥出其应有的效用。
关键词：盾构；电气组成系统；常见故障；解决分析新时期下，盾构机的电气组成部分已突显出其使用价值，对工程施工中所需的故障处理有着切实有效地推进效用，使工作高质高效，也在相应程度上确保日常的保养及后续维修的效率，使整体的服务水平得到极为有效地提升。
当下，电气维修人员以长远的眼光来看待工作，将盾构电气组成系统视为研究的重点内容，也是工作的新方向，为盾构机的有效运转提供较好的环境和条件。
相关人员凭借工作经验而了解到盾构电气的运转有着较大的强度，故在操作中记录曾经出现的故障，根据实际情况来制定解决的方案，使后续的工作更为稳定，面对突发的故障有针对性地处理，提升整体的工作效率。
一、盾构电气组成系统的组成及常见故障盾构机是隧道挖掘时所需专用的先进机械，涵盖电气、地质、力学等多门技术，其电气组成系统较为复杂，可分为以下几个部分：第一，盾构机的变压器，常见的有干式和油浸式这两种变压器。
干式变压器的体积较大，承受过载量大且维护时较为简便，但价格较高。
波纹密封油浸式变压器的体积不大，故在维护时有一定的难度，但其价格较低。
当前盾构机所选用的多是全密封的油浸式变压器，可以使之免受大气的侵蚀，做到隔离，使油劣化的情况减少，避免绝缘受潮。
第二，补偿电容器，需结合电网频谱所具有的特性来进行相应的选择，并保证电抗器与之匹配。
隧道施工中的盾构机故障排除与维修技术
隧道施工中的盾构机故障排除与维修技术一、引言随着城市化进程的加快，隧道工程的建设日益频繁。
在隧道施工中，盾构机是一种非常重要的施工工具，它能够高效地施工各类隧道。
然而，由于复杂的施工环境和长时间的使用，盾构机可能会遇到各种故障，影响工程进展。
因此，掌握盾构机故障排除与维修技术对于保证隧道工程的顺利进行至关重要。
二、盾构机故障原因分析盾构机故障的原因多种多样，常见的包括机械故障、电气故障和液压系统故障等。
机械故障可能是由于零部件磨损引起的，例如轴承故障、链条断裂等。
电气故障一般是由于电路短路、电机故障等造成的。
液压系统故障则可能是由于管道泄漏、油泵损坏等原因导致。
针对不同的故障原因，需要采取相应的排除和维修措施。
三、盾构机故障排除技术1. 机械故障排除机械故障是盾构机故障中最常见且最严重的问题之一。
首先，需要进行故障检测和问题定位，确定具体故障点。
其次，根据故障点的具体情况，采取相应的修复措施。
可能需要更换损坏的零部件，例如更换磨损的轴承、断裂的链条等。
此外，还需要进行必要的保养和维护工作，延长盾构机的使用寿命。
2. 电气故障排除电气故障较盾构机的其他故障类型而言，发生的频率较高。
在进行电气故障排除时，首先需要检查电路和电机，确定故障点。
然后，对有问题的电路进行修复或更换，确保电气系统正常运行。
此外，还需要做好电气设备的维护和保养工作，定期检查电路连接是否牢固，防止电线老化导致的故障。
3. 液压系统故障排除液压系统是盾构机正常运行的重要组成部分，而液压系统故障的发生对盾构机的使用产生了严重的影响。
当发生液压系统故障时，需要检查液压油是否充足和是否有泄漏。
如果有漏油现象，则需要及时堵漏。
同时，检查液压泵、液压缸等设备是否损坏，确定问题所在，进行相应的修复和更换。
四、盾构机故障维修技术除了排除故障，盾构机的维修工作同样重要。
定期的维护保养和细致的维修工作可以延长盾构机的使用寿命，提高工作效率。
维修技术包括以下几个方面：1. 定期检查定期检查是盾构机维修工作的基础，可以发现一些潜在的问题，并进行及时的维修。
盾构电气组成系统及常见故障的解决
盾构电气组成系统及常见故障的解决摘要：盾构作为大型的施工机械，用电设备量多、集中、狭窄、环境较差，不良介质容易导致电气元件误动、失灵、损坏、烧毁等，给项目带来难以挽回的损失。
就目前的情况来看，盾构电气系统在应用的过程中还存在很多问题，因此在应用中需要针对这些问题的发生要进行不断的归纳和总结，寻找有效的办法加以解决，保证施工的进度。
基于此，本文系统分析了盾构电气组成体系以及对常见故障的处理。
关键词：盾构；电气组成系统；故障；解决引言：由于盾构为主要的施工机具，用电装置数量较多、集中、且周围环境潮湿，从而易产生误动作而使电气元器件破裂、烧毁等。
故目前主要的盾构电气元器件的维护和更新仍主要依靠制造厂家。
这不但费时、耗资金而且耽误时间。
为了提高效率、节约资本，深入研究盾构的电力组成体系和常用电力故障及处理办法是十分必要的。
一、盾构的电气系统盾构机的电气系统，主要分为高压配电、中低压配电、自动控制、电脑监控和数据收集分析系统用电等四个主要组成部分。
（一）高压供电系统盾构机总功率大，同步用电系数大，供电线路较长。
一般6米-7米复合盾构机，仅单刀盘驱动电机的总输出功率就超过了3*315安培=945kw，而盾构机工作时各系统的总输出功率最少也都在一千五百安培以上，加之单台启动装置的输出功率大，总电压降大，所以一般盾构机均实行专网供电系统方式，由市电网的供电系统所引接十kV供电线到盾构施工现场的专门高压供电开关柜，然后供电到盾构机的高压配电柜上，这种方法不但供电安全性较高，而且防止了盾构机在发生电力故障时影响到周围的用户供电。
NFM盾构机的高压供电方式如图一所显示：以Hl为进线柜，电缆直接从所在市区的十kv电网配电所引出。
H二型为测量箱，进行高压侧的电能测量，箱里设有供计收费的专门压力、电流互感器。
H三型为避雷箱，里设有专门的避雷器；H4型为出线箱，里对变压器设备保护有超载与短路的防护；出线箱采用高压电缆连到盾构机上下部的开闭站H5，而后再进行10kV/400V变压器的降压后，供盾构机上部所用[1]。
分析盾构机推进系统与故障
分析盾构机推进系统与故障盾构机是一种特殊的建筑设备，广泛应用于城市地铁、地下隧道、水利工程等建设中。
随着城市化进程的不断加快，盾构机的应用也越来越广泛。
然而，盾构机的推进系统也常常出现故障，因此需要对盾构机的推进系统与故障进行深入分析。
一、盾构机的推进系统盾构机的推进系统是盾构机的核心部件，主要负责盾构机在施工过程中的前进和维持姿态。
盾构机的推进系统由四个部分组成，包括推进机构、土压平衡系统、液压系统和电气控制系统。
1.推进机构盾构机的推进机构主要有两个部分：主推进缸和辅助推进缸。
主推进缸通过伸缩杆连接到掘进头，通过往复运动来实现盾构机在施工过程中的前进。
辅助推进缸位于盾构机车头处，可以在盾构机前进过程中对车身进行调整，以维护盾构机的姿态稳定。
2.土压平衡系统土压平衡系统是盾构机推进系统的重要组成部分，它通过控制盾构机前方的土层压力，实现盾构机掘进过程中的平衡。
土压平衡系统由土压平衡杆、液压缸、掘进头等部件组成。
土压平衡杆的长度可以根据掘进头前方的土层情况自动进行调整，以保证盾构机的平衡性。
3.液压系统液压系统是盾构机推进系统的动力源，主要负责推进机构和土压平衡系统的工作。
液压系统由油箱、泵站、油管、阀门等部件组成，它将所需要的液体压力传递到推进机构和土压平衡系统中，从而实现盾构机的推进。
4.电气控制系统电气控制系统是盾构机推进系统的控制中心，通过传感器和计算机对盾构机的各项运动进行监控，实现盾构机的安全、高效运行。
电气控制系统由PLC控制器、液晶触摸屏、传感器、运动控制模块等部件组成。
二、盾构机推进系统的故障在盾构机的施工过程中，推进系统的故障可能导致施工延误、安全事故等问题。
盾构机推进系统的故障主要有以下几个方面。
1.液压系统故障由于液压系统是盾构机推进系统的动力源，一旦出现故障，就会直接影响盾构机的工作效率和安全性。
液压系统故障的主要表现有液压油温度升高、泵站压力不足、阀门卡死、油管破裂等。
浅谈盾构机电气系统组成及故障分析处理
浅谈盾构机电气系统组成及故障分析处理摘要：盾构电气系统作为盾构机的重要组成部分，盾构施工中，盾构电气系统发挥着心脏的作用，一旦电气系统出现故障，直接会出现盾构机的心脏骤停，从而无法继续运转，直接影响到施工效率、施工质量。
基于施工效益角度而言，盾构机电气系统运行问题的及时解决，有利于保证盾构机持续工作，发挥出盾构机在实践施工中的优势。
本课题主要围绕盾构机电气系统组成及其运行故障展开了系统分析，在此基础上，提出了运行故障相应的解决措施，旨在进一步提高盾构机电气系统稳定运行水平与效率，进而为保证施工进度与施工质量夯实基础。
关键词：盾构机电气系统；故障；解决措施近些年来，社会经济与科学齐头并进，均得到了长足的发展，大量以科学技术为核心的机械设备，广泛应用在具体的施工实践中，有效促进了施工效率的提高，同时保证了施工质量，这对社会的建设发展有着积极作用。
然而一切作用的发挥，主要是基于机械设备安全运行的基础上。
然而在实际建设中，机械设备频繁出现一些故障，部分故障由于频繁出现，逐渐成为了广大工作人员熟知的常见故障。
盾构机电气系统作为盾构机的重要组成部分，在盾构机施工，经常性出现一些故障，致使盾构机无法正常工作，一来无法保证施工进度与质量，二来严重影响到盾构机既有效益的发挥，不利于盾构机电气系统的完善与发展。
基于此，本文对“盾构机电气系统组成及故障分析处理”展开更深层次的剖析具备极为重要的现实意义与价值。
1.盾构机电气系统组成简介盾构机动力来源主要以电力为主，借助现代众多先进技术、一系列装置等，实现隧道掘进中每一环节工作的自动化。
盾构施工涉及内容众多，主要有注浆、导向、泥水循环、箱涵以及管片运送等，盾构机施工全过程受到监控，借助传感器进行动态检测，掌握实时的盾构机工作状态，同时借助PLC、计算机与主控按钮，实现人远程控制机器的目的[1]。
综合分析盾构机电气系统组成，主要涉及到以下几项内容。
一是高压供电。
高压电柜构造较为复杂，主要有电源进线柜、计量柜、避雷柜以及出线柜。
浅谈盾构电气组成系统及常见故障的解决
浅谈盾构电气组成系统及常见故障的解决摘要：盾构电气系统是盾构机的核心组成部分,在盾构施工中有着重要的作用，电气系统一旦出现故障，就会影响施工的质量与进度，因此必须及时解决。
本文介绍了盾构电气组成系统，并探讨了盾构电气组成系统常见故障的解决措施和预防措施。
关键词：盾构；电气组成系统；常见故障；解决一、盾构电气组成系统盾构机以电力为动力源，通过PLC、控制按钮、计算机、变频器、气动、液压来实现隧道掘进中各个环节的自动化。
盾构施工中包括推进，注浆，导向，泥水循环，箱涵和管片的运送，管片拼装等环节，这些过程都是通过传感器检测与监控，用PLC，计算机与一些主控按钮来实现人机对话的，这也体现了盾构施工的高自动化。
（一）高压供电高压电柜一般由电源进线柜、计量柜、避雷柜和出线柜组成。
电源从所在地的10kV配电柜引来，高压电柜放置于地面上，通过高压电缆与盾构机上面的开闭站相连，开闭站又通过机器上的变压器降压后供机器使用。
（二）低压配电低压系统一般由主频器驱动系统、泵站驱动系统、主控制室系统、盾体左系统、盾体右系统、内循环水及皮带机系统和前系统组成。
（三）变压器盾构机常用的变压器有波纹密封油浸式和干式变压器两种。
油浸式变压器具有体积小、价格低等优点，但其维护不便；而干式变压器维护方便，过载能力强，但体积大、价格贵。
因此目前一般常见的是盾构机采用的是全密封油浸式变压器，它使变压器内部与大气隔离，防止油的劣化和绝缘受潮，增强了运行的可靠性。
（四）主要动力设备盾构机上面的主要动力设备有盾构推进油缸、刀盘、拼装机、螺旋机、皮带机、砂浆搅拌机、超挖刀、盾尾密封、润滑设备、冷却设备、管片吊装设备等。
（六）电气控制器件盾构机上面的电气控制器件主要有隔离开关、断路器、接触器、PLC主控模块、PLC输入输出模块比例放大模块、模拟输出模块等。
PLC可偏程控制系统具有系统功能强、可靠性高、抗震性能好、编程容易、修改方便、扩充维修容易等一系列优点。
探究盾构机电气系统及故障处理的的相关要点
探究盾构机电气系统及故障处理的的相关要点摘要：盾构机集机械、液压、电气、通信、自动化控制于一体，复杂度高，对日常维保人员的专业技能水平要求也较高，因电气方面的故障比较难入手解决。
一旦出现设备故障问题，不能及时有效处理，就会对施工工期产生较大影响。
而要使盾构机相关用电设备安全可靠地正常运行，必须要保证盾构机电气系统工作时的可靠性。
关键词：盾构机；电气系统；故障处理1.前言盾构机是一种隧道掘进的大型工程机械设备，集多学科技术于一体，专用于地下隧道工程开挖。
它具有开挖速度快、掘进效率高、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。
本文以我司6.28米海瑞克盾构机以例，分析和探讨盾构机电气系统及其故障处理。
2.海瑞克盾构机主要电气系统2.1配电系统盾构机上的油浸式三相电力变压器容量为2000kVA，它把10kV的市电降压到400V，再输出给各个电气系统，如照明、电机驱动、控制电源等。
变压器的故障一般比较低，维护过程中主要是定期检查其温度和油位预警信号是否正常，同时日常做好变压器的外部保护和防水通风工作，避免绝缘部件受潮和电瓶车的碰撞。
2.2功率补偿系统功率补偿系统主要作用有提高用电设备的功率因数，减少电力网络的有功损耗，改善电能质量，提高电力系统的抗干扰能力，同是在盾构机掘进时改善电力系统的动态性能和电网的电压波形，减少谐波分量和解决负序电流问题，对电机、电缆和变压器等还能避免高次谐波引起的附加电能损失和局部过热。
无功补偿装置在日常检查中，主要要注意检查电容组是否能有效切换到主配电里，功率因素能否达到设定值；同时定期检查功率补偿柜内的电容是否有变形鼓包，发黑变色；投切接触器的触点是否接触良好，避免产生涌流和烧毁。
2.3电机驱动系统刀盘驱动电机、螺旋机驱动电机、供给泵电机、液压推进电机、管片拼装电机和皮带输送电机等均为星-三角降压启动，工作原理主要是为了抑制启动电流，降低笼型异步电动机启动时对供电线路的冲击影响，同时避免启动转矩过大对电机转轴的损害。
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浅谈盾构机电气系统组成及故障分析处理
发表时间：2016-07-27T13:40:54.730Z 来源：《基层建设》2016年10期作者：张放
[导读] 对TM502WMM盾构机电气控制系统进行概述，并分别对其配电系统、可编程控制系统、通讯控制系统和常见故障处理等进行介绍。
中国石油天然气管道局第四工程分公司河北廊坊 065000
摘要：对TM502WMM盾构机电气控制系统进行概述，并分别对其配电系统、可编程控制系统、通讯控制系统和常见故障处理等进行介绍，以加深对其整个电气控制系统原理的理解。
关键词：泥水平衡盾构机、电气系统、供配电、PLC、故障排查。
摘要：Overview of TM502WMM shield machine electrical control system，and its power distribution system，programmable control systems，communications，control systems and common faults are introduced，in order to deepen their understanding of the principle of the entire electrical control system.
关键词：slurry shield machine，electrical systems，power supply and distribution，PLC，communication control，troubleshooting.
1、盾构机系统构成
盾构机电气系统组成主要包括：高压供电系统、低压配电、PLC自动控制系统、计算机数据采集系统、机械液压系统控制、驱动系统、冷却水水循环系统、泥水循环系统等。
2、盾构机供配电系统组成
盾构机的初级电压为10kV，二级电压为AC 400V×50Hz，AC 220V×50Hz、AC110V×50Hz；控制电压使用DC 24V、AC 110V；TM502WMM主变压器采用油浸式、水冷并配有液位、温度、气体传感装置。
4、PLC系统的组成
盾构机是一个机、电、液一体化的自动化隧道挖掘施工机械，是自动化、流程化的大型联动机。
由于其控制环节多，工序复杂，并且相互关联，相互影响，为了保障盾构机工作的高度可靠性、安全性和易维护性，其控制系统采用了PLC可编程控制系统。
4.1、PLC概念和工作原理
PLC（Programmable logic Controller），是以计算机技术为基础的具备专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
PLC内部等效电路可分为：输入部分、内部控制电路和输出部分。
4.2、TM502WMMPLC特点
TM502WMM盾构机控制系统构成采用三菱公司的Q系列，Q系列PLC的基本组成包括电源模块、CPU模块、基板、I/O模块等。
通过各种功能模块可提高PLC的性能，扩大PLC的应用范围。
系统功能强、可靠性高、抗震性能好、编程容易、修改方便、扩充维修容易等一系列优点。
5、盾构机通讯控制系统组成
盾构机通讯控制系统分部如图所示，主要控制站点分为主控站，泥水控制主站和1#中继站。
主站主要功能是通过以太网模块与个人计算机和手触屏等人机设备进行通讯；通过CC-Link模块与操作盘和各个从站连接控制；通过H 网模块与泥水处理站组成MELSECNET/H网络，对盾构机内传感器、变频器、电磁阀、状态量开关等信号进行处理实现对盾构机的控制。
各个从站如上图分布在盾构机的关键部位，对盾构机的信号处理和自动控制起着关键作用。
6、盾构机故障在线实时查询和故障诊断
一般情况下，通过人机界面故障报警可解决绝大部分电气、液压故障，但遇到联锁关系复杂故障人机界面的报警不能直接反应其故障的本质，需要借助于编程软件才能快速查找和确定故障。
使用编程器可以快速查询故障信息的部位和相关信息状态，分析内部联锁关系，修改和优化程序（如临时短接某个条件、强制位置）等，利用编程器可以实现在线修改。
7、盾构机电气系统维护保养
盾构机常使用的电气元件包括接近开关、压力传感器、温度传感器、液位传感器等，常使用在环境比较恶劣的场所，需要注意对其的保养。
当盾构机出现故障时，判断和处理故障的一般流程为先简后繁，由内而外；先检查电源，再检查外部线路；多熟悉图纸不能盲目。
参考文献：
[1]小松TM502WMM盾构机使用说明书
[2]江文，许慧中主编.《供配电技术》.北京：机械工业出版社，2005.1
[3]陈刚．电力变压器典型故障及其演变．东北电力技术，2002，（9）：5-8．
[4]梁玉国，李秋华可编程控制器 [M].北京：科学出版社，2009。
[5]王文义可编程控制器原理及应用 [M].北京：科学出版社，2010。
作者简介：
张放（1983-），男，2006年河北建筑工程学院毕业，大专，助理工程师，从事电气系统调试和维护。