变频器并联主从盾构机刀盘驱动系统及控制刀盘的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种变频器并联主从盾构机刀盘驱动系统及控制刀盘的方法，所述系统包括：PLC控制器、6个变频器、6个驱动电机、减速机、主轴承、副轴承、齿轮、刀盘、刀盘转速传感器，PLC控制器控制主机和2号变频器工作，2号变频器控制中心滚刀单独旋转，主机通过光纤串行通讯链路向从机发出控制信号，控制从机参与工作，通过采用中心滚刀单独控制能够开挖施工面，通过主机和从机之间的主从控制，能够防止电机出力不均造成主轴承容易损坏。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种地下盾构施工设备，尤其涉及一种变频器并联主从盾构机刀盘驱动系统及控制刀盘的方法。
技术介绍
在地下盾构施工领域，主驱动一般采用液压马达，此结构形式存在以下几个缺点：能耗大，增加了加工难度；维修麻烦，出现问题需要返厂维修，维修周期长；控制回路复杂，油路容易受到污染；液压马达安装需要一定的空间，安装麻烦。在进行施工之前，需要利用人工开凿施工面，施工进度慢；采用电机驱动的主驱动系统，传动单元之间存在速度差异，容易造成主轴承的冲击和损坏。
技术实现思路
为了克服现有技术中盾构机刀盘驱动系统的上述缺点，本专利技术提供了一种变频器并联主从盾构机刀盘驱动系统，包括：PLC控制器、6个变频器、6个驱动电机、减速机、主轴承、副轴承、齿轮、刀盘、刀盘转速传感器；刀盘的中心向工作面凸出，刀盘上布置有中心滚刀和边滚刀；变频器连接驱动电机，变频器采用并联加主从控制方式，其中1号变频器为主机，2号变频器单独控制刀盘中心滚刀驱动电机，3、4、5、6号变频器为从机，PLC控制器与主机和2号变频器通信连接，主机与从机通过光纤串行通讯链路连接，主机和从机中分别内置同步模块，主机和从机控制的驱动电机通过减速机、齿轮、主轴承连接刀盘，2号变频器控制的驱动电机通过副轴承直接连接中心滚刀；刀盘转速传感器与PLC控制器连接。优选地，从机采用转矩控制模式，还包括转矩限制器；优选地，主机和从机控制的驱动电机在圆周上均布；优选地，变频器采用ABB公司的ACS800系列变频器。 根据本专利技术的另一个方面，提供了一种利用前述的变频器并联主从盾构机刀盘驱动系统及控制刀盘的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）PLC控制器控制主机和2号变频器工作；2）2号变频器控制中心滚刀单独旋转，以切削施工面；3）主机向从机发出控制信号，控制从机参与工作；4）主机和从机控制驱动电机旋转，通过减速机、齿轮、主轴承带动刀盘旋转；5）PLC控制器接收刀盘转速传感器发送的刀盘转速信号，并根据刀盘转速信号通过主机控制驱动电机的转速；6）从机根据主机给定的转矩控制驱动电机的旋转；7）通过刀盘的旋转，切削岩石或土层，并通过螺旋机将渣土运出。本专利技术的变频器并联主从盾构机刀盘驱动系统工作原理如下：PLC控制器控制主机和2号变频器工作，2号变频器控制中心滚刀单独旋转，中心滚刀布置在刀盘中心向工作面凸出，以切削施工面，并在切削完施工面后，通过控制中心滚刀单独旋转，加快盾构施工速度；主机通过光纤串行通讯链路向从机发出控制信号，控制从机参与工作；主机和从机控制的驱动电机带动刀盘旋转，PLC控制器接收刀盘转速传感器发送的刀盘转速信号，并根据刀盘转速信号通过主机控制驱动电机的转速，从机根据主机给定的转矩控制驱动电机的旋转，主机和从机之间采用主从控制模式，速度相等，扭矩平均分配，主机为速度控制，从机采用转矩控制模式，主机和从机的电机轴通过齿轮刚性连接，传动单元之间不存在速度差异，主从控制模式可实现变频电机的出力一致，防止电机出力不均造成主轴承的损坏。与现有技术相比，利用此专利技术能够解决大多数液压马达安装困难、维修麻烦、安装空间增大、能耗大等缺点；通过采用中心滚刀单独控制能够开挖施工面，节省人力，并能加快盾构施工进度，通过主机和从机之间的主从控制，能够防止电机出力不均造成主轴承容易损坏，节省维修的成本和费用。附图说明图1为变频器主从控制原理图；图2为本专利技术的变频器并联主从盾构机刀盘驱动系统组成图；图3为利用本专利技术的变频器并联主从盾构机刀盘驱动系统控制刀盘的方法示意图。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。 如图2所示，本专利技术提供了一种变频器并联主从盾构机刀盘驱动系统，包括：PLC控制器、6个变频器、6个驱动电机、减速机、主轴承、副轴承、齿轮、刀盘、刀盘转速传感器；刀盘的中心向工作面凸出，刀盘上布置有中心滚刀和边滚刀；变频器连接驱动电机，变频器采用并联加主从控制方式，其中1号变频器为主机，2号变频器单独控制刀盘中心滚刀驱动电机，3、4、5、6号变频器为从机，PLC控制器与主机和2号变频器通信连接，主机与从机通过光纤串行通讯链路连接，主机和从机中分别内置同步模块，主机和从机控制的驱动电机通过减速机、齿轮、主轴承连接刀盘，2号变频器控制的驱动电机通过副轴承直接连接中心滚刀；刀盘转速传感器与PLC控制器连接。优选地，从机采用转矩控制模式，还包括转矩限制器；优选地，主机和从机控制的驱动电机在圆周上均布；优选地，变频器采用ABB公司的ACS800系列变频器。如图3所示，根据本专利技术的另一个方面，提供了一种利用前述的变频器并联主从盾构机刀盘驱动系统及控制刀盘的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）PLC控制器控制主机和2号变频器工作；2）2号变频器控制中心滚刀单独旋转，以切削施工面；3）主机向从机发出控制信号，控制从机参与工作；4）主机和从机控制驱动电机旋转，通过减速机、齿轮、主轴承带动刀盘旋转；5）PLC控制器接收刀盘转速传感器发送的刀盘转速信号，并根据刀盘转速信号通过主机控制驱动电机的转速；6）从机根据主机给定的转矩控制驱动电机的旋转；7）通过刀盘的旋转，切削岩石或土层，并通过螺旋机将渣土运出。与现有技术相比，利用此专利技术能够解决大多数液压马达安装困难、维修麻烦、安装空间增大、能耗大等缺点；通过采用中心滚刀单独控制能够开挖施工面，节省人力，并能加快盾构施工进度，通过主机和从机之间的主从控制，能够防止电机出力不均造成主轴承容易损坏，节省维修的成本和费用。以上所述，仅为本专利技术的优选实施例，不能解释为以此限定本专利技术的范围，凡在本专利技术的权利要求书要求保护的范围内所做出的等同的变形和改变的实施方式均在本专利技术所要求保护的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变频器并联主从盾构机刀盘驱动系统，包括：PLC控制器、6个变频器、6个驱动电机、减速机、主轴承、副轴承、齿轮、刀盘、刀盘转速传感器；刀盘的中心向工作面凸出，刀盘上布置有中心滚刀和边滚刀；变频器连接驱动电机，变频器采用并联加主从控制方式，其中1号变频器为主机，2号变频器单独控制刀盘中心滚刀驱动电机，3、4、5、6号变频器为从机，PLC控制器与主机和2号变频器通信连接，主机和2号变频器并联，主机与从机通过光纤串行通讯链路连接，主机和从机中分别内置同步模块，主机和从机控制的驱动电机通过减速机、齿轮、主轴承连接刀盘，2号变频器控制的驱动电机通过副轴承直接连接中心滚刀；刀盘转速传感器与PLC控制器连接。

【技术特征摘要】
1.一种变频器并联主从盾构机刀盘驱动系统，包括：PLC控制器、6个变频器、6个驱动电机、减速机、主轴承、副轴承、齿轮、刀盘、刀盘转速传感器；刀盘的中心向工作面凸出，刀盘上布置有中心滚刀和边滚刀；变频器连接驱动电机，变频器采用并联加主从控制方式，其中1号变频器为主机，2号变频器单独控制刀盘中心滚刀驱动电机，3、4、5、6号变频器为从机，PLC控制器与主机和2号变频器通信连接，主机和2号变频器并联，主机与从机通过光纤串行通讯链路连接，主机和从机中分别内置同步模块，主机和从机控制的驱动电机通过减速机、齿轮、主轴承连接刀盘，2号变频器控制的驱动电机通过副轴承直接连接中心滚刀；刀盘转速传感器与PLC控制器连接。2.根据权利要求1所述的变频器并联主从盾构机刀盘驱动系统，其特征在于：从机采用转矩控制模式，还包括转矩限制器。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：许彦平，刘双仲，王彬，赵小庆，
申请(专利权)人：辽宁北铁建工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21