摘要:概括介绍了日本小松公司生产的铰接式土压平衡盾构的功能和特点,以及测控系统的组成和设计思想,剖析了盾构的控制和操作方法,总结了测控系统的特点,对国产盾构测控系统的设计提出了建议。

　　1盾构概况

　　北京地铁4号线颐和园至圆明园之间的隧道施工,采用日本小松公司生产的铰接式土压平衡盾构。它将穿越砂砾复合地层,推进距离约1.5km。该盾构主要参数有,直径:Ф6140mm;长度:8570mm;推进速度:0~8.5cm/min;总推力:37730kN。铰接式土压平衡盾构主要部件的功能和特点如下:

　　(1)大刀盘是通过9台刀盘电机来驱动,再由5台变频器控制刀盘电机,实现刀盘转速的选择和切换。刀盘速度设有五档分别为0.5、0.7、1.1、1.6、2.2r/min。

　　(2)螺旋机由1个液压马达来拖动,它可通过比例阀进行无级调速,螺旋机调速范围为0~25r/min。

　　(3)螺旋机有伸缩功能,维修时可将螺旋机轴缩回关闭前部二道螺旋机闸门,使螺旋机与泥土仓完全隔离。

　　(4)推进系统由推进泵带动分成四区的22个推进千斤顶,并通过一个比例阀对油压进行调整和控制来调节推进速度。

　　(5)铰接系统由铰接泵带动4个铰接千斤顶进行上、下、左、右的转动与全伸、全缩等动作,调整盾构的推进姿态。

　　(6)拼装回转和螺旋机闸门合用1台液压泵,分别在拼装/推进状态中使用。

　　(7)皮带机在运行前,予报警5s,才能正式运转。在皮带机两边设有拉绳式紧停钮,可以紧急停止皮带机。

　　(8)盾尾油脂设前后二道密封,由1台盾尾油脂密封泵每道各分6个点进行压注。

　　(9)有2台集中润滑油脂泵(简称油脂泵)分连续和间断二个工作状态分别注入油脂。

　　(10)有1套稀油润滑循环泵(简称循环泵)进行润滑油的加注。

　　(11)用2台泥浆泵通过变频器调节加泥流量。向土仓内加泥浆。

　　(12)由注浆泵和搅拌机组成的注浆系统可进行单液浆压注,有清洗管道功能。

　　(13)有1套泡沫装置可发生泡沫注入盾构前方土体中。

　　2盾构测控系统

　　2.1盾构控制系统

　　盾构控制系统主要由PLC可控制编程控制器和显示操作终端机组成。PLC采用主从结构,有1个主站和2个从站,另有一套注浆PLC。见图1

　　PLC可编程控制器采用日本三菱公司制造的Ans系列产品。该盾构采用的A2USHCPU组件是当今世界上最先进的微型化PLCCPU之一。它采用三菱顺控处理器(MSP),使得其可以达到与许多大型、更昂贵的PLC相媲美的速度和功能。

　　PLC主站设在控制台,主CPU型号为A2USHCPU-S1,带3个显示操作终端机,编号为GC1、GC2、GC7。其中GC1、GC2分别操作盾构设备,互为备用。另一个GC7操作加泥设备。

　　1#从站设在盾构内,带3个显示操作终端机,编号为GC3~5。其中GC3、GC4操作盾构千斤顶,GC5远程操作注浆。2#从站设在2#车架,带1个显示操作终端机(俗称触摸屏),编号为GC6,操作注浆设备。

　　主站同1#、2#从站通过两个并行的电缆环路连接(双环网)。系统采用了高速可靠的数据通信,即MELSECNET/Ⅱ数据通信系统,它采用2个并行的电缆环路连接各PLC站,其中一个称之为正向环路(或主环路),另一个称之为反向环路(或副环路)。当主环路内发生电缆断裂,通信自动切换到副环路,继续保持数据通信。如果2个环路均断裂或者均脱接,除断裂的PLC,连接的站之间仍保持继续通信。

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