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TBM试验台刀盘混合驱动系统设计与仿真分析

发布时间:2019-05-24 20:37
【摘要】:针对全断面硬岩隧道掘进机(TBM)在施工时因驱动扭矩不足引发的刀盘卡死情况,提出了由变频电机和泵控马达混合驱动的方案.采集电机转矩跟随主从控制系统下的电机速度信号,叠加一个预设的常量来实时调节变量泵的排量,利用比例溢流阀溢流多余流量实现对马达工作压差的比例调节,从而实现泵马达系统对电机系统的转速跟随和扭矩可调,并基于○/2.5mTBM实验台的刀盘驱动系统指标要求完成了设计选型.在AMEsim仿真平台上搭建了负载敏感变量泵控系统(LSCS)、流量反馈比例变量泵控系统(FFPCS)和变量缸位移反馈比例变量泵控系统(DFPCS)的模型,分析对比了不同系统在同一电机系统速度信号下泵的压力和流量响应,并对比了不同比例控制策略下变量泵的效率.结果表明:LSCS无法响应电机系统转速跳变,且不适用于闭式系统,FFPCS和DFPCS均能较好地跟随电机系统的转速变化,尽管FFPCS有着更高的控制精度和效率,DFPCS的高可靠性、模块化和低成本优势更符合实际施工要求.
[Abstract]:In view of the sticking of cutter head caused by insufficient driving torque of full section hard rock tunnel roadheader (TBM) during construction, a mixed driving scheme of variable frequency motor and pump controlled motor is put forward. The motor torque is collected to follow the motor speed signal under the master-slave control system, and a preset constant is superimposed to adjust the displacement of the variable pump in real time, and the proportional adjustment of the working pressure difference of the motor is realized by using the excess flow rate of the proportional relief valve to realize the proportional adjustment of the working pressure difference of the motor. Thus, the speed following and torque adjustment of the pump motor system to the motor system are realized, and the design and selection of the cutter head drive system are completed based on the index requirements of the cutter head drive system of the 0/2.5mTBM experimental platform. The models of load sensitive variable pump control system (LSCS), flow feedback proportional variable pump control system (FFPCS) and variable cylinder displacement feedback proportional variable pump control system (DFPCS) are built on AMEsim simulation platform. The pressure and flow responses of different systems under the same motor system speed signal are analyzed and compared, and the efficiency of variable pump under different proportional control strategies is compared. The results show that LSCS can not respond to the speed jump of motor system, and it is not suitable for closed system. FFPCS and DFPCS can follow the speed change of motor system well, although FFPCS has higher control accuracy and efficiency, and DFPCS has high reliability. Modularization and low cost advantages are more in line with the actual construction requirements.
【作者单位】: 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室;
【基金】:国家“863”高技术研究发展计划资助项目(2012AA041803) 国家“973”重点基础研究发展计划资助项目(2013CB035400)
【分类号】:U455.3

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