潘 敏 洺

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司 機(jī)電安裝分局，四川 都江堰 611830)

1 概 述

隧洞掘進(jìn)機(jī)是利用回轉(zhuǎn)刀具在開(kāi)挖的同時(shí)破碎洞內(nèi)圍巖及掘進(jìn)，形成整個(gè)隧洞斷面的一種新型、先進(jìn)的隧洞施工機(jī)械，在國(guó)際上已廣泛應(yīng)用于水利水電、礦山開(kāi)采、交通、市政等工程使用。由于隧洞掘進(jìn)機(jī)應(yīng)用的廣泛性，不可避免地在機(jī)械、液壓、電氣等方面也帶來(lái)很多問(wèn)題，為了保證TBM正常掘進(jìn)，在保證洞內(nèi)電氣系統(tǒng)正常的情況下，同時(shí)也要對(duì)洞外電氣系統(tǒng)進(jìn)行日常維護(hù)，在其發(fā)生故障時(shí)，必須進(jìn)行及時(shí)、有效地分析和處理。

2 TBM供電

TBM的破巖過(guò)程是一個(gè)消耗電能、由電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能不斷做功的過(guò)程，TBM的用電特點(diǎn)是：耗電量大、負(fù)荷波動(dòng)大、電動(dòng)機(jī)功率大。因此，使用TBM進(jìn)行隧洞施工的工程，首先必須要保證有足夠大的電源容量；另外，TBM主要工作在陰暗潮濕的山洞中，潮濕、粉塵、振動(dòng)等惡劣的工作環(huán)境對(duì)供電系統(tǒng)提出了更高的要求，而且TBM及其后配套系統(tǒng)中用電設(shè)備種類繁多，因此，其供電系統(tǒng)必須滿足這些特殊要求。TBM的洞外供電系統(tǒng)為整個(gè)隧洞施工提供電力供應(yīng)，因此，TBM洞外供電系統(tǒng)不僅僅負(fù)責(zé)為T(mén)BM的正常工作提供電源，負(fù)責(zé)為隧洞內(nèi)的通風(fēng)、照明、排水等提供動(dòng)力，同時(shí)還要滿足工地其他動(dòng)力設(shè)備及生活用電的需要。

2.1 TBM供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

(1)供電系統(tǒng)提供的電源總功率必須滿足系統(tǒng)要求。TBM是大型工程施工設(shè)備，完全依靠電能實(shí)現(xiàn)其作業(yè)，因此其供電系統(tǒng)提供的電源總功率必須滿足系統(tǒng)要求。

(2)供電系統(tǒng)輸出電壓類型及功率應(yīng)滿足TBM中各設(shè)備的要求。TBM是多種機(jī)電設(shè)備、測(cè)量?jī)x器的集成化產(chǎn)品，其中包含的設(shè)備很多，其功率及電壓類型也不完全一致，因此，TBM供電系統(tǒng)必須能夠提供多種類型的供電電源以滿足不同的需求。

(3)TBM供電系統(tǒng)必須滿足不斷掘進(jìn)的要求。TBM在施工掘進(jìn)的過(guò)程中不斷向前移動(dòng)，因此，TBM供電系統(tǒng)應(yīng)能夠不斷地續(xù)接，以滿足TBM的需求。

(4)供電系統(tǒng)必須設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良、容量足夠的后備TBM應(yīng)急電源。TBM的工作環(huán)境非常惡劣，也非常危險(xiǎn)，如果突然斷電，隧洞內(nèi)的照明、通風(fēng)設(shè)備將不能正常工作，隧洞內(nèi)的有害氣體會(huì)給施工人員帶來(lái)極大地危害，因此，TBM供電系統(tǒng)除應(yīng)具有正常的供電系統(tǒng)外，還必須配置后備應(yīng)急電源。

2.2 續(xù)接電纜的步驟與注意事項(xiàng)

(1)TBM進(jìn)洞時(shí)的供電首先使用500 m隨機(jī)柔性電纜繞越電纜卷筒，一端與TBM變壓器一次側(cè)相連，一端則直接與洞外的分支箱相連，隨著TBM不斷往前掘進(jìn)，20 kV高壓電纜也需要不斷的續(xù)接。

(2)當(dāng)TBM隨機(jī)500 m 20 kV柔性電纜放至最后十圈時(shí)，洞外將新的一圈電纜用火車(chē)運(yùn)進(jìn)洞內(nèi)預(yù)先鋪設(shè)好，為接下來(lái)的續(xù)接電纜做好準(zhǔn)備。

(3)當(dāng)TBM隨機(jī)500 m 20 kV柔性電纜放至最后幾圈時(shí)，洞外發(fā)電廠將斷開(kāi)20 kV電源，將TBM后方分支箱的柔性電纜頭卸下，再將事先放好的20 kV電纜頭裝上，讓火車(chē)將柔性電纜收回至TBM后方，操作卷筒控制鈕讓電纜自動(dòng)卷回。將準(zhǔn)備好的分支箱安裝在管片上，接上新電纜與柔性電纜頭。

(4)最后檢查電纜是否有異常情況，如果沒(méi)有即可通知電廠送電。當(dāng)發(fā)電廠把20 kV高壓電送上之后，檢查分支箱是否有漏電、異響等異常情況出現(xiàn)，如果沒(méi)有問(wèn)題，再投TBM上的變壓器(如此循環(huán)往復(fù)，每掘進(jìn)500 m加一節(jié)新的500 m國(guó)產(chǎn)電纜，保證TBM向前掘進(jìn))。

2.3 洞內(nèi)照明電纜的延伸

(1)隨著TBM不斷往前掘進(jìn)，洞內(nèi)的照明電纜也要不斷地續(xù)接。照明系統(tǒng)是由洞外輸送至洞內(nèi)的400 V三芯電纜加一根零線四芯組成的，但照明需要的是220 V電壓，故僅需一根火線與零線即可完成照明的正常運(yùn)行，為了使電壓平衡，把四芯分為A、B、C,零線。A、B、C分別接一個(gè)燈泡，零線共用，依此循環(huán)，就可以保證三相電壓的平衡了。

(2)電纜和燈頭的制作是在洞外進(jìn)行的，每150 m為一段，燈與燈的間距為15 m左右，一頭一個(gè)接線盒，以方便工作人員續(xù)接電纜。如此循環(huán)往復(fù)，每掘進(jìn)150 m加一節(jié)新的150 m照明電纜，用以保證洞內(nèi)照明。

2.4 皮帶供電

TBM從刀盤(pán)到最終出渣系統(tǒng)由1、2、3、4、5號(hào)皮帶所組成，均由洞外的主操作室控制，但在掘進(jìn)時(shí)均由TBM副操作室控制。洞內(nèi)外所有的皮帶電氣控制都是由洞外的主操作室控制，所以，洞外電氣人員必須要了解操作室內(nèi)所有的電氣回路及位置，一旦因?yàn)槎赐馄Р僮魇页霈F(xiàn)問(wèn)題，洞外的電氣人員應(yīng)能夠快速準(zhǔn)確地找出故障原因，使TBM快速恢復(fù)正常，從而保證TBM正常掘進(jìn)。

洞外有3、4、5號(hào)皮帶，因此，一定要了解每一節(jié)皮帶有哪些開(kāi)關(guān)和傳感器，以及這些開(kāi)關(guān)和傳感器的位置和哪些地方容易出現(xiàn)電氣問(wèn)題，了解操作室里的各種電氣回路，了解拉緊開(kāi)關(guān)的使用與復(fù)位，一旦因?yàn)槠Ь壒蕦?dǎo)致TBM停機(jī)，必須能以最快速度找出事故的原因并馬上修復(fù)；如果不能及時(shí)修復(fù)，需及時(shí)向領(lǐng)導(dǎo)反映，盡快達(dá)到恢復(fù)TBM掘進(jìn)的目的，保證TBM正常施工。

2.5 風(fēng)機(jī)供電

風(fēng)機(jī)由三臺(tái)200 kW的變頻式風(fēng)機(jī)組成，三臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)往洞內(nèi)輸送風(fēng)，用以保證洞內(nèi)作業(yè)人員的正常作業(yè)。

3 TBM突然停電的解決辦法

3.1 造成停電事故的條件

TBM是連續(xù)生產(chǎn)的高危作業(yè)，各種電氣設(shè)備或設(shè)施由于設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)不當(dāng)?shù)群芏嘣蚨鴮?dǎo)致發(fā)生的電氣故障都有可能造成停電事故。同時(shí)，由于部分電力設(shè)備或設(shè)施分布在森林中，因此，非人為外力因素導(dǎo)致停電事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)性較大。

3.2 分析造成停電事故的原因

自備電源由于平時(shí)檢修不及時(shí)、維護(hù)不當(dāng)或油料準(zhǔn)備不足而造成發(fā)電機(jī)機(jī)組不能正常啟動(dòng)；各種電氣設(shè)備或施工設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)不當(dāng)，以及巡檢過(guò)程中工作人員因疏忽大意未發(fā)現(xiàn)安全隱患而導(dǎo)致的電氣故障；人為因素，如誤操作、施工期線路遭破壞等。

3.3 處理方案

一旦27 km發(fā)電廠主電源停電 ，立即啟動(dòng)28 km備用電源(825 kVA發(fā)電機(jī))并根據(jù)要求執(zhí)行送電范圍；洞外電氣人員必須隨時(shí)了解主、備電源的工作情況，并安設(shè)工作信號(hào)系統(tǒng)和警報(bào)系統(tǒng)，一旦某一回路停電，立即發(fā)出警報(bào)；洞外電氣人員根據(jù)停電電源，立即采用另一回路進(jìn)行送電，以保證通風(fēng)系統(tǒng)投入運(yùn)行，進(jìn)行有害氣體排放，保證洞內(nèi)工作人員的生命安全；根據(jù)造成停電事故的原因并對(duì)其進(jìn)行分析，對(duì)不足之處進(jìn)行徹底整改，盡快恢復(fù)生產(chǎn)，對(duì)停電應(yīng)急預(yù)案的不足之處進(jìn)行完善、修訂，以保證TBM正常運(yùn)行。

4 洞外其他用電設(shè)施

TBM的正常掘進(jìn)離不開(kāi)洞外的所有配套設(shè)備，例如30 t門(mén)機(jī)、機(jī)修車(chē)間、砂漿站、水泵房、洞外照明等。這些設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，都有可能影響到TBM的正常生產(chǎn)。為了不影響TBM的正常生產(chǎn)，保證這些設(shè)備的正常運(yùn)行，項(xiàng)目部會(huì)定時(shí)、不定時(shí)地對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行電氣方面的維護(hù)保養(yǎng)，對(duì)容易出現(xiàn)故障的設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)或更換。由于現(xiàn)場(chǎng)施工情況復(fù)雜，應(yīng)隨時(shí)對(duì)變壓器和各個(gè)高、低壓盤(pán)柜的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控。

小火車(chē)是TBM的生產(chǎn)線，也是其生命線，其起到的作用非常大。例如，洞內(nèi)作業(yè)人員上下班的運(yùn)輸、物資設(shè)備的運(yùn)輸、一旦停電洞內(nèi)作業(yè)人員的撤離等都必須由火車(chē)來(lái)完成，所以說(shuō)它起到的作用非常關(guān)鍵。但火車(chē)也離不開(kāi)電，且其用的是直流低壓電源，相對(duì)來(lái)說(shuō)要復(fù)雜一些，但作為T(mén)BM電氣維護(hù)人員來(lái)說(shuō)，對(duì)于低壓用電設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)也是必須學(xué)習(xí)和掌握的，因?yàn)樗P(guān)系到TBM的進(jìn)度與作業(yè)人員的生命安全，所以必須保證小火車(chē)的正常運(yùn)行，保證一旦出現(xiàn)電氣故障都能第一時(shí)間去排除。

5 結(jié) 語(yǔ)

(1)在TBM正常掘進(jìn)的情況下，洞外電氣人員必須隨時(shí)做好洞外供配電系統(tǒng)的維護(hù)，以保證TBM洞外電氣供配電系統(tǒng)一切正常。

(2)如果洞內(nèi)巖石有塌方、斷層或在多雨的情況下，洞外電氣人員必須隨時(shí)關(guān)注洞外皮帶傳感器的工作情況，防止傳感器因特殊原因失效或斷開(kāi)而影響TBM的掘進(jìn)。

(3)洞外電氣人員必須隨時(shí)關(guān)注TBM洞內(nèi)供水系統(tǒng)是否正常，以保證TBM洞內(nèi)工業(yè)用水水壓力充足。

(4)保證洞外所有電氣設(shè)備的衛(wèi)生清潔、工作溫度、密封絕緣性、接線端子的絕緣和緊固性，任何一種原因都直接關(guān)系到電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況。

(5) 隨時(shí)關(guān)注洞外風(fēng)機(jī)的工作情況，保證風(fēng)機(jī)能夠給洞內(nèi)充足的氧氣，如有風(fēng)機(jī)因特殊原因停運(yùn)，必須及時(shí)采取應(yīng)急發(fā)電機(jī)啟動(dòng)預(yù)案，以保證洞內(nèi)工作人員的生命安全。

(6)洞外電氣工作人員應(yīng)隨時(shí)關(guān)注砂漿罐工作是否正常并保證砂漿罐正常工作，以免因砂漿罐電氣問(wèn)題而影響TBM的掘進(jìn)。