鄒瑜

摘 ?要：盾構(gòu)機(jī)在市電供應(yīng)中斷或故障時(shí)，為保障操作人員安全及盡可能減小市電故障帶來的經(jīng)濟(jì)損失，應(yīng)急電源給予重要負(fù)荷電能，維持重要負(fù)荷的運(yùn)行。根據(jù)負(fù)荷的功能和特性，常以UPS和發(fā)電機(jī)作為盾構(gòu)機(jī)的應(yīng)急電源。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機(jī);應(yīng)急電源;UPS;發(fā)電機(jī)

1.盾構(gòu)機(jī)的斷電問題

盾構(gòu)機(jī)是隧道掘進(jìn)的專用工程機(jī)械，其供電通常是10kV交流電，經(jīng)過變壓器變成400V交流電， 通過各級(jí)控制保護(hù)裝置到各級(jí)負(fù)荷。由于隧道環(huán)境的特殊性，盾構(gòu)機(jī)電力中斷導(dǎo)致隧道無照明、無通風(fēng)等情況、從而無法保障人員的安全撤離以及維護(hù)人員無法及時(shí)檢修造成長時(shí)間停工帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失。因此，在市電停止為盾構(gòu)機(jī)供電時(shí)，需要應(yīng)急電源為盾構(gòu)機(jī)重要負(fù)荷提供電力，維持運(yùn)行，保障安全減少損失。

2.盾構(gòu)機(jī)的重要負(fù)荷：

電力負(fù)荷應(yīng)根據(jù)對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電對(duì)人身安全、經(jīng)濟(jì)損失上所造成的影響程度可分為一級(jí)負(fù)荷，二級(jí)負(fù)荷，和三級(jí)負(fù)荷。盾構(gòu)機(jī)中設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控電腦、氣體探測(cè)傳感器、空壓機(jī)、通風(fēng)系統(tǒng)、設(shè)備照明、拼裝機(jī)真空吸盤系統(tǒng)、以及排水系統(tǒng)的斷電都可能造成人員傷亡或是重大經(jīng)濟(jì)損失，因此歸為一級(jí)負(fù)荷。

一級(jí)負(fù)荷應(yīng)是由兩路電源供電，當(dāng)一路電源發(fā)生故障第二路電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞能接棒供電。由于工程特殊性，大多數(shù)盾構(gòu)機(jī)只有一路市電供電。因此，應(yīng)為一級(jí)負(fù)荷提供可靠的應(yīng)急電源。

3.盾構(gòu)機(jī)常用應(yīng)急電源

3.1UPS（Uninterruptible Power Supply）不間斷電源

允許中斷供電時(shí)間為毫秒級(jí)的供電，可選用蓄電池靜止型不間斷供電裝置或柴油機(jī)不間斷供電裝置。

在盾構(gòu)機(jī)的一級(jí)負(fù)荷中有監(jiān)控電腦、人艙照明、以及氣體探測(cè)傳感器屬于特別重要的負(fù)荷，不允許斷電。

一般的柴油機(jī)從啟動(dòng)到發(fā)出電能的電壓和頻率達(dá)到負(fù)荷的允許的范圍需要數(shù)秒至數(shù)分，不能滿足上述負(fù)荷的不斷電要求。 因此，盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)中的監(jiān)控電腦、人艙照明以及氣體探測(cè)傳感器使用UPS供電。

監(jiān)控電腦、人艙照明以及氣體探測(cè)傳感器所用電源通常是24V直流，我們通常使用直流UPS給以上重要負(fù)荷提供不間斷電源供應(yīng)。

直流UPS主要由整流器和蓄電池組成，如圖1.交流400V或230V經(jīng)由整流器變成24V直流。市電供電正常時(shí)，電源一路給蓄電池充電，一路給負(fù)荷供電。當(dāng)市電停止供電或故障時(shí)，由蓄電池經(jīng)過二極管向負(fù)荷供電。

UPS的選擇除了輸入輸出電壓的選擇，還需要選擇蓄電池的容量。因?yàn)橐陨纤岣髫?fù)荷在盾構(gòu)機(jī)使用過程中不間斷工作，其電流值應(yīng)為各負(fù)荷額定電流和，供應(yīng)時(shí)間應(yīng)大于市電切換至發(fā)電機(jī)正常工作的時(shí)間。于是，在蓄電池電能用完前發(fā)電機(jī)可以接力為負(fù)荷供電。

3.2 發(fā)電機(jī)

UPS的所帶蓄電池供電時(shí)間以及供電負(fù)荷有限，在盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)中還有二次通風(fēng)風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、機(jī)器各處照明、排水系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)等也不能長時(shí)間斷電，因此，發(fā)電機(jī)被派上用場(chǎng)。

發(fā)電機(jī)容量估算：列出用電設(shè)備的安裝功率;確定每個(gè)負(fù)荷的利用系數(shù);以及各負(fù)荷之間的同時(shí)系數(shù)，用電設(shè)備的安裝功率與其利用系數(shù)的乘積，再將各乘積與同時(shí)系數(shù)相乘，求和，即能估算出發(fā)電機(jī)所需容量。

4.應(yīng)急電源與市電的切換

應(yīng)急電源與正常電源之間，應(yīng)采取防止并列運(yùn)行的措施。當(dāng)有特殊要求，應(yīng)急電源向正常電源轉(zhuǎn)換需短暫并列運(yùn)行時(shí)，應(yīng)采取安全運(yùn)行的措施。

UPS內(nèi)部自動(dòng)檢測(cè)接入市電供應(yīng)情況，當(dāng)檢測(cè)市電供應(yīng)正常，由市電為負(fù)荷供電，否則，中斷市電供應(yīng)，由蓄電池供電，確保不并列運(yùn)行。

發(fā)電機(jī)與市電的切換：盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)采取的措施是在變壓器低壓側(cè)之后取電信號(hào)控制發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)。如變壓器低壓側(cè)無電壓輸出，使用時(shí)間繼電器控制在市電停止數(shù)秒后則啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，同時(shí)可通過設(shè)計(jì)市電和發(fā)電機(jī)同時(shí)輸出回路斷路器的欠壓線圈的互鎖達(dá)到此目的。此種設(shè)計(jì)方案的盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)簡圖如圖二：

5.結(jié)論

UPS和發(fā)電機(jī)的合理選擇及合理配合能為盾構(gòu)機(jī)提供可靠的備用電源，為盾構(gòu)機(jī)斷電的狀況提供解決方案，也是盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)中極為重要的一部分。

參考文獻(xiàn)：

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