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《苏州大学》 2017年
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变频器在盾构机刀盘驱动系统中的应用研究

夏北京  
【摘要】:盾构工法以其安全、高效、劳动强度低、对地面环境影响小、施工进度不受各种外部因素影响而被广泛应用于隧道施工,盾构掘进机就是一种根据地质情况设计的专门用于隧道掘进的大型高科技工程装备,而刀盘则是盾构掘进机用于开挖的核心利器,是组成盾构掘进机的关键部件之一。刀盘驱动具有功率大,转速范围宽,负载波动大的特点,现今驱动的主流方式有液压驱动和变频电机驱动两种,与传统的液压驱动方式相比,刀盘电机的变频驱动是一种高效节能的驱动方式,现今越来越多的盾构掘进机刀盘使用了变频电机驱动,刀盘的变频电机驱动方式将是未来刀盘驱动的发展趋势。刀盘一般由6-14个电机共同驱动且具有一定的冗余度。本文基于对典型硬岩掘进机DZ181的刀盘工作原理和负载工况的分析,估算了刀盘在正常掘进工况下所需的额定扭矩,并在此基础上根据刀盘驱动电机的冗余度和脱困工况下所需的最大输出扭矩进一步通过详细计算得出了刀盘装备扭矩和脱困扭矩。本文为DZ181刀盘驱动系统装备了 8台350kW水冷变频电机,选择了适合刀盘驱动要求的水冷变频器及其用于变频器散热的水循环热交换器,确定了变频电机拖动的主回路以及变频器系统的拓扑结构方案。本文还详细计算DZ181典型工况下的刀盘驱动扭矩和相应转速,得出了变频控制下的刀盘电机在恒转矩区和恒功率区的掘进速度与其转矩和功率的关系图。除了对电机和变频器的选型配置,本文还对变频器在刀盘脱困工况下所需变压器的最高过载容量进行了核算,并对变频器电源输入侧的总断路器和分断路器的最大整定值进行了计算和设置。在整体式刀盘刚性连接下的多电机速度同步控制是保证各个电机之间负载均衡和顺利掘进的关键,主从同步控制和并行同步控制策略是刀盘变频器控制电机常用的两种控制策略。本文通过对两种控制方式的优缺点对比,最终确定选取了并行同步控制方式,阐述了并行同步控制方式下如何使用变频器的负荷分配功能对电机滑差进行调节来实现刀盘电机转速同步和负载均衡的目标。盾构施工的环境恶劣,高温、高湿、多尘、振动不可避免,因此必须考虑到与变频器使用环境相关的柜体防护、冷却散热、凝露预防和冷却液泄露等问题,本文通过结合DZ181的技术需求对变频器的外围配置部件与成柜方案给出了详细说明,在满足技术要求的前提下合理简化配置变频器的外围部件,使得刀盘变频电机驱动系统具有一定的经济实用性。最后总结了刀盘变频调速装置的调试要点和使用过程中发现的问题以及对应的改进措施,为后续同类项目的实施提供了有益的参考。
【学位授予单位】:苏州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U455.39

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 郑国强;;软土盾构机的刀盘设计与选型[J];机械工程与自动化;2014年06期
2 王瑾;高伟贤;刘书兵;张欣;王文斌;;盾构机刀盘驱动控制系统的设计与应用[J];中国新技术新产品;2011年18期
3 蔡启仲;汤尧;吴玉鹏;;盾构机刀盘变频驱动控制研究[J];广西工学院学报;2011年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张凯之;盾构机冗余驱动回转系统动态特性研究[D];上海交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王学科;微型土压平衡盾构机刀盘关键技术研究[D];沈阳工业大学;2014年
2 洪啸;TBM刀盘驱动方案与试验台相关设计[D];浙江大学;2014年
3 邹缙;多电机变频调速协同智能控制系统的研究[D];武汉科技大学;2013年
4 张魏友;EPB盾构刀盘结构及其液压驱动系统的研究[D];南京理工大学;2013年
5 李伟青;盾构机同步驱动及远程监控系统的研究与开发[D];华南理工大学;2012年
6 刘怀印;盾构刀盘驱动系统节能技术研究[D];浙江大学;2012年
7 朱璧学;变频器产生高次谐波的抑制方法研究[D];华南理工大学;2011年
8 罗亚琴;盾构机刀盘系统的同步驱动研究[D];大连理工大学;2011年
9 吴玉鹏;基于CC-LINK的EPB盾构机刀盘驱动监控系统设计[D];广西工学院;2011年
10 周如林;盾构掘进模拟试验系统设计及研究[D];浙江大学;2011年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 韩伟锋;陈馈;李凤远;张兵;;软硬不均地层盾构滚刀受力特性研究[J];建筑机械化;2016年09期
2 张志江;;盾构机刀盘控制系统的机理与维护[J];科学中国人;2016年24期
3 任亚军;赵明;;盾构机刀盘变频驱动控制系统研究[J];机械与电子;2015年04期
4 杨金虎;郇立民;;浅谈敞开式硬岩掘进机电气系统[J];科技创新与应用;2014年12期
5 杜峰;邢清奇;李伦;;盾构掘进机模拟试验台开发研究[J];机械设计与制造;2013年04期
6 任亚军;赵明;翟瑞峰;赵海峰;何恩光;;一种基于PLC的全断面硬岩掘进机控制系统设计[J];制造业自动化;2013年06期
7 王军;郭士民;;土压平衡盾构机刀盘电机控制系统的设计[J];机电工程;2012年11期
8 于滢源;罗文广;张昊;曹莹;;两类切换系统的混沌动力学行为与混沌同步研究[J];广西工学院学报;2012年01期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 丁鑫;TBM刀盘驱动系统分层次建模与耦合振动机理[D];大连理工大学;2017年
2 凌静秀;空间分布载荷下TBM刀盘振动分析及寿命预测[D];大连理工大学;2015年
3 王相兵;工程机械臂系统结构动力学及特性研究[D];浙江大学;2014年
4 刘然;盾构机刀盘同步驱动系统自适应均载控制研究[D];大连理工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 夏北京;变频器在盾构机刀盘驱动系统中的应用研究[D];苏州大学;2017年
2 刘盼;多电机速度同步控制系统控制策略研究[D];辽宁工程技术大学;2017年
3 刘琳;深圳市地铁9号线项目绿色施工及评价研究[D];长春工业大学;2017年
4 周晓群;盾构刀盘驱动液压系统故障诊断研究[D];湘潭大学;2017年
5 陈萌;变转速液压泵控马达调速系统转速测控方法研究[D];长安大学;2017年
6 冷兴龙;基于可控开关的无功补偿系统设计与实现[D];中国科学院大学(工程管理与信息技术学院);2016年
7 高知辉;金属锯切圆锯片的仿生设计[D];吉林大学;2016年
8 张爱强;TBM主减速器耦合动力学特性分析的轴系单元法及其实验研究[D];大连理工大学;2016年
9 黄思聪;地下管道挖掘机液压系统的设计与仿真[D];长春工业大学;2016年
10 童一珏;岩土振动掘削机理及盾构刀盘复合激振数值仿真研究[D];浙江工业大学;2016年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 谢群;杨佳庆;高伟贤;;盾构机刀盘驱动液压系统设计[J];液压与气动;2009年04期
2 王胜勇;;盾构机刀盘驱动研究[J];城市道桥与防洪;2007年12期
3 彭明;;多电机同步出力传动系统的应用[J];有色冶金设计与研究;2007年01期
4 李建斌;;浅谈盾构刀盘的设计与应用[J];建筑机械化;2006年03期
5 何其平;土压平衡盾构刀盘结构探讨[J];工程机械;2003年11期
6 唐健;盾构机电气控制系统设计概要[J];隧道建设;2002年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 金贺荣;大型回转双驱动系统关键参数测量与同步性研究[D];燕山大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 余涛;TBM先行过站大跨径地铁车站扩挖施工技术研究[D];西南交通大学;2013年
2 郝彭彭;TBM应用信息管理系统设计[D];石家庄铁道大学;2013年
3 赵文松;重庆地铁单护盾TBM掘进性能研究[D];石家庄铁道大学;2013年
4 赵多;复合式盾构机刀盘刀具布局方案的研究[D];天津大学;2012年
5 丁宇;锦屏二级水电站引水隧道TBM(隧道掘进机)施工岩爆综合预测研究[D];北京工业大学;2012年
6 李小林;基于AMESim风机系统级建模与仿真[D];北京交通大学;2012年
7 贾晓彦;基于AMESim与Matlab/simulink联合仿真技术的感应电机驱动系统的研究[D];吉林大学;2012年
8 汪宇亮;基于AMESim的工程机械液压系统故障仿真研究[D];武汉理工大学;2012年
9 段小明;盾构掘进过程中的自动轨迹跟踪控制技术研究[D];浙江大学;2012年
10 王宪云;地质适应性刀盘方案设计方法与流程研究[D];天津大学;2012年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李震;霍军周;孙伟;郭丽;何恩光;;全断面岩石掘进机刀盘结构主参数的优化设计[J];机械设计与研究;2011年01期
2 陈德福;;可快速装卸的镗孔车端面刀盘[J];机械工人技术资料;1976年12期
3 ;双刀盘切向高速铣齿法[J];齿轮;1977年01期
4 ;双刀盘切向切齿法[J];齿轮;1977年03期
5 周抚群;哈达克Ⅱ型刀盘[J];工具技术;1980年06期
6 吴乃珍;数控镗孔车端面刀盘技术发展现状[J];组合机床;1983年05期
7 朱铁琦;;简易多工位刀盘[J];机械工人.冷加工;1984年09期
8 胡仁义;刀盘轴的改进[J];江苏机械;1985年02期
9 ;新式绞刀盘[J];机械开发;1985年02期
10 胡仁义;;刀盘轴的改进[J];江苏机械;1985年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙骋;陈义得;;复杂地质条件下刀盘变形原因及处理技术[A];第十三届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会论文集[C];2014年
2 李斌;贾云飞;李文功;;盾构机刀盘修复技术[A];2011中国盾构技术学术研讨会论文集[C];2011年
3 王旭;王日清;赵海峰;李天明;;盾构机刀盘的地质适应性设计研究[A];第十二次全国岩石力学与工程学术大会会议论文摘要集[C];2012年
4 韩伟锋;李凤远;;盾构刀盘优化设计[A];第九届中国CAE工程分析技术年会专辑[C];2013年
5 肖来元;杨家军;;圆形刀盘机构的动态设计[A];第八届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ卷)[C];1999年
6 吴乐;;单护盾TBM掘进管片旋转相关问题及应对措施[A];2012年中铁隧道集团低碳环保优质工程修建技术专题交流会论文集[C];2012年
7 田辉;;一种大直径泥水盾构在砂土地层中刀盘被卡的脱困方法[A];2012年中铁隧道集团低碳环保优质工程修建技术专题交流会论文集[C];2012年
8 桂轶雄;姚文花;;盾构机刀盘修复及改进技术研究[A];施工机械化新技术交流会论文集(第六辑)[C];2005年
9 陈启伟;李凤远;陈馈;;大直径泥水盾构刀盘外圈梁长距离掘进修复技术[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
10 韩伟锋;李凤远;王助锋;;盾构刀盘参数化建模系统开发[A];2012年中铁隧道集团低碳环保优质工程修建技术专题交流会论文集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李名;中铁隧道第一台自主研发的盾构刀盘成功出厂[N];中国经济导报;2005年
2 李华坤;中铁隧道自主产权盾构刀盘出厂[N];中国建设报;2006年
3 通讯员伍振 齐梦学;掘进“寿命”延长15公里[N];中国铁道建筑报;2009年
4 通讯员 宋义忠 兰红宾;高压环境下载人维修盾构机刀盘修复技术在国内首次成功应用[N];人民铁道;2013年
5 宋义忠 兰红宾;高压环境下载人维修盾构机刀盘技术在国内首次成功应用[N];科技日报;2013年
6 伍振 齐梦学;自主创新TBM技术获得国家专利[N];经理日报;2009年
7 姜明 姜书范 詹智慧 李慧楠;铁打的队伍铁打的兵[N];中华建筑报;2014年
8 本报记者 耿诺 实习生 孙奇茹;9号线实现南北全线贯通[N];北京日报;2012年
9 本报记者 陈亮 赵中庸;“科技号”对接见真功[N];人民铁道;2013年
10 陈军;如何正确使用钨钢纵切薄刀[N];中国包装报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 凌静秀;空间分布载荷下TBM刀盘振动分析及寿命预测[D];大连理工大学;2015年
2 杨旭;盾构刀盘高效电液驱动技术研究[D];浙江大学;2017年
3 丁鑫;TBM刀盘驱动系统分层次建模与耦合振动机理[D];大连理工大学;2017年
4 邢彤;盾构刀盘液压驱动与控制系统研究[D];浙江大学;2008年
5 刘志杰;岩石隧道掘进机刀盘设计方法研究[D];大连理工大学;2009年
6 苏翠侠;基于数值仿真技术的盾构刀盘系统载荷与结构特性研究[D];天津大学;2011年
7 王化更;液压缸直接驱动盾构刀盘系统结构优化及控制研究[D];同济大学;2007年
8 黄清飞;砂卵石地层盾构刀盘刀具与土相互作用及其选型设计研究[D];北京交通大学;2010年
9 钱华;双连杆偏心盾构刀盘系统总体参数优化研究[D];同济大学;2007年
10 周明洋;大规模网络结构与同步及同步控制的关系研究[D];中国科学技术大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 夏北京;变频器在盾构机刀盘驱动系统中的应用研究[D];苏州大学;2017年
2 周纪磊;全断面岩石掘进机刀盘结构设计与分析研究[D];华北电力大学(北京);2011年
3 朱述敏;复合型土压平衡盾构机刀盘设计与应用[D];南京理工大学;2015年
4 陈龙;盾构刀盘与岩土交互作用规律研究[D];大连交通大学;2015年
5 史坚坚;TBM盘型滚刀力学特性分析[D];大连交通大学;2015年
6 谢启江;变约束条件下硬岩掘进机动力学建模及特性研究[D];上海交通大学;2015年
7 张佳媛;面向掘进性能的盾构刀盘设计及评价方法研究[D];大连交通大学;2015年
8 蔡宝;性能驱动的盾构刀盘开口和刀群组合布置设计[D];大连理工大学;2015年
9 欧阳湘宇;多点冲击下TBM刀盘裂纹萌生—扩展全寿命预测[D];大连理工大学;2015年
10 魏田华;岩土盾构机刀盘系统的动态优化设计及滚刀磨损机理研究[D];东北大学;2013年
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