盾构机自动加气系统的使用与参数调整

作者：吴启谊 林锦洪    来源：《工程机械与维修》

欢迎访问e展厅 展厅 5 钻机/掘进机/凿岩机展厅 钻机, 潜孔钻机, 水平定向钻, 顶管机, 旋挖钻机, ... 海瑞克盾构机空气自动加气系统用于保持土仓内空气压力接近恒定值，是一种压力自动控制系统。要使控制系统达到预期的控制效果，必须对影响系统动态性能的PI(比例积分)调节器参数进行正确设定。同时盾构机工作在恶劣的环境中，加气系统的弹簧疲劳、膜片老化等将引起调节器参数的变化，导致系统控制失常，因此在使用中要经常调整调节器的参数。 1.自动加气系统工作原理 自动加气系统控制原理如图1所示。 压力变送器1将土仓内实际的空气压力转换成标准的气压信号X（0.02 ~0.1MPa)送往调节器4。 调节器把变送器送来的测量值X与设定值W (0.02~0.1MPa)进行比较得出偏差，根据偏差大小及变化趋势，按P1调节器控制规律进行运算后，输出相应的控制信号Y给定位器3。 定位器将从调节器送来的调节信号Y (0.02~0.1MPa)与从调节阀送来的阀门位置信号相比较，判断它们是否与预期的关系相匹配。如果匹配，则定位器将使调节阀开度保持不变，否则将通过定位器内部放大器的作用，使通往调节阀2的气压发生大的变化，以克服阀杆的摩擦并消除调节阀不平衡力的影响，使调节阀动作直至两个信号相匹配，从而保证阀门位置按调节器发出的信号正确定位。 2.使用方法 自动加气系统控制模块(见图2)包括显示面板和手动操作站等。手动操作站、调节器等使用的是德国(Samson Type422, Type 423)产品。手动操作站和调节器之间的管路连接见图3所示，显示面板上的X,W值和调节器上的X、W值是不同的，调节器上的X,W值是标准气压信号( 0.02~0. 1MPa )，而面板上的X, W值分别是调节器上的X,W值经过波纹管和杠杆机械转换后显示出的土仓实际压力值和期望的土仓压力设定值。 使用步骤可归纳为: (1)打开相关气路，检查图1中减压阀5和气动三联件6出口压力是否分别为0.14 MPa±0.01 MPa和0.4 MPa±0.01 MPa ,确保管路无泄漏、堵塞现象。 (2) 检查Wint/Weat选择开关是否处在Wint位，如果是，表明调节器的设定值W由图2中的旋钮5调定，处在W，位则表明调节器的设定值W由操作站外部给定，本系统中设定值W由旋钮5调定。 (3)将手动/自动开关打到手动操作位: (4)调整图2中旋钮7,使控制系统开始工作，调整YH值直至实际值指示针(红色)慢慢靠近设定值(绿针)。 (5)在调整YH过程中，自动操作输出信号YA也在慢慢上升，当YA=YH时，将手动/自动开关打到自动操作位，这样可减少系统冲击。 (6)观察系统动态响应特性，如果实际值是在设定值的范围内波动，则表明系统已处在正常的工作状态，否则僻要重新调整PI调节器的控制参数。 3.参数调整方法 自动加气系统控制目标是保持土仓压力恒定，同时要求系统对扰动的抑制能力较高，因此没有采用微分控制，仅采用PI(比例积分)控制方式。调节器参数调整，是指在控制规律已经确定为PI形式时，通过调整PI调节器的参数，使得控制回路的动态特性满足期望的指标要求，达到理想的控制目标。 可以使用试凑法调定PI参数。根据经验公式和自动加气系统的特性对参数实行下述先比例后积分的调定步骤。 首先调定比例部分，即先将积分时间Tn设为最大(20 min)，然后由小变大逐步改变比例系数Kp，同时观察调节器输出信号和被调整参数的变化情况。如果调节过程是衰减振荡的，则应使Kp续减小;如果调节过程是增幅振荡的，则应使Kp增大，这样调整直至调节过程成为等幅振荡为止。由于此时系统仍有静差，且静差仍在一个较大的范围内，所以单用比例调节器还不能达到控制目的，应进入下一步积分调节。 调定积分系统。首先设皿Tn为一个较小的值，并将第一步调整得到的Kp略微缩小，如缩小为原值的0.8倍。然后逐步增大Tn，观察系统响应曲线，使系统在保持良好动态性能的情况下，静差得到消除。在此过程中，可根据响应曲线的好坏反复改变Kp和Tn，以期得到反应快、超调小的响应曲线。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (10/31/2007)