盾構(gòu)螺旋輸送機系統(tǒng)啟動條件分析

盾構(gòu)螺旋輸送機系統(tǒng)啟動條件分析摘要：螺旋輸送機是盾構(gòu)機的核心液壓系統(tǒng)之一，與盾構(gòu)的皮帶系統(tǒng)一起負責渣土的輸送。盾構(gòu)機操作手需要從最基礎(chǔ)的電氣層面與機械液壓層面了解螺旋輸送機的控制、動作原理。通過對其電路的分析，了解螺旋輸送機的控制系統(tǒng)；通過對其液壓的分析，了解螺旋輸送機的動作原理。文章以電氣控制為導(dǎo)向機械液壓為輔助，對螺旋輸送機的啟動條件進行簡單分析。關(guān)鍵詞：螺旋輸送機；啟動條件；電氣；液壓；機械總述螺旋輸送機簡稱螺機，螺機的主要結(jié)構(gòu)有筒壁、螺軸、后出渣口、前出渣口伸縮裝置、液壓驅(qū)動裝置、觀察口等機械液壓結(jié)構(gòu)。螺機前端固定在盾構(gòu)機的前盾壓力隔板上，螺軸伸入盾構(gòu)土倉底部，通過液壓驅(qū)動裝置使螺軸轉(zhuǎn)動，將渣土沿著螺機筒壁內(nèi)側(cè)往后輸送；中部由一個直徑在20公分左右的銷子進行固定，并承擔螺機大部分的重量；后部設(shè)有一個出渣口，出渣口下方則為皮帶系統(tǒng)，通過螺機排出的渣土將由皮帶系統(tǒng)繼續(xù)往后輸送。螺機正常運轉(zhuǎn)從電氣的角度理解需要滿足三個大方面的條件。第一個條件為外部啟動條件，包括內(nèi)循環(huán)水泵開啟，空壓機開啟，黃油泵啟動。第二個條件為電機啟動條件，包括先導(dǎo)泵電機啟動，螺旋機補油泵啟動，輔助泵啟動（螺旋機門伸縮），螺旋機泵啟動，皮帶機啟動。第三個啟動條件為螺機運轉(zhuǎn)允許條件，包括控制模式選擇完畢，高低速選擇完畢，急停正常，速度旋轉(zhuǎn)歸零，泄漏油溫度未超限，螺機油壓未超限，螺機土壓正常，黃油脈沖檢測正常，前閘門完全開啟，后閘門未完全關(guān)閉。外部啟動條件分析螺機螺軸主要依靠液壓驅(qū)動馬達提供動力進行正反轉(zhuǎn)。液壓馬達通過螺機減速機及減速箱最終與螺軸相連，通過馬達的轉(zhuǎn)動帶動螺軸的轉(zhuǎn)動。減速機為水冷形式，通過不斷流動的低溫冷水帶走減速機內(nèi)部齒輪油的油溫。減速箱內(nèi)部裝有齒輪油，對減速箱內(nèi)部的齒輪承擔潤滑冷卻的作用。減速箱與外部螺軸帶動的渣土通過密封進行隔離，為了保證密封的長期有效，需要在螺機運轉(zhuǎn)時，自動注入連續(xù)不斷的潤滑油脂。減速箱密封需要在螺機運轉(zhuǎn)時進行連續(xù)不斷的黃油注入，所以在螺機運轉(zhuǎn)前打開空壓機及黃油油脂泵，保證密封的潤滑。減速機需要水冷，所以在螺機運轉(zhuǎn)前打開內(nèi)循環(huán)水泵，保證冷卻水的循環(huán)，同時冷卻水泵還有冷卻空壓機的功能。電機啟動電路走向分析3.1控制泵電機啟動螺機速度調(diào)節(jié)采用無級調(diào)速控制，并且有兩個速度檔位，第一檔位為0~12轉(zhuǎn)每分鐘，第二檔位為0~21轉(zhuǎn)每分鐘。速度調(diào)節(jié)通過控制主油泵的斜盤角度來實現(xiàn)，檔位調(diào)節(jié)通過控制馬達的斜盤角度來實現(xiàn)。斜盤角度的控制是由控制泵提供的高壓液壓油來實現(xiàn)，所以控制泵成為了螺機啟動的先提條件之一。3.2輔助泵電機啟動螺機有兩個伸縮油缸，主要負責螺軸的伸縮。螺機的伸縮主要有兩個功能，第一個功能為脫困功能，當螺機轉(zhuǎn)動扭矩比較大，可以通過螺機的伸縮松動螺機筒壁內(nèi)部的渣土；第二功能為維修功能，將螺軸完全縮回，前閘門關(guān)閉，就可以打開觀察窗觀察螺機內(nèi)部的渣土情況，也可以拆除螺機進行大修或者更換。輔助泵電機提供的高壓液壓油在螺機系統(tǒng)上主要負責前后閘門的開關(guān)及螺機的伸縮功能。螺機補油泵電機啟動螺機液壓系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)，主要為了保證螺機液壓系統(tǒng)的清潔。但是在螺機正常運轉(zhuǎn)過程中，由于系統(tǒng)高壓的原因，液壓油溫度會逐漸升高，所以閉式液壓系統(tǒng)設(shè)置了卸油口及補油口，用于液壓油的冷卻。在螺機主泵啟動之前，需要啟動補油泵，用以保證系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。補油泵電機啟動過程中是不帶負載的，盾構(gòu)PLC感應(yīng)到補油泵電機啟動之后通過繼電器的控制使電機帶負載運轉(zhuǎn)。補油泵正常啟動后，會形成26Bar左右的壓力，壓力傳感器形成4~20mA的直流電流反饋至PLC,PLC根據(jù)感應(yīng)到的電流信號換算成補油壓力數(shù)值，并在工控機上顯示出來。只有當補油壓力充足的情況下，螺機才能正常運轉(zhuǎn)。螺機主油泵電機啟動在螺機補油泵電機正常啟動數(shù)秒后，通過主控室控制主油泵電機的啟動。補油泵與主油泵的啟動有先后順序并有最低時間限制，保證補油泵能隨時給主油泵供油的情況下才能啟動主油泵。皮帶電機啟動螺機系統(tǒng)排出的渣土將由皮帶系統(tǒng)負責輸送，并最終輸送至可移動式的渣土箱。若螺機系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)后，皮帶系統(tǒng)未啟動，螺機排出的渣土將堆積在皮帶上，導(dǎo)致其他故障。為了保證螺機系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，皮帶電機需要提前啟動。螺機運轉(zhuǎn)允許條件本地與遠程的選擇模式在盾構(gòu)機上有兩個位置可以控制螺機的運轉(zhuǎn)，第一個位置在主控室，屬于遠程控制點，第二個位置在設(shè)備橋右側(cè)，屬于現(xiàn)場控制點，可以在控制的同時觀察螺機的反應(yīng)。在兩個控制點都有一個選擇旋鈕，可以選擇遠程控制或者現(xiàn)場控制。當兩者同時選擇遠程控制時，可以在主控室控制螺機運轉(zhuǎn)，反之則為現(xiàn)場控制螺機運轉(zhuǎn)。若兩種選擇旋鈕選擇不一樣，則螺機各種控制按鈕失靈，螺機無法正常運轉(zhuǎn)。高低速選擇螺旋機有兩個速度檔位，低速檔位及高速檔位，低速檔位最高轉(zhuǎn)速可達12轉(zhuǎn)每分鐘，高速檔位的最高速度可達21轉(zhuǎn)每分鐘。通過選擇旋鈕可以控制螺機的速度檔位，其是螺機正常運轉(zhuǎn)的先提條件之一。急停正常螺機系統(tǒng)有兩個急停開關(guān)，分別為螺機現(xiàn)場控制盒上的急停開關(guān)及運行-維護開關(guān)。在螺機系統(tǒng)發(fā)生緊急情況時，可以通過這兩個急停開關(guān)的斷開控制螺機系統(tǒng)的急停。老式盾構(gòu)機中，螺機系統(tǒng)的急停除了影響螺機的運轉(zhuǎn)之外，也會影響皮帶系統(tǒng)及推進系統(tǒng)的急停。在盾構(gòu)機正常運轉(zhuǎn)過程中，螺機急停停止后，皮帶需要繼續(xù)運轉(zhuǎn)，以使皮帶上的渣土清空，可以通過線路的改動將兩個系統(tǒng)的急停分開。速度旋鈕歸零螺機在轉(zhuǎn)動之前，速度旋鈕歸零的作用是防止速度在沒歸零的情況下，螺機啟動之后，對泵及馬達形成太大的沖擊，造成機械部件的損壞。故需要在螺機轉(zhuǎn)動之前，速度歸零，螺機開始轉(zhuǎn)動之后，再慢慢提高螺機的速度，減少對泵及馬達的沖擊。螺機泄漏油溫未超限螺機馬達上有一個泄漏油溫度傳感器，負責監(jiān)測泄漏油溫度。在工控機的參數(shù)設(shè)置界面，可以設(shè)置螺機泄漏油溫度的警告值及高限值。若溫度達到警告值之后，PLC會發(fā)出報警信息；達到高限值，PLC除了發(fā)出報警信息之外，還會停止螺機系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)。螺機油壓未超限在螺機高壓出口處有壓力傳感器，可以檢測螺機實時的運轉(zhuǎn)油壓，其發(fā)出的4~20mA電流信號被PLC接收，PLC根據(jù)內(nèi)部的計算規(guī)則，換算出實際的螺機運轉(zhuǎn)壓力，并在工控機上顯示出來。在工控機的參數(shù)設(shè)置界面，可以設(shè)置螺機壓力高限。若螺機的實時運轉(zhuǎn)壓力超出這個壓力限值時，PLC會發(fā)出報警信息并停止螺機系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)。螺機土壓正常螺機上有兩個土壓檢測傳感器，分布于螺機的前部及后部，用于監(jiān)測螺機內(nèi)部渣土的壓力。若螺機的土壓傳感器不正常導(dǎo)致PLC發(fā)出報警信息，螺機無法正常運轉(zhuǎn)，可以通過長按復(fù)位按鈕來進行臨時的運轉(zhuǎn)。黃油脈沖檢測正常螺機主減速箱內(nèi)部有齒輪油及各種傳動齒輪，需要通過密封與外部的土水進行隔離，密封通過黃油的潤滑來保證性能。螺機密封的黃油注入分為自動注脂及手動注脂，手動注脂需要維保人員每班手動注入，自動注脂則會與螺機同步運行當螺機運轉(zhuǎn)的時候，油脂泵打開，自動注脂開始。在螺機自動注脂管路上安裝脈沖檢測傳感器，傳感器為接近開關(guān)，發(fā)出數(shù)字量信號，PLC根據(jù)點位上信號變化的頻率來計算螺機的黃油脈沖，并在工控機上的輔助系統(tǒng)界面顯示出來。假如PLC檢測到的黃油脈沖數(shù)值太低，則會發(fā)出報警并停止螺機的運轉(zhuǎn)。前閘門完全開啟螺機的螺軸在正常運轉(zhuǎn)的情況下，會穿過前閘門伸到土倉的位置。前閘門沒有行程傳感器來顯示門的開度，若在不保證前閘門開到最大的情況下運轉(zhuǎn)螺機，前閘門可能因為油缸的內(nèi)卸慢慢關(guān)閉，最終卡住螺軸。由于上述原因的考量，在螺機運轉(zhuǎn)之前，需要保證前閘門開到最大，即閘門左右兩扇門的開啟限位要起作用。后閘門未完全關(guān)閉有些盾構(gòu)機為了防噴涌等類型的安全性考慮，會設(shè)置兩個后閘門，其控制功能類似。后閘門的最小開度會影響到螺機的運轉(zhuǎn)，假如螺機運轉(zhuǎn)之后，后閘門卻處于完全關(guān)閉的狀態(tài)，螺機內(nèi)部的土?xí)粩D壓導(dǎo)致渣土最終被卡在螺機內(nèi)部。故后閘門的開度要達到一定的程度，螺機才允許運轉(zhuǎn)，一般設(shè)置為50mm。螺機的后閘門除了設(shè)置行程傳感器外，在其開與關(guān)的極限位置還設(shè)置了限位開關(guān)。限位開關(guān)除了可以檢測閘門的極限開度之外，還起到保護油缸的作用，防止油缸在到極限位置之后，油壓繼續(xù)作用導(dǎo)致油缸的損壞。螺機正常運轉(zhuǎn)螺機上述各種啟動條件滿足的情況下，就可以按壓螺機啟動按鈕，將螺機后閘門開到適當?shù)拇笮?，并通過速度調(diào)節(jié)旋鈕慢慢調(diào)節(jié)螺機速度，使螺機的出土速度與推進速度相適應(yīng)。當需要反轉(zhuǎn)時，長按反轉(zhuǎn)按鈕，慢慢調(diào)節(jié)螺機速度。與正轉(zhuǎn)的另一個不同點，螺機的反轉(zhuǎn)速度最高只能達到5轉(zhuǎn)每分鐘。結(jié)語螺機的各種啟動條件不是相互獨立的，各個條件相互制約，最終形成一個相對復(fù)雜的螺旋輸送機系統(tǒng)。盾構(gòu)操作維保人員需要從機械、電氣、液壓等方面全面了解螺機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、動作運轉(zhuǎn)及控制原理。通過這些基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)培訓(xùn)，日常工作過程中的故障模式熟悉以及故障解決方法的經(jīng)驗積累，最終對