TBM试验台刀盘混合驱动系统设计与仿真分析

简介

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.