盾構(gòu)螺旋輸送機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)條件分析

盾構(gòu)螺旋輸送機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)條件分析摘要：螺旋輸送機(jī)是盾構(gòu)機(jī)的核心液壓系統(tǒng)之一，與盾構(gòu)的皮帶系統(tǒng)一起負(fù)責(zé)渣土的輸送。盾構(gòu)機(jī)操作手需要從最基礎(chǔ)的電氣層面與機(jī)械液壓層面了解螺旋輸送機(jī)的控制、動(dòng)作原理。通過(guò)對(duì)其電路的分析，了解螺旋輸送機(jī)的控制系統(tǒng)；通過(guò)對(duì)其液壓的分析，了解螺旋輸送機(jī)的動(dòng)作原理。文章以電氣控制為導(dǎo)向機(jī)械液壓為輔助，對(duì)螺旋輸送機(jī)的啟動(dòng)條件進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。關(guān)鍵詞：螺旋輸送機(jī)；啟動(dòng)條件；電氣；液壓；機(jī)械總述螺旋輸送機(jī)簡(jiǎn)稱螺機(jī)，螺機(jī)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(dòng)裝置、觀察口等機(jī)械液壓結(jié)構(gòu)。螺機(jī)前端固定在盾構(gòu)機(jī)的前盾壓力隔板上，螺軸伸入盾構(gòu)土倉(cāng)底部，通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)裝置使螺軸轉(zhuǎn)動(dòng)，將渣土沿著螺機(jī)筒壁內(nèi)側(cè)往后輸送；中部由一個(gè)直徑在20公分左右的銷子進(jìn)行固定，并承擔(dān)螺機(jī)大部分的重量；后部設(shè)有一個(gè)出渣口，出渣口下方則為皮帶系統(tǒng)，通過(guò)螺機(jī)排出的渣土將由皮帶系統(tǒng)繼續(xù)往后輸送。螺機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)從電氣的角度理解需要滿足三個(gè)大方面的條件。第一個(gè)條件為外部啟動(dòng)條件，包括內(nèi)循環(huán)水泵開(kāi)啟，空壓機(jī)開(kāi)啟，黃油泵啟動(dòng)。第二個(gè)條件為電機(jī)啟動(dòng)條件，包括先導(dǎo)泵電機(jī)啟動(dòng)，螺旋機(jī)補(bǔ)油泵啟動(dòng)，輔助泵啟動(dòng)（螺旋機(jī)門伸縮），螺旋機(jī)泵啟動(dòng)，皮帶機(jī)啟動(dòng)。第三個(gè)啟動(dòng)條件為螺機(jī)運(yùn)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(jī)油壓未超限，螺機(jī)土壓正常，黃油脈沖檢測(cè)正常，前閘門完全開(kāi)啟，后閘門未完全關(guān)閉。外部啟動(dòng)條件分析螺機(jī)螺軸主要依靠液壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)提供動(dòng)力進(jìn)行正反轉(zhuǎn)。液壓馬達(dá)通過(guò)螺機(jī)減速機(jī)及減速箱最終與螺軸相連，通過(guò)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)螺軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。減速機(jī)為水冷形式，通過(guò)不斷流動(dòng)的低溫冷水帶走減速機(jī)內(nèi)部齒輪油的油溫。減速箱內(nèi)部裝有齒輪油，對(duì)減速箱內(nèi)部的齒輪承擔(dān)潤(rùn)滑冷卻的作用。減速箱與外部螺軸帶動(dòng)的渣土通過(guò)密封進(jìn)行隔離，為了保證密封的長(zhǎng)期有效，需要在螺機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，自動(dòng)注入連續(xù)不斷的潤(rùn)滑油脂。減速箱密封需要在螺機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行連續(xù)不斷的黃油注入，所以在螺機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)前打開(kāi)空壓機(jī)及黃油油脂泵，保證密封的潤(rùn)滑。減速機(jī)需要水冷，所以在螺機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)前打開(kāi)內(nèi)循環(huán)水泵，保證冷卻水的循環(huán)，同時(shí)冷卻水泵還有冷卻空壓機(jī)的功能。電機(jī)啟動(dòng)電路走向分析3.1控制泵電機(jī)啟動(dòng)螺機(jī)速度調(diào)節(jié)采用無(wú)級(jí)調(diào)速控制，并且有兩個(gè)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(guò)控制主油泵的斜盤角度來(lái)實(shí)現(xiàn)，檔位調(diào)節(jié)通過(guò)控制馬達(dá)的斜盤角度來(lái)實(shí)現(xiàn)。斜盤角度的控制是由控制泵提供的高壓液壓油來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以控制泵成為了螺機(jī)啟動(dòng)的先提條件之一。3.2輔助泵電機(jī)啟動(dòng)螺機(jī)有兩個(gè)伸縮油缸，主要負(fù)責(zé)螺軸的伸縮。螺機(jī)的伸縮主要有兩個(gè)功能，第一個(gè)功能為脫困功能，當(dāng)螺機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩比較大，可以通過(guò)螺機(jī)的伸縮松動(dòng)螺機(jī)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(kāi)觀察窗觀察螺機(jī)內(nèi)部的渣土情況，也可以拆除螺機(jī)進(jìn)行大修或者更換。輔助泵電機(jī)提供的高壓液壓油在螺機(jī)系統(tǒng)上主要負(fù)責(zé)前后閘門的開(kāi)關(guān)及螺機(jī)的伸縮功能。螺機(jī)補(bǔ)油泵電機(jī)啟動(dòng)螺機(jī)液壓系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)，主要為了保證螺機(jī)液壓系統(tǒng)的清潔。但是在螺機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于系統(tǒng)高壓的原因，液壓油溫度會(huì)逐漸升高，所以閉式液壓系統(tǒng)設(shè)置了卸油口及補(bǔ)油口，用于液壓油的冷卻。在螺機(jī)主泵啟動(dòng)之前，需要啟動(dòng)補(bǔ)油泵，用以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。補(bǔ)油泵電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中是不帶負(fù)載的，盾構(gòu)PLC感應(yīng)到補(bǔ)油泵電機(jī)啟動(dòng)之后通過(guò)繼電器的控制使電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)。補(bǔ)油泵正常啟動(dòng)后，會(huì)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(hào)換算成補(bǔ)油壓力數(shù)值，并在工控機(jī)上顯示出來(lái)。只有當(dāng)補(bǔ)油壓力充足的情況下，螺機(jī)才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。螺機(jī)主油泵電機(jī)啟動(dòng)在螺機(jī)補(bǔ)油泵電機(jī)正常啟動(dòng)數(shù)秒后，通過(guò)主控室控制主油泵電機(jī)的啟動(dòng)。補(bǔ)油泵與主油泵的啟動(dòng)有先后順序并有最低時(shí)間限制，保證補(bǔ)油泵能隨時(shí)給主油泵供油的情況下才能啟動(dòng)主油泵。皮帶電機(jī)啟動(dòng)螺機(jī)系統(tǒng)排出的渣土將由皮帶系統(tǒng)負(fù)責(zé)輸送，并最終輸送至可移動(dòng)式的渣土箱。若螺機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，皮帶系統(tǒng)未啟動(dòng)，螺機(jī)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(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，皮帶電機(jī)需要提前啟動(dòng)。螺機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)允許條件本地與遠(yuǎn)程的選擇模式在盾構(gòu)機(jī)上有兩個(gè)位置可以控制螺機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，第一個(gè)位置在主控室，屬于遠(yuǎn)程控制點(diǎn)，第二個(gè)位置在設(shè)備橋右側(cè)，屬于現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)，可以在控制的同時(shí)觀察螺機(jī)的反應(yīng)。在兩個(gè)控制點(diǎn)都有一個(gè)選擇旋鈕，可以選擇遠(yuǎn)程控制或者現(xiàn)場(chǎng)控制。當(dāng)兩者同時(shí)選擇遠(yuǎn)程控制時(shí)，可以在主控室控制螺機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，反之則為現(xiàn)場(chǎng)控制螺機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。若兩種選擇旋鈕選擇不一樣，則螺機(jī)各種控制按鈕失靈，螺機(jī)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。高低速選擇螺旋機(jī)有兩個(gè)速度檔位，低速檔位及高速檔位，低速檔位最高轉(zhuǎn)速可達(dá)12轉(zhuǎn)每分鐘，高速檔位的最高速度可達(dá)21轉(zhuǎn)每分鐘。通過(guò)選擇旋鈕可以控制螺機(jī)的速度檔位，其是螺機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的先提條件之一。急停正常螺機(jī)系統(tǒng)有兩個(gè)急停開(kāi)關(guān)，分別為螺機(jī)現(xiàn)場(chǎng)控制盒上的急停開(kāi)關(guān)及運(yùn)行-維護(hù)開(kāi)關(guān)。在螺機(jī)系統(tǒng)發(fā)生緊急情況時(shí)，可以通過(guò)這兩個(gè)急停開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)控制螺機(jī)系統(tǒng)的急停。老式盾構(gòu)機(jī)中，螺機(jī)系統(tǒng)的急停除了影響螺機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)之外，也會(huì)影響皮帶系統(tǒng)及推進(jìn)系統(tǒng)的急停。在盾構(gòu)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，螺機(jī)急停停止后，皮帶需要繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，以使皮帶上的渣土清空，可以通過(guò)線路的改動(dòng)將兩個(gè)系統(tǒng)的急停分開(kāi)。速度旋鈕歸零螺機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)之前，速度旋鈕歸零的作用是防止速度在沒(méi)歸零的情況下，螺機(jī)啟動(dòng)之后，對(duì)泵及馬達(dá)形成太大的沖擊，造成機(jī)械部件的損壞。故需要在螺機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)之前，速度歸零，螺機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)之后，再慢慢提高螺機(jī)的速度，減少對(duì)泵及馬達(dá)的沖擊。螺機(jī)泄漏油溫未超限螺機(jī)馬達(dá)上有一個(gè)泄漏油溫度傳感器，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)泄漏油溫度。在工控機(jī)的參數(shù)設(shè)置界面，可以設(shè)置螺機(jī)泄漏油溫度的警告值及高限值。若溫度達(dá)到警告值之后，PLC會(huì)發(fā)出報(bào)警信息；達(dá)到高限值，PLC除了發(fā)出報(bào)警信息之外，還會(huì)停止螺機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。螺機(jī)油壓未超限在螺機(jī)高壓出口處有壓力傳感器，可以檢測(cè)螺機(jī)實(shí)時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)油壓，其發(fā)出的4~20mA電流信號(hào)被PLC接收，PLC根據(jù)內(nèi)部的計(jì)算規(guī)則，換算出實(shí)際的螺機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)壓力，并在工控機(jī)上顯示出來(lái)。在工控機(jī)的參數(shù)設(shè)置界面，可以設(shè)置螺機(jī)壓力高限。若螺機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)壓力超出這個(gè)壓力限值時(shí)，PLC會(huì)發(fā)出報(bào)警信息并停止螺機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。螺機(jī)土壓正常螺機(jī)上有兩個(gè)土壓檢測(cè)傳感器，分布于螺機(jī)的前部及后部，用于監(jiān)測(cè)螺機(jī)內(nèi)部渣土的壓力。若螺機(jī)的土壓傳感器不正常導(dǎo)致PLC發(fā)出報(bào)警信息，螺機(jī)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可以通過(guò)長(zhǎng)按復(fù)位按鈕來(lái)進(jìn)行臨時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)。黃油脈沖檢測(cè)正常螺機(jī)主減速箱內(nèi)部有齒輪油及各種傳動(dòng)齒輪，需要通過(guò)密封與外部的土水進(jìn)行隔離，密封通過(guò)黃油的潤(rùn)滑來(lái)保證性能。螺機(jī)密封的黃油注入分為自動(dòng)注脂及手動(dòng)注脂，手動(dòng)注脂需要維保人員每班手動(dòng)注入，自動(dòng)注脂則會(huì)與螺機(jī)同步運(yùn)行當(dāng)螺機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，油脂泵打開(kāi)，自動(dòng)注脂開(kāi)始。在螺機(jī)自動(dòng)注脂管路上安裝脈沖檢測(cè)傳感器，傳感器為接近開(kāi)關(guān)，發(fā)出數(shù)字量信號(hào)，PLC根據(jù)點(diǎn)位上信號(hào)變化的頻率來(lái)計(jì)算螺機(jī)的黃油脈沖，并在工控機(jī)上的輔助系統(tǒng)界面顯示出來(lái)。假如PLC檢測(cè)到的黃油脈沖數(shù)值太低，則會(huì)發(fā)出報(bào)警并停止螺機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。前閘門完全開(kāi)啟螺機(jī)的螺軸在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，會(huì)穿過(guò)前閘門伸到土倉(cāng)的位置。前閘門沒(méi)有行程傳感器來(lái)顯示門的開(kāi)度，若在不保證前閘門開(kāi)到最大的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)螺機(jī)，前閘門可能因?yàn)橛透椎膬?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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)之前，需要保證前閘門開(kāi)到最大，即閘門左右兩扇門的開(kāi)啟限位要起作用。后閘門未完全關(guān)閉有些盾構(gòu)機(jī)為了防噴涌等類型的安全性考慮，會(huì)設(shè)置兩個(gè)后閘門，其控制功能類似。后閘門的最小開(kāi)度會(huì)影響到螺機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，假如螺機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)之后，后閘門卻處于完全關(guān)閉的狀態(tài)，螺機(jī)內(nèi)部的土?xí)粩D壓導(dǎo)致渣土最終被卡在螺機(jī)內(nèi)部。故后閘門的開(kāi)度要達(dá)到一定的程度，螺機(jī)才允許運(yùn)轉(zhuǎn)，一般設(shè)置為50mm。螺機(jī)的后閘門除了設(shè)置行程傳感器外，在其開(kāi)與關(guān)的極限位置還設(shè)置了限位開(kāi)關(guān)。限位開(kāi)關(guān)除了可以檢測(cè)閘門的極限開(kāi)度之外，還起到保護(hù)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(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)螺機(jī)上述各種啟動(dòng)條件滿足的情況下，就可以按壓螺機(jī)啟動(dòng)按鈕，將螺機(jī)后閘門開(kāi)到適當(dāng)?shù)拇笮?，并通過(guò)速度調(diào)節(jié)旋鈕慢慢調(diào)節(jié)螺機(jī)速度，使螺機(jī)的出土速度與推進(jìn)速度相適應(yīng)。當(dāng)需要反轉(zhuǎn)時(shí)，長(zhǎng)按反轉(zhuǎn)按鈕，慢慢調(diào)節(jié)螺機(jī)速度。與正轉(zhuǎn)的另一個(gè)不同點(diǎn)，螺機(jī)的反轉(zhuǎn)速度最高只能達(dá)到5轉(zhuǎn)每分鐘。結(jié)語(yǔ)螺機(jī)的各種啟動(dòng)條件不是相互獨(dú)立的，各個(gè)條件相互制約，最終形成一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的螺旋輸送機(jī)系統(tǒng)。盾構(gòu)操作維保人員需要從機(jī)械、電氣、液壓等方面全面了解螺機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、動(dòng)作運(yùn)轉(zhuǎn)及控制原理。通過(guò)這些基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)培訓(xùn)，日常工作過(guò)程中的故障模式熟悉以及故障解決方法的經(jīng)驗(yàn)積累，最終對(duì)