摘 要：土壓平衡盾構(gòu)機(jī)集液壓、機(jī)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(fù)雜程度高、作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。文章結(jié)合土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的工程應(yīng)用情況以及機(jī)電安全保護(hù)目的，簡(jiǎn)要闡述了關(guān)于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的機(jī)電安全保護(hù)應(yīng)用策略。

　　關(guān)鍵詞：土壓平衡盾構(gòu)機(jī);機(jī)電安全;電氣

　　前言

　　土壓平衡盾構(gòu)機(jī)是土木工程建設(shè)隧道掘進(jìn)工藝操作中的常用設(shè)備，主要是利用安裝于盾構(gòu)機(jī)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(kāi)口入刀盤后土倉(cāng)。同時(shí)利用配置的泡沫+膨潤(rùn)土系統(tǒng)改良土倉(cāng)內(nèi)土體，在獲得流動(dòng)性膏狀土體的同時(shí)，平衡土倉(cāng)內(nèi)壓力、開(kāi)挖面土壓力。由于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)特殊的運(yùn)行環(huán)境，在其運(yùn)作過(guò)程中極易出現(xiàn)機(jī)電安全問(wèn)題。因此，對(duì)其機(jī)電安全保護(hù)的應(yīng)用策略進(jìn)行適當(dāng)分析非常必要。

　　1 關(guān)于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的工程應(yīng)用情況及機(jī)電安全保護(hù)目的

　　某城市軌道交通8號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間起止里程ZFK1+658.523～ZDFK2+896.254，短鏈9.652m，長(zhǎng)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(jìn)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(jī)是由幾十個(gè)子系統(tǒng)獨(dú)立連接而成(如圖1所示)。將機(jī)械傳動(dòng)、鋼結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸、程序控制、潤(rùn)滑、電氣、通風(fēng)、冷卻、監(jiān)控測(cè)量等模塊進(jìn)行了有機(jī)集成，任意一模塊出現(xiàn)故障均會(huì)威脅土壓平衡盾構(gòu)機(jī)作業(yè)正常情況。而機(jī)電模塊是涉及計(jì)算機(jī)控制、供配電系統(tǒng)、可編程控制的模塊，其運(yùn)行正常與否關(guān)乎土壓平衡盾構(gòu)機(jī)電氣、程序控制、監(jiān)控測(cè)量等多個(gè)模塊的運(yùn)行質(zhì)量。為了保證土壓平衡盾構(gòu)機(jī)順利投入使用，就需要利用機(jī)電安全保護(hù)措施，落實(shí)操作與保養(yǎng)并舉、檢測(cè)與維修結(jié)合、預(yù)先防控為主的方針，降低故障發(fā)生頻率，延長(zhǎng)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行年限。

　　2.關(guān)于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的機(jī)電安全保護(hù)應(yīng)用策略

　　2.1機(jī)電安全保護(hù)設(shè)計(jì)

　　為了保障土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在運(yùn)行階段無(wú)機(jī)電風(fēng)險(xiǎn)，機(jī)電設(shè)備安全規(guī)定對(duì)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)抵抗機(jī)電風(fēng)險(xiǎn)的能力提出了嚴(yán)格的要求。在土壓平衡盾構(gòu)機(jī)機(jī)電安全保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)綜合考慮靜電聚集、開(kāi)關(guān)控制、電力能源、調(diào)節(jié)裝置等諸多因素，從電能開(kāi)關(guān)、調(diào)節(jié)裝置、控制裝置入手，進(jìn)行專業(yè)設(shè)計(jì)。比如，土壓平衡盾構(gòu)機(jī)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(jī)電力資源使用量大、電力資源供應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，可以選擇10kV高壓供電系統(tǒng)，確保電力資源供應(yīng)過(guò)程安全。若選擇低壓配電系統(tǒng)，則可以選擇多線保護(hù)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(hù)裝置，在盾構(gòu)機(jī)電網(wǎng)漏電超過(guò)設(shè)定數(shù)值時(shí)進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)電系統(tǒng)電路、信號(hào)發(fā)出線路的自動(dòng)切斷。在這個(gè)基礎(chǔ)上，針對(duì)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)開(kāi)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(shí)間在0.1s以內(nèi)[1]。同時(shí)在總配電箱內(nèi)，進(jìn)行剩余電流互感器、總漏電保護(hù)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(gè)檔次，分別為30.0mA～100.0mA、100.0mA～300.0mA;而總漏電保護(hù)器設(shè)定的額定漏電動(dòng)作電流應(yīng)超過(guò)總漏電電流的兩倍(配電系統(tǒng)、用電設(shè)備)，以便對(duì)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)運(yùn)作現(xiàn)場(chǎng)形成分段二級(jí)漏電保護(hù)。

　　考慮到土壓平衡盾構(gòu)機(jī)運(yùn)作環(huán)境具有濕度大的特點(diǎn)，在防控土壓平衡盾構(gòu)機(jī)漏電風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上，還需要進(jìn)行接地保護(hù)或者保護(hù)接零。比如，在盾構(gòu)機(jī)側(cè)接地，經(jīng)對(duì)地電壓金屬件將電氣系統(tǒng)故障風(fēng)險(xiǎn)與大地緊密聯(lián)系，控制故障件意外帶電體對(duì)地電壓在安全范疇內(nèi)。再如，于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)電力變壓器低壓側(cè)中心點(diǎn)進(jìn)行直接節(jié)點(diǎn)，防控系統(tǒng)電位波動(dòng)導(dǎo)致的故障接地風(fēng)險(xiǎn)。在這個(gè)基礎(chǔ)上，于操作室、高壓土倉(cāng)、推進(jìn)油缸遠(yuǎn)程操作箱等位置設(shè)置防誤啟動(dòng)裝置、緊急開(kāi)關(guān)等裝置，規(guī)避過(guò)載、漏電等風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)盾構(gòu)機(jī)機(jī)電安全的影響。

　　2.2機(jī)電安全保護(hù)管理

　　監(jiān)測(cè)與故障診斷是土壓平衡盾構(gòu)機(jī)機(jī)電安全保護(hù)管理的重要模塊。為了精準(zhǔn)判定異常情況發(fā)生時(shí)間段，或者預(yù)先估測(cè)出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)較大的故障，維保人員應(yīng)借助流量、電流、扭矩、噪音、壓力、溫度、振動(dòng)等輔助監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)。根據(jù)出現(xiàn)的問(wèn)題制定恰當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)措施。為了保證監(jiān)測(cè)作業(yè)高效率開(kāi)展，維保人員也可以結(jié)合實(shí)際情況對(duì)受控盾構(gòu)機(jī)各模塊進(jìn)行分級(jí)監(jiān)控。一般可以將關(guān)鍵設(shè)備劃定為A級(jí)，比如，電氣系統(tǒng)、主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等;將重要設(shè)備劃分為B級(jí)，比如，吊機(jī)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等;將一般設(shè)備劃分為C級(jí)，比如，其他設(shè)備等。

　　以A級(jí)電氣系統(tǒng)為例，維保人員可以綜合選擇電壓監(jiān)測(cè)、電流監(jiān)測(cè)、溫度測(cè)試技術(shù)，進(jìn)行監(jiān)測(cè)。針對(duì)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)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(duì)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(wú)故障后，對(duì)各模塊進(jìn)行排查，尋找導(dǎo)致相關(guān)故障的根源因子[2]。比如，因電纜屏蔽層不完整導(dǎo)致的通信電纜故障(通信電纜與強(qiáng)電電纜交錯(cuò))，直接影響信號(hào)傳輸?；诖?，可以利用盾構(gòu)機(jī)線路連接保護(hù)手段，將熔斷器連入設(shè)備內(nèi)，形成短路保護(hù)體系，保證熔體額定功率在1.5倍的絕緣帶線長(zhǎng)期縫合標(biāo)準(zhǔn)載流量以下。

　　除持續(xù)監(jiān)測(cè)與故障診斷、處理外，維保人員還需要保證每天4h以上的機(jī)電保養(yǎng)時(shí)間。即將全部電機(jī)、配電柜內(nèi)外雜物清除，手動(dòng)潤(rùn)滑待潤(rùn)滑部件，緊固機(jī)械與電氣連接部位，及時(shí)修補(bǔ)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(gè)大型的系統(tǒng)，機(jī)電系統(tǒng)在土壓平衡盾構(gòu)機(jī)使用過(guò)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(jī)的機(jī)電安全，技術(shù)人員應(yīng)從土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的機(jī)電安全保護(hù)設(shè)計(jì)入手，嚴(yán)格根據(jù)機(jī)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(dāng)調(diào)整機(jī)電接線方案，促使機(jī)電設(shè)備具有一定的抵抗風(fēng)險(xiǎn)的能力。同時(shí)維保人員應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備管理，定期組織巡察，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)機(jī)電風(fēng)險(xiǎn)、及時(shí)處理。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 張通國(guó).盾構(gòu)機(jī)在孤石基巖地層中的掘進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)及針對(duì)性設(shè)計(jì)選型[J].廣東公路交通，2021(02)：56-59.

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