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土壓平衡盾構(gòu)機機電安全保護應用策略分析

來源:期刊VIP網(wǎng)所屬分類:土木工程時間:瀏覽:

  摘 要:土壓平衡盾構(gòu)機集液壓、機械、電氣、輔助系統(tǒng)為一體,具有系統(tǒng)龐大、技術(shù)難度大、復雜程度高、作業(yè)時間長的特點。文章結(jié)合土壓平衡盾構(gòu)機的工程應用情況以及機電安全保護目的,簡要闡述了關(guān)于土壓平衡盾構(gòu)機的機電安全保護應用策略。

  關(guān)鍵詞:土壓平衡盾構(gòu)機;機電安全;電氣

  前言

  土壓平衡盾構(gòu)機是土木工程建設(shè)隧道掘進工藝操作中的常用設(shè)備,主要是利用安裝于盾構(gòu)機最前端全斷面切削刀盤的持續(xù)旋轉(zhuǎn),切削正面土體并經(jīng)刀盤開口入刀盤后土倉。同時利用配置的泡沫+膨潤土系統(tǒng)改良土倉內(nèi)土體,在獲得流動性膏狀土體的同時,平衡土倉內(nèi)壓力、開挖面土壓力。由于土壓平衡盾構(gòu)機特殊的運行環(huán)境,在其運作過程中極易出現(xiàn)機電安全問題。因此,對其機電安全保護的應用策略進行適當分析非常必要。

  1 關(guān)于土壓平衡盾構(gòu)機的工程應用情況及機電安全保護目的

  某城市軌道交通8號線盾構(gòu)區(qū)間起止里程ZFK1+658.523~ZDFK2+896.254,短鏈9.652m,長1102.212m,共759環(huán)。盾構(gòu)區(qū)間所在地區(qū)為濱海灘地區(qū),后進行人工填海造地,填筑料為黏土、碎石塊、砂礫、局部含垃圾,基底巖石主要成分為花崗巖。

  土壓平衡盾構(gòu)機是由幾十個子系統(tǒng)獨立連接而成(如圖1所示)。將機械傳動、鋼結(jié)構(gòu)、運輸、程序控制、潤滑、電氣、通風、冷卻、監(jiān)控測量等模塊進行了有機集成,任意一模塊出現(xiàn)故障均會威脅土壓平衡盾構(gòu)機作業(yè)正常情況。而機電模塊是涉及計算機控制、供配電系統(tǒng)、可編程控制的模塊,其運行正常與否關(guān)乎土壓平衡盾構(gòu)機電氣、程序控制、監(jiān)控測量等多個模塊的運行質(zhì)量。為了保證土壓平衡盾構(gòu)機順利投入使用,就需要利用機電安全保護措施,落實操作與保養(yǎng)并舉、檢測與維修結(jié)合、預先防控為主的方針,降低故障發(fā)生頻率,延長土壓平衡盾構(gòu)機運行年限。

  2.關(guān)于土壓平衡盾構(gòu)機的機電安全保護應用策略

  2.1機電安全保護設(shè)計

  為了保障土壓平衡盾構(gòu)機在運行階段無機電風險,機電設(shè)備安全規(guī)定對土壓平衡盾構(gòu)機抵抗機電風險的能力提出了嚴格的要求。在土壓平衡盾構(gòu)機機電安全保護設(shè)計時,設(shè)計人員應綜合考慮靜電聚集、開關(guān)控制、電力能源、調(diào)節(jié)裝置等諸多因素,從電能開關(guān)、調(diào)節(jié)裝置、控制裝置入手,進行專業(yè)設(shè)計。比如,土壓平衡盾構(gòu)機供電系統(tǒng)可以劃分為高壓供電系統(tǒng)、低壓供電系統(tǒng)兩種類別,基于土壓平衡盾構(gòu)機電力資源使用量大、電力資源供應時間長的特點,可以選擇10kV高壓供電系統(tǒng),確保電力資源供應過程安全。若選擇低壓配電系統(tǒng),則可以選擇多線保護接零的方式,防控狹窄、潮濕盾構(gòu)作業(yè)環(huán)境中漏電現(xiàn)象的出現(xiàn)。并設(shè)置漏電保護裝置,在盾構(gòu)機電網(wǎng)漏電超過設(shè)定數(shù)值時進行盾構(gòu)機電系統(tǒng)電路、信號發(fā)出線路的自動切斷。在這個基礎(chǔ)上,針對土壓平衡盾構(gòu)機開關(guān)箱、配電系統(tǒng)末端,選擇防濺型漏電斷路器(如圖2),設(shè)定額定漏電電流在30.0mA以內(nèi),額定漏電時間在0.1s以內(nèi)[1]。同時在總配電箱內(nèi),進行剩余電流互感器、總漏電保護器的設(shè)置,一般剩余電流互感器額定剩余電流可以設(shè)定兩個檔次,分別為30.0mA~100.0mA、100.0mA~300.0mA;而總漏電保護器設(shè)定的額定漏電動作電流應超過總漏電電流的兩倍(配電系統(tǒng)、用電設(shè)備),以便對土壓平衡盾構(gòu)機運作現(xiàn)場形成分段二級漏電保護。

  考慮到土壓平衡盾構(gòu)機運作環(huán)境具有濕度大的特點,在防控土壓平衡盾構(gòu)機漏電風險的基礎(chǔ)上,還需要進行接地保護或者保護接零。比如,在盾構(gòu)機側(cè)接地,經(jīng)對地電壓金屬件將電氣系統(tǒng)故障風險與大地緊密聯(lián)系,控制故障件意外帶電體對地電壓在安全范疇內(nèi)。再如,于土壓平衡盾構(gòu)機電力變壓器低壓側(cè)中心點進行直接節(jié)點,防控系統(tǒng)電位波動導致的故障接地風險。在這個基礎(chǔ)上,于操作室、高壓土倉、推進油缸遠程操作箱等位置設(shè)置防誤啟動裝置、緊急開關(guān)等裝置,規(guī)避過載、漏電等風險因素對盾構(gòu)機機電安全的影響。

  2.2機電安全保護管理

  監(jiān)測與故障診斷是土壓平衡盾構(gòu)機機電安全保護管理的重要模塊。為了精準判定異常情況發(fā)生時間段,或者預先估測出現(xiàn)風險較大的故障,維保人員應借助流量、電流、扭矩、噪音、壓力、溫度、振動等輔助監(jiān)測設(shè)備,對土壓平衡盾構(gòu)機進行持續(xù)監(jiān)測。根據(jù)出現(xiàn)的問題制定恰當?shù)膽獙Υ胧榱吮WC監(jiān)測作業(yè)高效率開展,維保人員也可以結(jié)合實際情況對受控盾構(gòu)機各模塊進行分級監(jiān)控。一般可以將關(guān)鍵設(shè)備劃定為A級,比如,電氣系統(tǒng)、主驅(qū)動系統(tǒng)等;將重要設(shè)備劃分為B級,比如,吊機系統(tǒng)、通風系統(tǒng)等;將一般設(shè)備劃分為C級,比如,其他設(shè)備等。

  以A級電氣系統(tǒng)為例,維保人員可以綜合選擇電壓監(jiān)測、電流監(jiān)測、溫度測試技術(shù),進行監(jiān)測。針對土壓平衡盾構(gòu)機推進階段出現(xiàn)的驟停以及顯示省配電裝置異常情況,可以由操作人員首先對線路技能型盤查,判定線路各接頭位置是否出現(xiàn)故障。在確定線路各接頭位置無故障后,對各模塊進行排查,尋找導致相關(guān)故障的根源因子[2]。比如,因電纜屏蔽層不完整導致的通信電纜故障(通信電纜與強電電纜交錯),直接影響信號傳輸。基于此,可以利用盾構(gòu)機線路連接保護手段,將熔斷器連入設(shè)備內(nèi),形成短路保護體系,保證熔體額定功率在1.5倍的絕緣帶線長期縫合標準載流量以下。

  除持續(xù)監(jiān)測與故障診斷、處理外,維保人員還需要保證每天4h以上的機電保養(yǎng)時間。即將全部電機、配電柜內(nèi)外雜物清除,手動潤滑待潤滑部件,緊固機械與電氣連接部位,及時修補電氣液壓元件受水泥漿液、泡沫腐蝕的部位等。

  總結(jié)

  綜上所述,作為一個大型的系統(tǒng),機電系統(tǒng)在土壓平衡盾構(gòu)機使用過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的功效。為了保證土壓平衡盾構(gòu)機的機電安全,技術(shù)人員應從土壓平衡盾構(gòu)機的機電安全保護設(shè)計入手,嚴格根據(jù)機電設(shè)備安全規(guī)定,選擇絕緣性能佳、耐磨損的材料。并恰當調(diào)整機電接線方案,促使機電設(shè)備具有一定的抵抗風險的能力。同時維保人員應加強設(shè)備管理,定期組織巡察,以便及時發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)機機電風險、及時處理。

  參考文獻

  [1] 張通國.盾構(gòu)機在孤石基巖地層中的掘進風險及針對性設(shè)計選型[J].廣東公路交通,2021(02):56-59.

  [2] 周斌.架橋機等起重機及地鐵隧道盾構(gòu)機的安全使用與管理措施[J].中國設(shè)備工程,2021(06):70-71.

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