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海瑞克盾构机电气控制系统概述

李剑祥

（中铁六局集团有限公司深圳地铁2号线项目部 广东 深圳 518056）

摘 要：对海瑞克土压平衡盾构机电气控制系统进行概述，并分别对其配电系统、可编程控制系统和计算机控制及数据采集分析系统三个部分的设计进行总结，以加深对其整个电气控制系统原理的理解。

关键词：电气系统 配电系统 可编程控制系统 计算机控制及数据采集分析系统

0 海瑞克盾构机电气系统简介

盾构机是一种集机械、液压、电气和自动化控制于一体、专用于地下隧道工程开挖的技术密集型重大工程装备，其技术先进、结构庞大。如果把机械部分比喻成人的四肢，那么液压系统比喻成人的血液系统，则电气控制系统就是人的神经系统。当前盾构机电气控制系统均采用世界上最先进、可靠的技术以保证系统稳定可靠地运行。海瑞克盾构机电气控制系统分为配电系统、可编程控制系统和计算机控制及数据采集分析系统三个部分。下面对该三个部分进行介绍。

1 配电系统

盾构施工是参考工厂式的流程化作业施工，盾构机的配电系统设计原则也是参照工厂供配电原理设计的。配电系统分为高压系统和低压系统，其用电设备列表如下： 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 用电设备 刀盘驱动 超挖刀 推进系统 管片安装机 螺旋输送机 皮带输送机 注浆泵 砂浆储存罐的搅拌器 液压油过滤泵 主轴承润滑 管片吊机 排水泵 冷却水系统 二次通风机 空压机 设备容量 945kW 7.5kW 75kW 45kW 250kW 22kW 30kW 7.5kW 11kW 4kW 2x2kW 12kW 7.5kW 11kW 110kW 备注 16 17 18 总功率 泡沫系统 补油泵 其他设备 18kW 55 kW 75kW 1682kW 1.1高压系统

经过负荷计算，Sj1≈2000kVA，则选择的电压器容量为2000kVA，选择的高压电缆进线为UGP-3×50+1×25，选用的高压环网柜电压等级为12KV，容量为200A，变压器带温度和密封性故障报警。高压系统原理图如下：

变压器温度和密封性故障动作机构

1.2 低压系统

变压器将10KV的市电转变成400V的低压电，之后分成两路，分别经过断路器1-3Q2（俗称主开关）和断路器1-4Q2（副开关），其中主开关具有相序保护。主开关控制盾构机主要用电设备，比如各个电机。因各个电机为三相用电设备，在启动和运行时需消耗无功功率，所以海瑞克盾构机电气系统投入了功率补偿设备，以保障设备运行时，功率因数大于0.9。副开关控制台车部位和盾体部位的照明系统和备用插座系统。由此可见，三相用电设备系统与照明系统实行分线布置，提高了两者的供电质量。因盾构施工也属于临时施工，需要布置临时用电系统，备用插座系统就是与临时用电系统的接口，满足现场施工需求。

弱点系统也是低压系统的组成部分。弱点系统主要是给各个继电器和传感器以及电磁阀提供电源，电压输入整定值为24V。

2 可编程控制系统

海瑞克盾构机的可编程控制系统是由西门子S7-400采用主从分布式结构组成的，

400主站 工控机 VMT电脑 I/O从站 I/O从站 行程数据接收转换卡 西门子电表 拼装机角度编码器 行程显示器×8 遥控器无线通讯从站 图一：硬件组态