盾构电气组成系统及常见故障的解决

王 刚/WANG Gang

（广东华隧建设股份有限公司，广东 广州 510520）

盾构作为大型的施工机械，用电设备数量多、集中、环境潮湿，因此容易导致误动作而使电气元件损坏、烧毁等。目前大部分的盾构电气元件的维修及改进主要靠制造厂家。这样不仅耗时、耗资金又耽误进度。为提高效率、节省资金，研究盾构的电气组成系统和常见电气故障及解决方法是十分必要的。

1 盾构的电气系统

盾构的电气系统主要包括高压供电、低压配电、自动控制系统、计算机控制及数据采集分析系统4个部分[1]。

1.1 高压供电系统

由于盾构整机负荷较大，因此采用高压10kV供电。高压供电系统主要包括：进线柜、计量柜（包括电压互感器、电流互感器等）、避雷柜、出线柜、开闭站、变压器等。组成结构图如1所示。

1.2 低压配电系统

10kV的高压电被变压器转变成400V的低压电后，被分成两路：分别经过主开关和副开关，并采用TN-S接零保护系统的接地方式。由于各个电机都为三相用电设备，在启动和运行时需消耗无功功率，因此在电气系统中投入了功率补偿设备，以保障各个电机在启动和运行时功率因数大于0.9[2]。

图1 高压供电系统图

1.3 自动控制系统

自动控制系统主要包括电脑、PPS导航系统、PLC模块操作系统。自动控制系统中的PLC系统主要包括机架、功能模块、CPU模块、接口模块、信号模块、电源模块、通信模块组成。PLC控制系统主要组成如图2所示。

1.4 计算机控制及数据采集分析系统

计算机控制及数据采集分析系统主要用于参数设置和数据采集分析，数据采集分析就是采集、处理、存储、显示和评估与掘进机联网所获得的数据。所需硬件系统主要包括计算机、调制解调器、转换器及电话线等。

图2 盾构PLC控制系统

2 盾构常见的电气故障及解决措施

2.1 解决问题原则

先简后繁，由外而内，先检查电源，随后再检查外部线路。PLC程序出问题比较少，对于电气故障要先从简单的地方查起，当外部可能出现的故障点都排除后，才去考虑PLC可能出现的问题[3]。

2.2 常见的电气故障及解决措施

在盾构的日常工作过程中，电气方面的故障主要有以下几种。

1）电气元件损坏及解决措施 电气元件，如主驱动泵电机、主油泵电机、过滤冷却电机、传感器等出现故障时，将会导致盾构不能正常工作。当此类问题出现时，屏幕会显示异常，比如盾尾油脂2000kPa的压力传感器出现问题时，屏幕就会显示盾尾油脂的压力传感器读数为-2000kPa。此类问题的解决措施是：把出现问题的元件换一个正常工作的接口接上，观察显示是否正常，如果不显示异常，再反过来把正常工作的元件接到有故障的接口，看能否正常工作。这样就很容易能判断是接口出现问题还是元件出现问题。

2）连接线路出现问题及解决措施 在电气元件的连接线路之间出现故障时，会使数据传输出错，或者传输不过来。这种问题处理起来难度较大，因为盾构的线路连接既复杂又繁多。此类问题的解决措施是：把电箱里的线路一端短接，然后测量另外一端的电阻，如果显示短接，则线路正常，显示断路或者有电阻则线路连接出现问题，中间线路断开或者接头有松动，找出故障点重新连接好，设备就可以正常工作。

3）PLC丢失程序出错或部分程序出错及解决措施 当PLC程序出现错误时，则会出现程序混乱，甚至屏幕显示一段乱码或者显示全是问号。当出现程序丢失这种故障时，会有命令已经正常执行，但是模块不能正常执行，因而不能正常工作。此类问题的解决措施是：把PLC的程序重新连接到机器上的PLC模块中，通过所出现的问题检查哪段程序出错或丢失，重新修改，或者重新把以前正确的程序输入到模块中，就可以解决问题[4]。

3 工程故障处理实例

举例说明故障处理的过程和方法。

故障现象：刀盘不工作，刀盘过热故障灯亮。故障处理过程如下。

1）检查刀盘电机过热保护输出线，均无异常，这说明刀盘电机没有真正过热，而是过热信号出现传输错误，即可能PLC程序出现错误。

2）对PLC程序进行分析，盾构的操作盘程序如下。

由PLC程序可以知道，只要有1台电机过热，传输继电器都会动作，刀盘过热故障灯都会亮，传输继电器的值由来自于操作台控制盘的输入继电器，引起监视程序运行发现10台电动机都发热，与1）的检查结果相矛盾。这肯定不是外部电路引起的故障，一定是PLC本身的负责电气过热信号接收的输入模块出现问题。

3）拆除输入模块并进行检查，发现电源插头线焊接处出现脱落。

4 结束语

盾构电气系统出现的故障是相当多的，除了上述介绍的解决措施以外，还要在实际使用过程中结合具体问题具体分析，更要认真的学习PLC系统及盾构知识，这样在出现问题时才能更从容自信地去解决。

[1]唐 健.盾构电气控制系统设计概要[J].隧道建设.2002，26(03)：33-35.

[2]李申山，马立明，李敏霞，等.盾构的电气系统的可靠性分析[J].筑路机械与施工机械化.2008，12(08)：12-14.

[3]雷本建.盾构中的几个机电故障处理[DB/OL]http://www.docin.com/p-267087348.html.

[4]康 峰，刘 健.VN2440DS泥水平衡盾构的常见故障处理[J].隧道建设.2006，26(05)：47-51.