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1. 锚杆钻机系统概述
在TBM施工过程中，锚杆钻机占据至关重要一环，掘进过程中主要完成同步钻孔，辅助完成围岩加固、钢筋网片固定等作业，是隧道前期支护工作的重要工具。由于锚杆钻机使用频繁，经常发生故障，如何快速的处理锚杆钻机电气故障、避免停机维修，对于提高掘进效率起着重要作用。
新疆某隧道施工项目所使用的两台液压凿岩机，型号为Atlas COP 1838 HD+，两台锚杆钻分别安装在掘进机主梁一段的左右两侧。该锚杆钻机共分为钻机机头，推进梁，弧形轨道，钻机泵站四个部分。钻机泵站为独立泵站，安装在一号拖车右下平台处，装机功率2*55KW，此外还配备一台离心水泵和一台空气压缩机。泵站前部为厂家设计的星三角启动控制柜，可控制左右钻机的独立运行。钻机电气部分由TBM上的西门子S7-300 PLC和钻机泵站控制柜组成（图1、图2、图3）。
图1
图2
图3
2. 锚杆钻机电气常见故障及处理措施
钻机的启动方式为星三角启动，控制线路比较复杂，元器件较多，由于主机及设备桥区域掘进时震动较大，环境较为恶略，所以把泵站及控制柜安装在1#拖车右下部，减小对电气系统的伤害。
2.1电气元件故障及处理措施
（1）继电器故障
在钻机正常打钻过程中，出现系统多次跳停故障，停机检查，没有发现问题所在，在掘进过程打钻时蹲守控制钻机泵站启停的控制柜，发现由于掘进过程中震动较大，造成控制钻机泵站启停的中间继电器触点接触不良，从而致使泵站电机频繁启停，影响正常掘进。随后将控制箱从钻机操作平台后移至设备桥左前MCC柜（主控制柜）旁，并对控制箱做防震处理，至此钻机泵站跳停故障消除。
（2）传感器故障
钻机限位开关故障。掘进机在一个循环掘进结束之后要进行换步，换步之前必须要把锚杆钻机平台后退到限定位置，有时候已经后退到限定位置还不能进行换步，查找发现上位机限位指示点亮红灯，表明限位传感器有问题。钻机操作平台处环境恶略，经常有落石、渗水，震动较大，对传感器造成很大影响。处理措施：①在传感器上部加焊挡板防止落石渗水对其损害，在传感器固定底座上加垫防震胶垫减少震动对传感器的影响。②用金属物体接近传感器，然后万用表的通断功能测接近开关是否有信号输出。
钻机压力开关故障。在正常打钻过程中多次出现卡钻杆现象，为了不影响掘进只能用割枪割断钻杆。这种情况在围岩坍塌处打锁紧锚杆时出现较多，经过观察发现发现钻机防卡功能失效，确认钻机液压系统没问题后对钻机电气系统进行排查，发现控制钻机旋转的压力开在旋转控制回路压力超过设定值时没有动作，更换压力开关后故障消除。
（3） 电磁阀故障
钻机偶尔会平台无法前后移动、大臂无摆动现象，影响钻孔作业，当误掘进。最直观的检查方法就是观察电磁阀插头指示灯是否随动随亮，从而判定问题的来源。钻孔作业时电磁阀线圈温度较高，需要良好的通风散热，但经常有落渣覆盖电磁阀阀组影响阀组正常运行，平时需要经常检查阀组，做好防水防渣防震动处理，定期检查插头接线是否松动，检测电磁阀线圈电阻，对阻值变化超过允许值的线圈及时更换。
2.2控制电缆故障及处理措施
钻机控制电缆包括两部分，一根为控制钻机机头动作的12芯1.5平方电缆，另一根为控制钻机平台和推进梁动作的24芯1.5平方电缆。在钻孔过程中多次出现钻机无动作，或者动作异常，检查发现控制钻机机头动作的接线盒控制线频繁断线。此接线盒里面的接线排用的是钻机厂家配备的弹簧式接线端子，控制电缆本身较细，加之在掘进过程中震动较大，此接线端子排极易夹断电缆，将厂家配备的弹簧式接线端子更换为轨道式接线端子后故障消除。
敞开式硬岩隧道掘进机的主机部分是整台掘进机上环境最为恶劣，控制线路最为密集的地方。掘进过程中主机部分温度高、振动大，经常有落石和渗水，这些问题都影响着电气控制线路的正常运行，只有平时定期维护检查，发现问题及时处理，将问题消除在萌芽状态，这样才能确保设备的正常运行。
2.3无线控制系统故障及处理措施。
该项目锚杆钻机用的是德国HBC FST727工业无线遥控系统，由无线遥控器，无线接收器及其电源及通讯线路组成。掘进打钻过
程中偶有遥控器无线连接连接不上问题发生，出现此类问题（1）检查遥控器电池电压和接收器电源，遥控器电池电压为DC 24V，接收器电源电压为AC 220V（2）开启遥控器，长按启动按钮2-3秒进行无线连接，遥控器与接收器连接正常时遥控器启动指示灯绿灯闪烁，接收器工作指示灯绿灯常亮，信号1路指示灯绿灯常亮，信息反馈信号指示灯绿灯闪烁（3）将万用变打到通断档，检测通讯线路通断（4）拆开遥控器检查内部是否进水进渣，检查无线发射模块是否损坏（5）检查遥控器iON智能钥匙是否完好，智能钥匙保存着操作遥控系统所必要的所有信息，损坏将造成遥控系统无法工作（6）检查无线接收器天线是否完好。为了安全起见HBC为发射系统配备了自动关机功能，发射系统若在15分钟内无任何动作则会自动关机，此功能可节约电池电量，重启遥控器必须按下启动按钮。如果遥控系统暂时不用，操作者应自觉关闭遥控器。
3. 总结
锚杆钻机从调试到运行，过程中出现的问题很多，经过过不断地优化改进，才能使钻机电气系统的故障率大大减小。按照计划好的钻机维护检修计划进行维护检修，可避免检查不到位的现象。在维护检修时，不断思考可能出现的故障，如何预防故障的发生，故障出现后该如何快速检修，故障解决后认真总结，只有正确调整和精心维护，我们才能保证钻机长时间高效率运行，从而提高掘进进度，产生更大的经济效益。
参考文献：
[1]佚名. 浅谈掘进机电气系统的故障分析[J]. 山西焦煤科技，2018，42（11）：42-45.
[2]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（12）：29-29.
论文作者:刘豪杰,齐保卫,杨晓龙,丁彭彪
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第34期
论文发表时间:2019/11/15
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