日立盾构机组装调试如何优化？通过PLC检查，液压电磁阀动作正确

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文 |克己释法

编辑 |克己释法

前言

随着我国的经济发展，各大城市开始组建自己的公共交通网络，轨道交通是城市公共交通的重要部分，如今全国各大城市正在大力建设地铁工共交通线路。

随着地铁工程的快速建设，盾构机已经成为地铁隧道建设 的主力军，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。

研究背景

根据盾构机不同的分类，盾构开挖方法可分为：敞开式、机械切削式、网格式和挤压式等，为了减少盾构施工对地层的扰动。

可先借助千斤顶驱动盾构使其切口贯入土层，然后在切口内进行土体开挖与运输。

盾构机调试流程，（1）盾构机调试首先检查盾构各个器件安装是否良好（机械与液压方面检查）；目测，电机绝缘，线路绝缘，高压电缆柜，通信正常（不正常是同轴电缆，10网，按电钮正常工作 ）；

（2）检查电气柜、电气接线是否良好（电气方面检查）；（3）所有电机绝缘测试，检查电机是否良好，线路绝缘测试，检查线路是否良好（预先检查）；

（4）高压柜绝缘测试、耐压测试完成后，给UPS通电，通上高压电，并依次向下合闸送电，一边送电，一边检查电压；（5）通讯回路调试，首先保证PLC通讯正常（预先检查）；

（6）紧急停止回路调试（预先检查）；完成一个调试一个； （7）将电脑连接至PLC；连接各个电机；

（8）利用电脑强制运转各个电机，检查电机的正反转(或手动推动交流接触器)；（9）利用电脑强制动作液压系统的电磁阀，保证电磁阀动作正确（首先保证电磁阀正确，液压系统调试就会比较顺利 ）。

（10）直接调试刀盘电机，推进千斤顶，螺旋机，拼装机，皮带机等等所有系统，并利用电脑监控各个数字量信号输入输出是否正确（注意记录各个调试数据）。

（11）调整所有模拟量信号 ，例如，刀盘电机温度，土舱土压计，千斤顶速度行程传感器，液压系统的压力传感器，刀盘扭矩，仿形刀流量传感器，倾斜仪，电磁比例调节阀等等模拟量信号设备。

（12）整体试运行设备，各个动作是否正常。

盾构机的电气组装与调试

盾构是大型的工程设备，集中体现在机械、液压、自控、电子等方面，除了电气方面的专业知识外还需要对液压传动（例如液力耦合、伺服控制、电液比例控制、液压泵、马达的构成）。

机械传动（刀盘和螺旋的减速传动），机械制造（刀盘的焊接工艺，刀具的加工工艺）等专业要有较强的知识积累。

盾构机组装的关键是按照设计要求进行正确的部件组装和安装，在开始组装之前，工作人员需要对所有零部件、附件和机器进行清点和检查，确保材料齐全并符合质量标准，接下来，根据制定的组装工艺流程，将各个部件进行有序组装。

这个过程中需要注意的是要确保每个部件的安装位置准确，紧固件要适当拧紧 ，以避免日后的松动问题，此外，还需要进行质量检验，确保每一个部件的质量合格。

2.1电气电缆的组装

盾构机电气元件繁多，但是大部分元件都已经固定在各节台车上，每次需要组装的元件主要是土压传感器，管片吊电气控制箱，铰接长度行程仪，千斤顶长度行程仪，电缆的接线，必须遵守强电和弱电分开布置。

每节台车之间的线路连接有足够的余量 ，严格按照图纸要求进行接线，电缆标识必须做到与端子标识相同。

2.2高压柜和高压电缆打压上电

盾构的供电系统选用市电10kV引入，高压部分组成：由地面高压开关及计量（对盾构而言是输出端）→高压电缆→高压开关柜→变压器（高压接收端）。

高压开关柜及地面开关柜带有过流及漏电电流检测装置 ，有过载或者电缆破损等情况时能保护隧道内的人员和设备安全，一般地面漏电系统检测漏电到分闸动作的时间是10～20ms之间。

必须有当地供电部门专业技术人员进行，直流打压实验，直流电压上升至35kV时各相线的泄漏电流部小于30mA为合格，并由当地供电部门出具打压实验合格报告方可上电使用。

高压绝缘测试、耐压测试完成后，给USB通电，通上高压电，并依次向下 合闸送电，一边送电，一边检测电压。

高压合闸后有报警，检查电压正常，相序指示灯红色为相序异常，相序决定电机正反转，我们盾构上的很多电机是不允许反转的，一旦反转将有可能烧毁电机或者和电机相连的泵（油泵或者叶轮泵），尤其是叶轮泵 ，一旦反转，叶轮将被甩出，泵也就报废了。

处理：关闭高压开关柜，拆下高压电缆接头，调换A/B相序后，相序指示灯绿色，变压器运行正常。

2.3动力柜合闸上电

动力柜上电前，进行最后的主电缆和线路的确认，是否安全、可靠，所有负载电源是否断开。

确认电源满足要求，控制柜无人操作，其他人员处于安全区方可上电合闸，通电确认必须各个控制柜、每个电器元件单独确认，注意检查 ，上级电压等级不符合要求，禁止给下级通电。

对低压供电系统而言，应注意以下问题：留意电压等级是否正确:线电压380V是否正确，相电压220V是否正确，24V电源是否在合适范围内 ，过高或过低对设备都有不利影响。

电压过高，对绝缘的要求高，有的绝缘等级不够的可能损坏绝缘，电压过低，电流加大，可能会烧毁设备，对盾构设备而言，一般是440、380V/220V比较好用。

2.4PLC网络状态检查

网络确认，包括10网、cc-link网通讯确认，保证网络畅通，可以在控制室触摸屏的系统监视中查看网络情况。

操作电源打不开，所有电气无动作后经过计算机连接PLC主机选择在线监视 ，监视程序操作电源程序控制部分Y14E为PLC输出。

系统中Y14E的通电条件为M1158中间继电器接通，M1158的接通条件为13个，包括PLC正常、10网通信正常、cc-link正常，各个柜子的24V电源正常，急停按钮未按下。

后经过在线监视，监视程序运行发现，F101cc-link闪烁报警，检查cc-link网络连接线断线，恢复接线，按下操作时室复位按钮后，操作电源正常 设备可以运行。

2.5循环水调试

加注循环水，打开各个水阀门，启动循环水泵后发现水泵无法启动，查看PLC监视画面，发现X190C闪烁报警，实际为水泵电机反转所致，关闭水泵电源，调整水泵接线相序，重新启动循环水泵，水泵仍然无法启动，查看PLC监视画面，发现X190F闪烁报警。

此为水箱液位低报警，检查水箱液位正常后检查液位传感器，发现传感器防水盖损坏导致内部电路板进水短路，更换新的液位传感器 后，循环水泵正常启动运行。

盾构机液压系统调试的重点

盾构机液压系统是盾构机正常运行的关键组成部分，它主要负责控制盾构机的推进、刀盘的旋转、支撑系统的运动等各项动作，因此，在调试液压系统时，首先要确保系统能够稳定、精确地执行各种动作命令。

液压系统调试的重点之一是检查液压系统的密封性能，由于盾构机在地下施工中需要承受较大的压力，因此液压系统必须具备 良好的密封性，确保液体不外泄并保持系统的工作压力稳定。

在调试过程中，需要检查液压管路、油缸、油泵等关键部件的密封性能，确保没有泄漏现象的发生。

另一个重点是检查液压缸的工作状态和位置控制准确性，液压缸负责推进盾构机和执行其他运动任务，因此在调试过程中需要确保液压缸能够正常运行，工作稳定可靠 ，需要检查液压缸的行程是否符合设计要求，位置控制准确性是否满足工程需求。

在液压系统调试过程中，可能会出现一些常见问题，其中包括液压系统压力不稳定、液压缸运动不顺畅、液压泵噪音过大等。

这些问题可能由于液压系统中的空气混入、油液污染、油路阻塞等原因引起，为了解决这些问题，需要工作人员具备丰富的经验和技术能力，进行仔细的故障排查和修复工作。

为了确保盾构机液压系统的调试顺利进行，还需要配备合适的设备和工具，例如，可以使用液压测试仪对系统进行压力测试和泄漏检查，以确保系统的正常工作。

此外，还需要合理安排调试时间，并与相关的技术人员密切合作，共同解决液压系统调试中可能出现的问题。

结论

通过对日立盾构机中的三菱PLC控制器的功能和城市地铁生产中的典型应用，说明随着盾构机自动化生产的进程，PLC在盾构机自动化控制领域发挥着巨大的主导作用。

随着PLC与现代网络设备的不断联系和应用，其在未来高铁项目、城际铁路、新建铁路、地下空间的开发还有更广阔的发展空间，为现代化地铁盾构提供强有力的技术支持。

参考文献

[1]齐占庆，王振臣.电气控制技术[M].北京：机械工业出版社，2002，

[2]李道霖：电气控制与PLC原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2004.

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[4]唐健.盾构机电气控制系统设计概要[J].隧道建设，2002(01):33-35.

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