【正文】 附件一：盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)技術(shù)描述1. 電氣系統(tǒng)主要設(shè)備列表土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、集成制造、調(diào)試包括以下內(nèi)容： 高壓供配電系統(tǒng)； 低壓供配電系統(tǒng)，包括刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)柜及其他設(shè)備配電控制柜； 驅(qū)動(dòng)柜、PLC控制柜、操作臺(tái)、操作箱的設(shè)計(jì)和制造； PLC軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，包括主控PLC、管片拼裝和推進(jìn)控制器、刀盤(pán)控制PLC； HMI軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，包括觸摸屏和工業(yè)控制PC機(jī)的上位軟件； 系統(tǒng)調(diào)試。主要的控制系統(tǒng)與設(shè)備如下列表所示，詳細(xì)硬件配置清單見(jiàn)附件二：序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)數(shù)量主要元器件和參數(shù)備注1高壓電纜卷筒1電纜200m210kV進(jìn)線柜1指示表3真空斷路器柜2真空斷路器4變壓器12000kVA（三相）5變壓器180kVA（三相）6低壓主配電柜2斷路器7刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)柜4S120 AC變頻器，S7 3008MCC柜6電機(jī)配電控制9主PLC柜1S740010管片拼裝控制柜1Simotion C24011控制室操作臺(tái)1操作按鈕、指示燈、設(shè)定手輪, ET200M從站12遠(yuǎn)程控制箱3ET200M從站2號(hào)臺(tái)車(chē)控制子站3號(hào)臺(tái)車(chē)控制子站5號(hào)臺(tái)車(chē)控制子站13就地操作盒5操作按鈕、指示燈刀盤(pán)點(diǎn)動(dòng)主推進(jìn)系統(tǒng)/管片拼裝同步注漿螺旋輸送管片輸送系統(tǒng)14無(wú)線遙控操作盒1操作按鈕、指示燈管片拼裝機(jī)15照明配電盤(pán)1小型斷路器16帶觸摸屏工業(yè)PC機(jī)1PC677B17觸摸操作屏1MP37718打印機(jī)1A4激光19硬件設(shè)計(jì)軟件1套Eplan P820上位控制軟件1套WinCC 8092 RC21PLC編程軟件1套Step7 設(shè)計(jì)所需的資料，包括但不限于： 設(shè)備布局圖； 設(shè)備電氣執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器清單及其說(shuō)明書(shū)； 刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)電機(jī)特性圖； 液壓系統(tǒng)的液壓回路圖； 與第三方的接口需求明細(xì)； 照明插座需求列表。電力系統(tǒng)的操作電壓規(guī)格為： 高壓供電： 10kV 3 相 50HZ 動(dòng)力電源 ： 400V 3 相 50HZ 控制電源： 230V 單相 50HZ 照明電源： 230V 單相 50HZ2. 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述. 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)由刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)PLC、主控制PLC、管片拼裝和推進(jìn)系統(tǒng)控制器、遠(yuǎn)程控制分布式子站、配電柜、控制室監(jiān)控系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)等構(gòu)成。主控制PLC與刀盤(pán)控制PLC和管片拼裝和推進(jìn)系統(tǒng)控制器之間通過(guò)PROFIBUS 進(jìn)行通訊；控制室監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與主控制PLC連接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集顯示，控制室與地面監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)光纖連接構(gòu)成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，形成冗余的高速以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)地面監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)整個(gè)盾構(gòu)機(jī)的工作狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖如下所示：. 重要控制設(shè)備. 主控制PLC主控制PLC選用SIMATIC S7400，控制器選用CPU 4143主PLC主要用于各系統(tǒng)總體協(xié)調(diào)控制、土壓控制、鉸接系統(tǒng)、注脂系統(tǒng)、液壓站控制、水系統(tǒng)、空氣加壓系統(tǒng)、同步注漿等系統(tǒng)的控制。由分布式從站ET200M作為遠(yuǎn)程控制子站來(lái)執(zhí)行電機(jī)，氣動(dòng)，液壓等控制和數(shù)據(jù)采集任務(wù)。. 刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由控制PLC和S120變頻器組成。刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)控制PLC采用S7300系列CPU3152DP 。該P(yáng)LC根據(jù)主控PLC的指令給變頻器發(fā)出啟/停、轉(zhuǎn)向等控制命令；根據(jù)操作人員的指令給出速度和轉(zhuǎn)矩給定值；同步各驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，并將轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)和轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、電流等數(shù)據(jù)傳送到主控PLC系統(tǒng)。根據(jù)盾構(gòu)機(jī)的特點(diǎn)，選用西門(mén)子SINAMICS 家族S120系列變頻器作為刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。SINAMICS 是西門(mén)子為適應(yīng)未來(lái)的創(chuàng)新傳動(dòng)解決方案而推出的全新的變頻器產(chǎn)品系列，SINAMICS 系列中的SINAMICS S120 是集V/F 控制、矢量控制、伺服控制為一體的多軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有模塊化的設(shè)計(jì)。S120特別適合應(yīng)用于高性能的工業(yè)機(jī)械和工廠設(shè)備中。由于采用了創(chuàng)新的硬件和軟件思想，S120可以勝任工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的很多復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)任務(wù)。SINAMICS S120有高性能的單軸驅(qū)動(dòng)器和組合驅(qū)動(dòng)器（用于多軸驅(qū)動(dòng)），具有矢量控制和伺服控制功能，可以適應(yīng)所有工業(yè)領(lǐng)域的需要。在盾構(gòu)系統(tǒng)中，因?yàn)殡姍C(jī)的功率都比較小，且需要電機(jī)冗余的設(shè)計(jì)要求，選用單軸控制的AC/AC變頻器，通常又稱(chēng)為SINAMICS S120單軸交流驅(qū)動(dòng)器，其結(jié)構(gòu)形式為電源模塊和電機(jī)控制模塊集中在一起，體積小，使用方便。SINAMINCS S120 AC/AC單軸驅(qū)動(dòng)器有兩部分組成：控制單元和功率模塊。如下圖所示：控制單元和功率模塊控制單元采用CU310DP和刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)控制PLC通過(guò)PROFIBUS通訊，接收PLC的速度轉(zhuǎn)矩給定及其他控制命令，同時(shí)通過(guò)PMIF接口和功率模塊相連，來(lái)實(shí)現(xiàn)單軸的運(yùn)動(dòng)控制功能。 控制單元CU310DP示意圖功率模塊選用模塊型功率模塊PM340。該模塊基本控制框圖如下所示：模塊型功率模塊PM340基本框圖. 管片拼裝和推進(jìn)系統(tǒng)控制器管片拼裝和推進(jìn)系統(tǒng)控制器根據(jù)推進(jìn)系統(tǒng)的控制特點(diǎn)選用SIMOTION C240控制器。該控制器主要用于推進(jìn)系統(tǒng)和管片拼裝機(jī)的控制。與主控PLC之間也是通過(guò)PROFIBUS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。SIMOTION是一個(gè)全新的西門(mén)子運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，它是世界上第一款針對(duì)生產(chǎn)機(jī)械而設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)，將運(yùn)動(dòng)控制，邏輯控制及工藝控制功能集成于一身，為生產(chǎn)機(jī)械提供了完整的解決方案。SIMOTION C240控制器是裝配在S7300機(jī)殼中。它具有四個(gè)模擬量接口用于連接驅(qū)動(dòng)器，并且?guī)в腥舾蓴?shù)字量輸入及輸出端口。此外，C240可以擴(kuò)展S7300的I/O模板及功能模板。C240帶有兩個(gè)具有時(shí)鐘同步的PROFIBUS接口以及一個(gè)以太網(wǎng)接口，提供了多種通訊方式的選擇。. 遠(yuǎn)程控制子站在2號(hào)、3號(hào)和5號(hào)臺(tái)車(chē)上分別就近設(shè)置安裝有ET200M分布式從站的遠(yuǎn)程控制箱實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和執(zhí)行器控制命令的就近輸出。SIMATIC ET 200M是模塊化設(shè)計(jì)的分布式現(xiàn)場(chǎng)從站， 與SIMATIC S7300 I/O模塊及功能模塊通用，最大可以擴(kuò)展12個(gè)IO模塊，安全性高。l 最多可擴(kuò)展8個(gè)或12個(gè)I/O模塊l 每個(gè)ET 200M的最大地址區(qū):128字節(jié)輸入和128字節(jié)輸出l PROFIBUS DP數(shù)據(jù)傳輸速率最大為12Mbps 3. 高壓配電系統(tǒng)高壓配電系統(tǒng)如下圖所示由高壓電纜卷筒、高壓開(kāi)關(guān)柜和變壓器組成。. 高壓電纜卷筒高壓電纜卷筒由力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，主要作用是給盾構(gòu)機(jī)提供10kV/50 Hz 的電力供應(yīng)以及隨著盾構(gòu)的向前掘進(jìn)延伸的高壓電纜。高壓電纜由固定電纜部分（高壓電纜卷筒自帶部分，長(zhǎng)度為200m）、快速接頭（防護(hù)等級(jí)要達(dá)到IP67）和隧道內(nèi)柔性高壓電纜組成（隧洞內(nèi)的高壓電纜由業(yè)主自行采購(gòu)）。電纜卷筒的基本參數(shù)如下，待定貨時(shí)由電纜卷筒廠家提供詳細(xì)設(shè)計(jì)參數(shù)：基本參數(shù)電纜型號(hào) 由電纜卷筒制造商提供外徑 由電纜卷筒制造商提供重量 由電纜卷筒制造商提供電纜額定工作電壓 U0/U 額定電流10kV ，200A電纜長(zhǎng)度 由電纜卷筒制造商提供運(yùn)行長(zhǎng)度 200m運(yùn)行速度 80mm/Min電機(jī)電壓 400V 177。 5%環(huán)境溫度 0~40℃放纜方向單向凸輪限位開(kāi)關(guān)有卷筒 內(nèi)徑 由電纜卷筒制造商提供外徑 由電纜卷筒制造商提供寬度 由電纜卷筒制造商提供總纏繞圈數(shù) 由電纜卷筒制造商提供加熱器 由電纜卷筒制造商提供蓋板由電纜卷筒制造商提供光纖耦合器兩端帶ST接頭端子箱驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 三相電機(jī)帶磁滯器電機(jī)型號(hào) 由電纜卷筒制造商提供工作電壓 400V 50HZ防護(hù)等級(jí) IP 56電機(jī)輸出功率 由電纜卷筒制造商提供額定電流 由電纜卷筒制造商提供凸輪限位開(kāi)關(guān)其中2個(gè)觸點(diǎn)為行程限位,2個(gè)為力矩變化,2個(gè)備用表面處理由電纜卷筒制造商提供卷筒體表面深層熱浸鍍鋅減速機(jī)箱體由電纜卷筒制造商提供電機(jī)表面盾構(gòu)機(jī)工藝設(shè)計(jì)部門(mén)提出電纜卷筒的保護(hù)報(bào)警信號(hào)有： 過(guò)緊保護(hù)； 過(guò)松保護(hù)； 滿(mǎn)盤(pán)凸輪限位； 空盤(pán)凸輪限位； 左到位； 右到位。電纜卷筒上的電纜類(lèi)型有: 高壓電纜； 通訊及控制光纖；. 高壓開(kāi)關(guān)柜高壓開(kāi)關(guān)柜包括10KV進(jìn)線柜和主變壓器真空斷路器柜和輔助變壓器真空斷路器柜各一臺(tái)。. 10KV進(jìn)線柜 隔離手車(chē)，手動(dòng)操作 二相電流互感器 200/5A 二相電壓互感器PT 10/，500VA，三相避雷器 帶電顯示一套 電纜下進(jìn)線. 主變壓器真空斷路器柜 真空斷路器的額定容量1250A（定貨時(shí)由真空斷路器型號(hào)決定），分?jǐn)嗄芰?5KA，就地操作，帶失壓脫扣,并帶遠(yuǎn)程跳閘功能(預(yù)留接點(diǎn)) 綜合保護(hù)繼電器，帶過(guò)流，過(guò)壓，欠壓、短路、和接地保護(hù)及變壓器的超高溫跳閘保護(hù)，并裝有相應(yīng)的指示燈來(lái)顯示故障，可通過(guò)遠(yuǎn)程控制按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)真空斷路器的遠(yuǎn)程控制，不帶通訊接口。 三相電流互感器200/5A 接地開(kāi)關(guān) 帶電顯示一套 電纜下出線 斷路器采用AC220V操作電壓. 輔助變壓器真空斷路器柜 真空斷路器的額定容量1250A（定貨時(shí)由真空斷路器型號(hào)決定），分?jǐn)嗄芰?5KA，就地操作，帶失壓脫扣,并帶遠(yuǎn)程跳閘功能(預(yù)留接點(diǎn)) 綜合保護(hù)繼電器，帶過(guò)流，過(guò)壓，欠壓、短路、和接地保護(hù)及變壓器的超高溫跳閘保護(hù)，并裝有相應(yīng)的指示燈來(lái)顯示故障，可通過(guò)遠(yuǎn)程控制按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)真空斷路器的遠(yuǎn)程控制，不帶通訊接口。 三相電流互感器5/1A（根據(jù)輔助系統(tǒng)變壓器容量確定） 接地開(kāi)關(guān) 帶電顯示一套 電纜下出線 斷路器采用AC220V操作電壓. 主變壓器配置環(huán)氧樹(shù)脂澆注絕緣干式變壓器一臺(tái)，輸入電壓為10kV177。10%，按國(guó)標(biāo)帶電壓調(diào)整抽頭，容量為2000kVA（三相），變壓器次級(jí)繞組為盾構(gòu)機(jī)提供三相400V動(dòng)力電源。. 變壓器的基本參數(shù)變壓器類(lèi)型：主級(jí)繞組次級(jí)繞組相數(shù)33聯(lián)接△△額定功率kVA2000待定額定電壓[空載] kV10絕緣等級(jí)：FH溫升等級(jí)：FF冷卻方式風(fēng)冷外殼防護(hù)等級(jí)IP45（不銹鋼外殼）安裝位置安裝海拔m繞組溫度檢測(cè)PT100防凝加熱器有用戶(hù)連接銅排銅排電纜進(jìn)線位置底部底部. 變壓器溫控溫顯系統(tǒng) 若采用風(fēng)冷，變壓器將帶有數(shù)字顯示系統(tǒng)和溫控保護(hù)裝置，可自動(dòng)監(jiān)測(cè)并巡回顯示三相繞組的工作溫度。繞組中埋有PT鉑電阻用于溫度報(bào)警和跳閘檢測(cè)，當(dāng)繞組溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，溫控裝置可控制啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，當(dāng)溫度超過(guò)上限極限時(shí)，溫控器向中壓開(kāi)關(guān)柜發(fā)出跳閘指令。用戶(hù)可以根據(jù)要求調(diào)整設(shè)定溫度。不論是風(fēng)冷還是水冷變壓器，均有一組獨(dú)立的溫度傳感器接入開(kāi)關(guān)柜綜保系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的溫度保護(hù)。風(fēng)水冷變壓器還有換熱器進(jìn)口風(fēng)溫、出口風(fēng)溫、漏水檢測(cè)等信號(hào)，并配有內(nèi)部空氣循環(huán)風(fēng)機(jī)。當(dāng)變壓器合閘時(shí)，控制系統(tǒng)將向MCC發(fā)出啟動(dòng)該風(fēng)機(jī)的指令。變壓器配有防冷凝加熱器，當(dāng)變壓器停止工作時(shí)啟動(dòng)加熱器，防止冷凝水進(jìn)入變壓器。. 輔助變壓器配置環(huán)氧樹(shù)脂澆注絕緣干式變壓器一臺(tái)，輸入電壓為10kV177。10%，按國(guó)標(biāo)帶電壓調(diào)整抽頭，容量為80kVA，變壓器次級(jí)繞組為盾構(gòu)機(jī)提供三相400V輔助動(dòng)力電源。輔助變壓器主要為盾構(gòu)機(jī)控制系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、環(huán)境保障系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)供電。在盾構(gòu)機(jī)應(yīng)急時(shí)，該部分負(fù)載可由400V應(yīng)急電源供電。. 變壓器的基本參數(shù)變壓器類(lèi)型：主級(jí)繞組次級(jí)繞組相數(shù)33聯(lián)接△Y（中性點(diǎn)接地）額定功率kVA250待定額定電壓[空載] kV10絕緣等級(jí)：FH溫升等級(jí)：FF冷卻方式風(fēng)冷外殼防護(hù)等級(jí)IP45（不銹鋼外殼）安裝位置安裝海拔m繞組溫度檢測(cè)PT100防凝加熱器有用戶(hù)連接銅排銅排電纜進(jìn)線位置底部底部. 變壓器溫控溫顯系統(tǒng) 變壓器將帶有數(shù)字顯示系統(tǒng)和溫控保護(hù)裝置，可自動(dòng)監(jiān)測(cè)并巡回顯示三相繞組的工作溫度。繞組中埋有PT鉑電阻用于溫度報(bào)警和跳閘檢測(cè)，當(dāng)繞組溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，溫控裝置可控制啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，當(dāng)溫度超過(guò)上限極限時(shí)，溫控器向中壓開(kāi)關(guān)柜發(fā)出跳閘指令。用戶(hù)可以根據(jù)要求調(diào)整設(shè)定溫度。變壓器一組獨(dú)立的溫度傳感器接入開(kāi)關(guān)柜綜保系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的溫度保護(hù)。變壓器配有防冷凝加熱器，當(dāng)變壓器停止工作時(shí)啟動(dòng)加熱器，防止冷凝水進(jìn)入變壓器。變壓器防凝加熱器由應(yīng)急電源提供。4. 低壓配電柜主變壓器次級(jí)繞組出線進(jìn)入低壓主配電進(jìn)線柜，主空開(kāi)采用西門(mén)子空氣斷路器。該空氣斷路器廣泛應(yīng)用于電氣系統(tǒng)中的饋電、配電、耦合或輸出斷路器，亦可以用于開(kāi)關(guān)與保護(hù)電機(jī)、電容器、發(fā)電機(jī)、變壓器、匯流排與電纜。該斷路器具有完整的操作機(jī)構(gòu) （帶機(jī)械閉合的手動(dòng)操作），并有過(guò)流、短路、欠壓保護(hù)功能。進(jìn)線柜配置必要元件實(shí)現(xiàn)以下功能： 電壓顯示功能 電流顯示功能