基于铁路隧道衬砌台车自动振捣系统设计

基于铁路隧道衬砌台车自动振捣系统设计

曾秋勇，汤靖，罗云森

（中铁隧道集团三处有限公司，广东 深圳 518000）

摘要：目前铁路隧道衬砌质量问题十分突出，部分隧道拱顶脱空、施工缝压溃脱空等现象尤为突出。衬砌混凝土不致密导致后期各种安全隐患，很多情况是由于钢筋混凝土衬砌的大量应用，钢筋密度较大，衬砌时捣固困难。传统的振捣方式使用附着式振动器无法对60mm之上的混凝土进行有效捣鼓，且振动频率较低，排除气泡效果不佳。本文针对以上缺点提出了新型的自动振捣系统装置，可满足一般隧道二衬厚度600mm内的要求，大大减少了二衬混凝土空洞，提高衬砌密实度。

关键词：混凝土衬砌；附着式振动器；自动振捣系统装置

中图分类号：U455.3   文献标识码：A   文章编号：1671-0711（2019）10（上）-0134-03

在铁路隧道施工中衬砌质量问题十分突出。部分隧道拱顶脱空、施工缝压溃脱空等现象尤为突出，据统计，占到混凝土质量缺陷的58.5%。根据铁路总公司工管中心的检查数据，有90%的隧道施工缝存在裂缝、脱空、不密实和渗漏水或者电流会受到高次谐波的干扰产生畸变，诱发故障，使得控制系统性能降低，这种干扰的特性一般无规律可言，一旦产生干扰就会对电路板上的电路造成干扰后瞬间停机，或电梯突然停止突然移动等故障，如果旋转编码器受到干扰时，其平层稳定性能也会性能降低，产生滑梯现象,在检验过程中，甚至是接地出现问题也会导致很多故障现象，这就要求我们一旦发现就应该及时找到合理解决办法早日根除。2.5 短路、断路故障

短路故障原因一般是由于系统中的用电设备被短接，导致电源电流极具增大，电梯在运行时出现了程序错误导致电梯失控的现象发生。

断路故障则是因为其自身的电路不通或者元件无法正常工作，导致电梯电路中的电阻无穷大。电梯被迫停止工作，严重的可能会导致电梯内所有信号都失去安全指示，很容易危及人们的生命安全和财产。能够引起控制系统出现断路故障可能是因为开焊的焊点、松动的螺丝、接触器触点的氧化等。3 控制系统故障检验手段

（1）在检验控制系统发生断路或者短路故障时，电梯检验人员要先查看设计原理图，与故障点进行比对，主要查找导线的接头处是否有松动情况、开关触头位置是否有老化接触不良状况等，然后采用万用表测量进行逐段测量找到故障点位置。通过线路电阻值测量，一步步缩小故障的范围，查找故障原因，让电梯检验过程合理有序地进行。

（2）电磁干扰问题。无论是模拟信号还是低压数字信号均要采用双屏蔽的双绞线，变频器驱动的电梯要用屏蔽电缆驱动，检查铺设线路要先避免长距离走线，再查看每条线路的独立走线，出现交叉时是否为90°直角。如果附近存在高压动力线则要看高频的动力装置，是否存在高次谐波的干扰，运用架设屏蔽网或加装套管等方法解决。

（3）红外线检测方法。在测量控制系统中电气元件时，

现象。基于以上原因，研制新型自动振捣装置，对于保证隧道衬砌质量，降低隧道运营后整治成本具有重要意义。

在使用混凝土拌合机拌和好的混凝土浇筑构件时，必须排除其中气泡，进行捣固，使混凝土密实结合，消除混凝土也可以通过元件温度的变化对故障进行检验，红外热成像技术经过近年的发展，可以对控制系统，运用电梯电气元件的相对温差判断法对控制系统进行评估。往往负载的变化增长或环境温度上升后，就会引发电梯故障。运用红外线检测法就可以对控制系统可能出现的缺陷和异常情况，进行定位，为电梯检修提供依据，保障电梯电气设备的安全运行。4 结语 

电梯控制系统为了不断适应市场的变化，技术在不断创新，电梯的控制系统较为复杂，电路系统种类较多，长时间测使用过程中依然不时出现一系列的控制系统故障，为了更好地保障电梯能够安全运行，在检验过程中一定要依照相应的检验规范去执行，不断增强自我的检测水平，同时，使用单位也应该做好维护保养工作，对易发生控制系统故障的点进行点检，增强电梯控制系统的安全性能，保障电梯的安全稳定运行。

参考文献：

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中国设备工程 2019.10 (上)

中国设备

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的蜂窝麻面等现象，以提高其强度，保证混凝土构件的质量。传统的插入式震捣棒是用钢丝绳传动，使用过程弯曲半径比较大，操作不方便。使用工频50Hz交流电，震动频率低，排除气泡效果不佳。新型自动振捣系统装置采用工频200Hz交流电，并配备衬砌台车专用振捣棒，并且使用环境较为安全，操作简单，有效地避免了上述问题。1 隧道衬砌施工现状1.1 混凝土捣固缺陷 

在使用混凝土浇筑施工时，由于振捣不足或产生漏浆，气泡排出困难以及振捣后未及时进行养护，会出现混凝表面麻面及裂纹现象。

1.2 混凝土振捣施工质量的控制措施

蜂窝控制措施：防止混凝土蛏窝现象一般要对混凝士的配合比进行认真的设计，搅拌前按施工配合比认真计量，并要在混凝士浇筑过程中，做到搅拌均匀和振捣到位，与此同时，在施工过程中应当有专人实时对支附模板进行检查监护，防止漏浆现象的产生。

麻面控制措施：控制浇筑混凝土麻面现象的产生，应保持模板的表面洁净，对表面无脱模剂的木模板，要进行浇水湿润，并且在模板拼接过程，防止漏缝的出现，要保证接缝处支模的刚度，防止浇筑后变形漏浆，与此同时，确保混凝土振捣充分，防止气泡滞留在流体混凝土中。2 自动振捣系统方案设计

2.1 边墙自动振捣系统组成（如图1）

捣棒电源线，将振捣棒递出窗外；（3）振捣棒深入混凝土面后，启动振动棒；（4）混凝土振捣完毕后，利用电缆卷筒将振捣棒收放起来；（5）将振动棒通过导向轮组重新投入到其他工作窗。自动振捣系统，它由吊装单元、振捣执行单元、现场控制单元组成，系统具有辅助动力集成化、组合形式多样的特点。

2.3 主要元件及其性能介绍

（1）机械式变频机组。型号ZJB200机组适用于高频低噪声环保型振动器系列及成套设备，具有传统工频软轴振动器无法达到的高密实度、作业半径大、激振力强、工作机动性好等优点，其综合技术性能完全达到国际同类水平。

（2）直联式振动器。ZDNS58II振动棒产品结构简单，使用效果良好，产品可以分为，振动部分、延长线缆部分、控制部分，振动棒整体长度可以通过延长线缆部分任意连接。产品从头到尾的组成分别是振动棒部分，放卡棒锥面，橡胶套电缆，航空工业插头插座。直联式振动器技术参数如表1。2.4 电缆卷筒

电缆卷筒是为大型移动设备提供动力电源、控制电源或控制信号的电缆卷绕装置。弹簧驱动卷筒的法兰由镀锌金属板材制成，并且法兰的外缘经过卷曲处理。卷轴核心由金属板材制成，外层用聚酯涂层保护，能很好地起到防止腐蚀的作用。2.5 导向轮组

导向轮用于对软体管道，尼龙绳等软体线性物体移动过程中的方向引导。导向轮带有滑轮结构，在产品中导向轮会起到省力的作用。结构设计更为合理。花键连接固定，降低导向轮铜套的工作压力，有效地减少了导向轮轴断裂故障频发的现象。

2.6 自动振捣系统创新及优势

ZDNS58II振动棒的优点在于便携式设计，轻松实现单人操作，最大降低人工费用，人性化设计，降低劳动强度，最大程度提高劳动生产率，低噪音设计，方便夜间施工，缩

图1 边墙自动振捣系统示图

短施工周期，节省施工费用，超长使用寿命，最大程度减少维护费用和工具购置费用，优化的4DS技术，实现最大限度的节能降耗。

（1）ZDNS58II采用永磁直流无刷电机，产品体积小，重量轻，效率高，容易做到高能体积比，是新型节能环保电机，而与此相反，传统振动棒采用的是三相交流异步电机，体积大，笨重，效率比较低，很难做到高能体积比。

（2）ZDNS58II产品电机能够形成内置，电机直接安装于振动棒棒体内部，真正做到机电体化，实现整个振动棒系统轻量化(整机重量小于20kg)，易携带，操作方便。而传统振动棒一般是外置模式存在，整体振动棒系统笨重，不易操作和移动。

（3）在环保方面，ZDNS58II电机带动偏心振子产生振动，振动部分和棒体无任何接触，整体振动棒噪音低。

（4）ZDNS58II在电气连接方面，电机通过橡胶软管内电缆直接供电，取消了软轴，电机和振动部分直接相连，几可

（1）变频器。通过改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制设备。电源部分，工作时一拖6或8，操作简单，适应施工现场复杂的工作环境。

（2）电缆卷筒。电缆卷筒是为大型移动设备提供动力电源、控制电源或控制信号的电缆卷绕装置。操作简单，省力机构，辅助用力。

（3）导向轮组。导向轮组用于对软体管道或者钢丝，尼龙绳等软体线性物体移动过程中的方向引导。导向，固定，变向。

（4）工作窗。绑扎钢筋，观察窗。模板台车自带。（5）振动棒。利用激振装置产生振动，并将振动传给混凝土，使其密实的设备。主要工作部件。2.2 自动振捣系统工作原理

工作原理：（1）接通电源，启动变频器；（2）手拿振

表1 直联式振动器技术参数

型号

直径/mm

ZDNS58II50～100

棒头长度/mm重量/kg

300～60010-50

电源

48V 3～200Hz

电流/A

16振频/（r/min）

12000振幅/mm2.2激振力/kN

4.5

中国设备工程 2019.10 （上）135

Research and Exploration 研究与探索·工艺与技术

高原混流式水轮发电机组振动原因分析与处理研究

王敏

（四川华电杂谷脑水电开发有限责任公司，四川 成都 610039）

摘要：水轮机对于电站来说是电站的核心设备之一，整个电站的稳定运行主要取决于我们水轮机的运行是否稳定。当我们的水流的脉动和转动部件由于设计等因素存在不平衡的现象时，发电机组就会产生一定的振动。当这这些振动超出了一定范围后，将给我们的安全生产与设备维护带来很大的麻烦，有些损失可能是无法修复的，更为严重的可能带来安全方面的隐患。所以我们需要认真研究机组振动变大的原因进行有效的分析并及时地采取有效的解决办法，优化生产过程中的工艺在保证安全的前提下提高生产量。本文针对某电站水轮发电机组振动增大的常见原因，结合实际情况对振动超标的处理方法进行探讨。

关键词：混流式水轮发电机组；振动因素；解决方案

中图分类号：TV734   文献标识码：A   文章编号：1671-0711（2019）10（上）-0136-02

在高原环境下，由于气压温度与平原地区有一定差异。杂谷脑河流域的立式混流式水轮发电机组在运行中，水流从转轮四周横向进入。然后，在中心泄水锥轴向流出。所以我们的导水机构预计我们的工作部位的水流情况就比较复杂，这样必然会带来液体压力里的扰动。除了水流的变化，我们的设备在制作过程中也纯在误差。例如，一个轴的同心度的控制、一个轴承的同心度的控制。其次，在按照过程中各个部件同心度的不断公差累计最终会获得更大的偏差。这样就会使设备在运行过程中首先会出现机械振动，其次电磁振动随之而来。当混流式水轮机组设备始终处于一个振动较大的情况下，只会让我们的设备的部件产生疲劳损坏，慢慢地出现裂纹从而最终产生断裂。这样肯定是要影响我们的水轮机的稳定运行最终参数不可逆转的损伤。1 混流式水轮发电机组振动危害

高原环境下我们的气温气压与平原有一定差距昼夜气温变化大，当我们常见的水、油、气发现泄漏时，一般都离不

开我们设备的长期振动超过我们预先设计的情况。大部分部件的预紧力在振动较大的情况下先是变小最后消失。所以，水、油、气泄漏必然给水轮机的正常运行带来困难。当三漏问题出现后，必然带来更多的震动源。我们的机组很多部件受力薄弱的位置在长时间的震动过程中，尤其是本身材料有内应力的情况下，不断产生一定的裂纹。例如，设备的转子长臂有焊接的部位、机架尤其是承重用的机架焊接部分。各个管道的连接法兰部分，还有就是维修后的焊接部分都是具有风险的部位。以上所描述的各部焊接与连接部分如果震动加大裂纹加大那必然给我们设备的运行不断增加安全隐患。在我们高原环境先整体气压低，水轮机内部的转轮室内水的压力变化肯定会产生并溶解气体出来。当气泡溃灭后我们的转轮以及尾水管肯定受到冲击。同时，气蚀也会对我们的金属表面形成伤害，当伤害达到一定程度后，我们设备强度就发生了变化了。这样就更容易产生裂纹与断裂的现场产生。

还有就是我们的设计过程中一些部件的模态震动分析可械式变频机组及ZDNS58II直联式振动器，解决了传统振动器频率低、有效工作范围小的缺点，可满足一般衬砌厚度600mm的工作要求。经使用，可达到便携设计，实现单人操作，最大程度降低人工费用，人性化设计，降低劳动强度，明显提高劳动生产率，低噪音设计，方便施工，缩短施工周期，节省施工费用，超长使用寿命，大幅度降低维护费用及小型机具购置费用。其产品质量、性能、环保要求均符合国家要求，应用前景较为广泛。

没有传动效率的损失。传统振动棒电机通过细长软轴和棒体内部敲击部分相连产生振动，属于机械传动，效率非常低下。

（5）ZDNS58II采用无线巡控办式控制振动棒的肩停，通过连接软管可以做到50m共至更长，产品工作性能不受在何影响，适合于高架栋大坑特殊经构梁等需贤特味长度的场合而传统机动体长度在12m以内，延化长度越长，品传动效率越低；

（6）ZDNS58II工作安全可靠，专用漏电保护电源插头，漏电10mA立即保护，对电机和驱动器有过热保护、过载保护、传感器异常保护等功能。3 结语

本文以双线铁路隧道衬砌施工为研究对象，在混凝土浇筑施工的缺陷及传统混凝土捣固的局限性基础上，提出一种智能台车自动振捣系统。该智能振捣系统配备ZJB200机

参考文献：

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