海瑞克盾构机若干机电故障处理_盾构机电气常见的故障

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盾构机中的几个机电故障处理

中铁十三局集团地铁项目部

雷本健

【摘要】近年来，隧道施工如雨后春笋般的涌现出来，作为隧道施工的盾构机也得到了越来越广泛的应用。海瑞克盾构机进入中国地铁施工市场已有多年的时间，为我国的地铁建设事业作出了巨大的贡献。从其在我国地铁市场多年的使用来看，其可靠性、稳定性还是比较高的，但偶尔也会出现一些小的故障，本文就将对几个简单的故障处理进行分析，在此与大家共同交流。

【关键词】拼装机只能单方向转动故障处理、拼装机夹紧管片转动过程中出现突然停转现象故障处理、黄油气动注脂泵不能自动停止导致黄油溢出故障处理

一、拼装机只能单方向转动故障处理

昆明地铁首期工程土建六标所使用的2台盾构机均为海瑞克盾构机。在首个区间掘进过程中，发生了一个小小的问题，即突然出现拼装机只能向一个方向转动，而不能向另一个方向转动的故障，以下对该故障的处理做详细的介绍。

首先，如右侧液压图所示，通过比例电磁阀控制拼装机的马达顺时针或者逆时针方向转动。向逆时针方向转动时，控制上图中的C025一个比例电流；顺时针方向转动时，控制上图中C026一个比例电流。我们在拼装管片时突然出现盾构机只能往逆时针方向转动，不能往顺时针方向转动。显然就是只有C025控制的比例电磁阀正常，C026控制的比例电磁阀不正常。

一、确定故障位置的过程

1、首先确认液压阀体是否正常。将C025和C026电磁阀信号线交换一下，正好相反，这时发现拼装机只能往顺时针方向转动，不能往逆时针方向转动。这说明液压阀体没有故障，液压油路没有任何问题，出现故障的可能性只能是电气方面的。

2、确认电气接线是否有问题。如下图的电气原理图所示，用万用表的二极管功能，测XDE1盒子控制线的线路都是通畅的，没有断路发生。进一步分析，由于只有C025能正常工作，C026不能工作，因此在遥控器上动作时，测量图中的13K3的11和14触点以及13K2的11和14触点，发现只有13K2的相应触点能导通，而13K3的相应触点没有导通。因此问题发现了，是由于13K3继电器没有动作，导致拼装机无法顺时针转动。

3、确认13K3继电器是否正常，如下的电气原理图，在拼装机的遥控器上动作时，观察S7300PLC硬件的输出中，Q8.0的输出指示灯没有亮，这说明了是控制的问题，导致Q8.0没有输出，导致13K3继电器线圈没有得电，因此其触点无法动作，进而导致C026无法正常工作，因此才导致的拼装机不能顺时针方向转动。

4、打开STEP7软件，打开相应程序模块，切换到相应的网络中，参看如下的两个程序段所示。在线监控显示拼装机的实时转角为为500多度，超出了我们在工控机中设定的－200度至+200度的范围，因此才出现拼装机只能逆时针方向动作，不能顺时针方向转动。在工控机中按F5按钮，也可发现此时的拼装机实时角度已经达到500多度，超出了－200至+200度的范围。

二、解决故障的过程

由上面的分析可知，出现此故障的原因是由于拼装机编码器实时角度超限，因此我们需要做的就是将拼装机转到正中的位置，然后将此时的实时角度变为0度即可。要实现此目的有两种方法，可以将编码器拆开，转动其与拼装机马达相噬合的齿轮，使其回到0度即可；也可如下解决，如下面的程序段所示，利用FB222的复位功能，将#SetRef的默认值从M0.0改为M0.1，并下载到PLC硬件中；然后再将#SetRef的值改回到M0.0并重新下载到PLC硬件中，可以发现拼装机此时的实时角度即为0度，同样达到了我们所需要的效果。

小结，通过以上故障可以发现，盾构施工中出现的故障通常是比较简单的，只需要通过简单的分析便可发现问题出现在什么地方。

二、拼装机夹紧管片转动过程中出现突然停转现象故障处理

海瑞克盾构机S650转场之后进行第二个掘进区间——晓奥区间的始发阶段时管片拼装机在抓紧管片做回转运动时经常出现拼装机突然停止转动的现象，然而在没有抓紧管片做回转运动的时候则没有这种现象发生。本文将对这一故障做详细分析，并给出解决的方法。

一、分析并解决故障

1、拼装机在没有抓取管片做回转运动时一切正常，说明控制拼装机转动的电磁阀信号线线路没有故障。

2、工作原理分析，管片拼装机在抓紧管片后要想做回转运动必须满足如下的条件，即抓取头爪缸的压力开关必须检测到管片的夹紧压力要足够

3、如右下侧的液压图所示，抓取头爪缸处的压力开关能根据油液压力的大小来控制其触点的接触与断开，压力开关的出厂特性是当液压油的压力小于100bar时，其触点断开；当油液压力大于110bar时，其触点闭合。压力开关的电气原理图如左下侧所示，当触点断开时，I9.1为0；当触点闭合时，I9.1为1.此信号将输入plc中去。

4、观察下面的PLC程序，以更好的理解拼装机的转动是如何控制的。

在此只分析抓紧管片后转动的情况。在拼装机遥控器上拔动抓取头爪缸夹紧的拔动开关，爪缸开始夹紧管片，当压力开关检测到油液压力大于所需的夹紧压力，则此时方可控制拼装机开始转动。

4、拼装机在抓紧管片后转动的过程中偶尔出现转动突然停止的现象，在PLC中可以看到是由于爪缸的压力开关闭合的信号突然中断造成的。由此，可以得出结论，拼装机在夹紧管片后转动的过程中之所以会突然停止就是由于压力开关的信号导致的，也就是油液压力突然低于110bar造成压力开关的触点断开，使得拼装机转动的信号中断，因此突然停止转动。

5、解决办法：调节液压油压力，使得拼装机爪缸夹紧的压力调得大一些，这样，当拼装机在转动的过程中油液压力虽然也有波动，但不至于低于110bar，这样就可以保证拼装机转动的顺利进行

三、黄油气动注脂泵不能自动停止导致黄油溢出故障处理

S651盾构机前段时间掘进时，黄油注脂系统发生如下故障，即当气动注脂泵开启注脂后无法自动停止，使得盾体内多点泵处的黄油桶内溢流出大量的黄油，这造成黄油大量的浪费，而且污染环境。现对该故障做如下分析处理

1、原因分析

如下面的液压图所示，多点泵处的黄油油桶上有一个光电接近开关，它有两个信号探头，一个低液位检测，一个高液位检测。低液位信号控制气动注油泵自动开启工作，向多点泵处的油桶内补油；高液位信号控制气动注油泵自动停止工作，停止向多点泵处的油桶内补油

打开STEP7软件,打开S7--300PLC程序，打开油脂控制功能块，如下面的PLC程序所示

A、当多点泵油桶内的黄油油位很低时，i29.5为0、i29.4为0，置位SR,开启气动注脂泵自动注脂

B、当多点泵油桶内的黄油油位较低时，i29.5为

1、i29.4为0；SR保持原来的信号状态不变，继续自动注脂

C、当多点泵油桶内的黄油油位较高时，i29.5为1，i29.4为1；复位SR,自动停止注脂泵，停止注脂。分析观察发现，我们的黄油气动注脂泵无法自动停止注脂导致多点泵处的油桶内的黄油油满溢出是因为超声波光电接近开关的高液位感测探头损坏，即I29.4不能得到正确的信号导致的。

2、问题解决办法

1)最可行的办法是更换此林肯超声波液位传感器

2)但由于我们的备件中没有此液位传感器，因此我更改了一下上面的PLC程序，将I29.4改为I29.5，这样可以保证液位过低时会自动开启气动注脂泵。但每次注脂仅能维持较短暂的时间，即盾体内的多点泵处的黄油桶永远都不会达到上液位。也即只有上面的A与C两个过程，没有B过程。

3)也可作如下的程序更改，使得黄油气动注脂泵的动作不受上液位信号的控制，采用时间来控制。即当多点泵黄油油桶内的黄油油位达到下限时，I29.5为0，此时便开始自动注脂，在程序中设定一个合适的注脂时间常数，同样可以实现适时的向黄油多点泵油桶内补油，保证掘进施工的正常进行。PLC程序设计如下所示

原理阐述，当多点泵处的黄油油桶内的油位处于下限位时，I29.5为0，此时激活定时器，此定时器可保证1min30s钟的注脂时间，当然时间的设定是可以灵活的改变的，在这段时间内能保证黄油气动注脂泵正常工作。在这种模式下，最好禁止随意打开盾体内多点泵处黄油油桶的桶盖。

小结，通过以上两种方法中的任何一种程序更改，可以不用更换损坏掉了的林肯超声波光电接近开关，为单位节省了配件费用几千元。

四、结束语

PLC控制程序对于电气人员来说是比较单一的东西，但它更多需要的是我们对机器的了解，对设备元件的了解。因此需要我们在工作中积累更多调试实践的经验，如此方能更好的为盾构施工服务。作为盾构机设备维护人员，我们应重点学习掌握机械结构、液压传动、电气控制，只有这样才能胜任我们的工作，又好又快的为祖国建设人民满意的地铁工程。