一种土压平衡盾构机中的皮带机控制方法、皮带机及盾构机

摘要

本发明涉及一种土压平衡盾构机中的皮带机控制方法，皮带机的控制电路包括：线路一和线路二，三相电源输出线路为线路一，线路一的端部为第一连接端；线路一与线路二连接；线路二与线路一连接的一端为第二连接端，皮带机上的电机设置有六个接触端子，均与线路二连接；皮带机的控制方法包括以下步骤：当控制模块确定电机启动时，第四接触端子一，第四接触端子二和第四接触端子三短连接；当控制模块确定电机启动完毕运行时，第三接触端子三和第四接触端子一短接，第三接触端子二和第四接触端子三短接，第三接触端子一和第四接触端子二短接，本发明还涉及一种采用上述方法控制的皮带机和盾构机，本发明的采用控制方法简单，价格低廉，节省电能。

说明书

技术领域

本发明涉及土压平衡盾构机领域，尤其涉及一种土压平衡盾构机中的皮带机控制方法、皮带机及盾构机。

背景技术

土压平衡盾构机包括前端的掘进部分，运送渣土的运输部分和尾部的喷锚部分，掘进部分通过前端的刀盘对墙壁进行切削，从而会产生大量的废弃渣土，渣土需要运输到施工场地外，从而保证刀盘能够持续工作，渣土的运输通常采用皮带机实现。盾构机尾部还设有喷锚部分对墙壁进行喷锚，从而实现临时支护。

土压平衡盾构机所用到的皮带机目前多采用变频调速方式，采用变频器和可编程序控制器(PLC)配合，应用变频调速控制技术能够有效降低皮带机系统的能耗，尤其在盾构机长时间运转情况下，皮带机节省的能耗就越高。

但是，现有的变频调速方式仍具有一些缺点，1、调试维护复杂。2、操作复杂，容易误操作。3、价格较高。因此，需要一种操作简单，价格低廉的皮带机控制方法，不仅能够简单的控制皮带机稳定的运行，还需要更加有效的控制能耗。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种土压平衡盾构机中的皮带机控制方法、皮带机及盾构机，本发明降低启动电流，减轻了对电网的冲击，采用正反转的简洁控制方式，控制回路采用PLC编程实现，使其实现高效稳定的自动控制。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种土压平衡盾构机中的皮带机控制方法，所述皮带机的控制电路包括：

线路一；

三相电源输出线路为线路一，所述线路一的端部为第一连接端；所述第一连接端包括第一接触端子一、第二接触端子二和第三接触端子三；

线路二；

所述线路一与线路二连接；所述线路二与所述线路一连接的一端为第二连接端，所述第二连接端包括第二接触端子一、第二接触端子二和第三接触端子三；

所述皮带机的电机上设置有六个接触端子，分别为第三连接端和第四连接端，所述第三连接端和所述第四连接端均与所述线路二连接；

所述第三连接端包括第三接触端子一、第三接触端子二和第三接触端子三；所述第四连接端包括第四接触端子一、第四接触端子二和第四接触端子三；

用于控制皮带机运行的控制模块连接所述第一连接端的控制端、所述第二连接端的控制端、所述第三连接端的控制端和所述第四连接端的控制端；

所述皮带机的控制方法包括以下步骤：

当控制模块确定电机启动时，所述第四接触端子一、所述第四接触端子二和所述第四接触端子三短连接；所述第四接触端子一、所述第四接触端子二和所述第四接触端子三与所述线路二的三条线路连接；

当控制模块确定电机启动完毕运行时，第三连接端的第三接触端子三和所述第四接触端子一短接，所述第三接触端子二和所述第四接触端子三短接，所述第三接触端子一和所述第四接触端子二短接，所述第三接触端子一，第三连接端的第三接触端子二和所述第三接触端子三与线路二的三条线路连接。

可选地，当控制模块确定电机切换正转时，所述第一接触端子一、第一连接端的第二接触端子二和所述第三接触端子三分别对应于所述第二接触端子一，所述第二接触端子二和第二连接端的第三接触端子三连接；

当控制模块确定电机切换反转时，所述第一接触端子一、所述第二接触端子二和第一连接端的第三接触端子三分别对应于第二连接端的第三接触端子三，所述第二接触端子二和所述第二接触端子一连接。

可选地，所述第一连接端和所述三相电源之间的线路上设置有断路器用于防止电路过载。

可选地，所述第二连接端和所述电机之间设置有热继电器，用于对所述电机进行保护，防止过载。

可选地，用于控制所述第一连接端、所述第二连接端、所述第三连接端和所述第四连接端开关的所述控制模块采用PLC编程控制。

可选地，所述电机启动时的电流为电机运行时电流的2～2.3倍。

可选地，所述电机运行时的转矩为电机启动时的转矩的2～2.3倍。

第二方面，本发明实施例提供一种土压平衡盾构机中的皮带机，所述皮带机由上述所述的控制方法控制其运行。

第三方面，本发明实施例提供一种土压平衡盾构机，所述盾构机采用上述所述的皮带机运送所述盾构机切削下来的土渣。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明的涉及一种土压平衡盾构机中的皮带机控制方法、皮带机及盾构机，本发明的控制方法解决了大多数土压平衡盾构机中的皮带机调试维护复杂，操作复杂，对维护技术人员的要求也高等缺点，与此同时还降低生产成本。本发明的启动方法降低启动电流，减轻了它对电网的冲击，也减少了对馈电、开关、变压器的电流冲击。

本发明采用PLC编程控制有效地实现了皮带机的优化运行，与现有的减压启动器相比较，其结构简单，价格低廉。当皮带机负载较轻时，可以让电机在启动时的接法下运行，即第四接触端子一，第四接触端子二和第四接触端子三短连接；第四接触端子一，第四接触端子二和第四接触端子三与线路二的三条线路连接，此时，额定转矩与负载可以匹配，这样能使电机的效率有所提高，并节约一小部分电能。

由于皮带机运输能耗和成本的降低，采用本发明控制方法的盾构机也间接的节省了盾构机的运行和生产成本，并且本发明的控制方法简单，能够有效的提升盾构机的工作效率。

附图说明

图1为本发明动力回路电气原理图；

图2为本发明控制程序示意图；

【附图标记说明】

1：第一连接端；11：第一接触端子一；12：第二接触端子二；13：第三接触端子三；

2：第二连接端；21：第二接触端子一；22：第二接触端子二；23：第三接触端子三；

3：第三连接端；31：第三接触端子一；32：第三接触端子二；33：第三接触端子三；

4：第四连接端；41：第四接触端子一；42：第四接触端子二；43：第四接触端子；

5：断路器；

6：热继电器。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例1：参照图1-图2，本发明实施例提供一种土压平衡盾构机中的皮带机控制方法，皮带机的控制电路包括：线路一和线路二，线路一和线路二均包括三根火线。

三相电源输出线路为线路一，线路一的端部为第一连接端1，第一连接端1和三相电源之间的线路上设置有断路器5用于防止电路过载；第一连接端1包括第一接触端子一11，第二接触端子二12和第三接触端子三13。线路一与线路二连接；线路二与线路一连接的一端为第二连接端2，第二连接端2和电机之间设置有热继电器6，用于对电机进行保护防止过载。第二连接端2包括第二接触端子一21，第二接触端子二22和第三接触端子三23。皮带机的电机上设置有的六个接触端子，分别为第三连接端3和第四连接端4，第三连接端3和第四连接端4均与线路二连接；第三连接端3包括第三接触端子一31，第三接触端子二32和第三接触端子三33；第四连接端4包括第四接触端子一41，第四接触端子二42和第四接触端子三43。用于控制皮带机运行的控制模块连接第一连接端1的控制端、第二连接端2的控制端、第三连接端3的控制端和第四连接端4的控制端。

本发明中的皮带机的控制方法包括以下步骤：

当操作人员启动电机按钮时，控制模块接收电机开始启动指令，控制模块随即发出开关指令后，第四接触端子一41，第四接触端子二42和第四接触端子三43短连接；第四接触端子一41，第四接触端子二42和第四接触端子三43与线路二的三条线路连接。

当控制模块确定电机启动完毕且电流不在变化时，电机继续运行，控制模块再次发出开关指令后，第三接触端子三33和第四接触端子一41短接，第三接触端子二32和第四接触端子三43短接，第三接触端子一31和第四接触端子二42短接，第三接触端子一31，第三接触端子二32和第三接触端子三33与线路二的三条线路连接。电机启动时的电流为电机运行时电流的2～2.3倍。电机运行时的转矩为电机启动时的转矩的2～2.3倍。电机启动和运行的切换接线法不仅降低了启动电流，也减轻了对电网的冲击。

当负载较轻时，让电机在电机启动时的接线法下运行。此时，额定转矩与负载可以匹配，这样能使电机的效率有所提高，并节约一小部分电能。本发明的启动方式降低了启动电流，减轻了它对电网的冲击，也减少了对馈电、开关、变压器的电流冲击。

当操作人员启动电机正转时，控制模块接收电机启动正转指令，控制模块开始发出开关指令后，第一接触端子一11，第二接触端子二12和第三接触端子三13分别对应于第二接触端子一21，第二接触端子二22和第三接触端子三23连接。

当操作人员启动电机反转时，控制模块接收电机启动反转指令，控制模块开始发出指令后，第一接触端子一11，第二接触端子二12和第三接触端子三13分别对应于第三接触端子三23，第二接触端子二22和第二接触端子一21连接。本发明采用上述正反转的简洁控制方式，操作更加简单。

用于控制第一连接端1，第二连接端2，第三连接端3和第四连接端4开关的控制模块采用PLC编程控制，使其实现高效稳定的自动控制。需要说明的是，本发明的控制模块采用的PLC编程属于现有技术。

本发明实施例还提供一种土压平衡盾构机中的皮带机，皮带机由上述的控制方法控制其运行。

本发明实施例还提供一种土压平衡盾构机，盾构机采用上述的皮带机运送盾构机切削下来的土渣。由于皮带机运输能耗和成本的降低，采用本发明控制方法的盾构机也间接的节省了盾构机的运行和生产成本，并且本发明的控制方法简单，能够有效的提升盾构机的工作效率。

综上，本发明的一种土压平衡盾构机中的皮带机控制方法、皮带机及盾构机，本发明的控制方法解决了大多数土压平衡盾构机中的皮带机调试维护复杂，操作复杂，对维护技术人员的要求也高等缺点，与此同时还降低生产成本。本发明采用PLC编程控制有效地实现了皮带机的优化运行，与现有的减压启动器相比较，其结构简单，价格低廉。

当皮带机负载较轻时，可以让电机在启动时的接法下运行，即第四接触端子一41，第四接触端子二42和第四接触端子三43短连接；第四接触端子一41，第四接触端子二42和第四接触端子三43与线路二的三条线路连接。此时，额定转矩与负载可以匹配，这样能使电机的效率有所提高，并节约一小部分电能。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。