基于模型预测转速估计器的感应电机无传感器控制

针对应用于盾构主驱动的感应电机无速度传感器矢量控制系统,传统模型参考自适应系统(model reference adaptive system,MRAS)中的比例积分(proportional integral,PI)自适应率需要人工经验调整,且不能够根据模型变化而变化的问题,提出了一种新的预测MRAS速度估计器,用于无传感器感应电机(induction machine,IM)驱动。该估计器基于有限控制集模型预测控制原理。转子转速的计算采用基于搜索的优化算法,保证了在每个采样周期转速调整误差信号最小,避免了使用比例积分控制器。实验结果表明,所提速度估计器在较宽的速度范围内都具有良好的动静态性能。

大排量柱塞泵滑靴副摩擦学性能研究

目的探究大排量柱塞泵滑靴副因底面尺寸大的特点所产生的不同于常规柱塞泵滑靴副的摩擦学性能。方法首先,在考虑大底面滑靴高速旋转时形成线速度差的基础上,结合热楔效应以及热传导关系,建立一种在剩余压紧力状态下大排量柱塞泵滑靴副摩擦力的数学模型。其次,仿真分析柱塞腔压力、主轴转速以及油液温度对滑靴副摩擦力的影响。最后,搭建滑靴副摩擦力测试装置,并测量滑靴副所受摩擦力,验证所建立的滑靴副摩擦力数学模型的准确性。结果滑靴副的总摩擦力由黏性摩擦力和犁沟力2部分组成。随着转速的升高,滑靴副的总摩擦力会降低,犁沟力的占比逐渐增大,当转速由800 r/min上升至1800 r/min时,犁沟力所占比例由3.4%上升至11.9%。随着压力的升高,滑靴副的总摩擦力上升,犁沟力所占比例增大,当压力由3 MPa上升至9 MPa时,犁沟力所占比例由0%上升至21.5%。随着油液温度的升高,滑靴副的总摩擦力上升,犁沟力所占比例增大,当油温由25℃上升至55℃时,犁沟力所占比例由4.0%上升至17.1%。结论研究揭示了黏性摩擦力在滑靴副所受摩擦力中的主导作用和犁沟力对摩擦力变化趋势的影响作用,仿真和试验结果的一致性表明所建立的数学模型能够准确描述大排量柱塞泵滑靴副摩擦力影响因素和变化规律。

盾构滚刀载荷实时监测技术研究及应用

为实时监测滚刀载荷,及时发现异常损坏滚刀并指导工作人员更换,避免滚刀更换不及时造成的经济损失,本文通过C型块受力仿真分析与试验,证明了基于C型块滚刀受力监测方案的可行性。将C型块特制为滚刀载荷传感器,通过受力分析和实验室标定测试,确定了C型块传感器受力与滚刀受力对应关系,并针对实际工程设计了滚刀载荷监测系统,包括C型块传感器、数据采集传输模块、线缆防护装置、可视化软件等。重点介绍了盾构滚刀载荷实时监测系统的工业性搭载应用,上位机显示滚刀的实时载荷数据,并结合刀盘刀具及掘进参数绘制滚刀载荷动态分布图,实现了刀具异常状态诊断和基于载荷特征的掌子面地质评估。

Geological adaptability matching design of disc cutter using multicriteria decision making approaches

Geological adaptability matching design of a disc cutter is the prerequisite of cutter head design for tunnel boring machines(TBMs)and plays an important role in improving the tunneling efficiency of TBMs.The main purpose of the cutter matching design is to evaluate the cutter performance and select the appropriate cutter size.In this paper,a novel evaluation method based on multicriteria decision making(MCDM)techniques was developed to help TBM designers in the process of determining the cutter size.The analytic hierarchy process(AHP)and matter element analysis were applied to obtaining the weights of the cutter evaluation criteria,and the fuzzy comprehensive evaluation and technique for order performance by similarity to ideal solution(TOPSIS)approaches were employed to determine the ranking of the cutters.A case application was offered to illustrate and validate the proposed method.The results of the project case demonstrate that this method is reasonable and feasible for disc cutter size selection in cutter head design.

超大直径盾构管片拼装机关键技术

依托15.03 m超大直径泥水盾构机管片拼装的需求,结合汕头海湾隧道管片及密封挤压力的参数,分析回转直径为9.2 m的超大惯量管片拼装机负载分布与变化情况.根据分析结果优化了拼装机伸缩机构的结构尺寸,有效降低了伸缩机构的最大摩擦力;针对拼装机超大惯量变负载工况速度稳定控制的难点,设计管片拼装机回转液压系统,通过AMESim仿真分析变负载工况对系统的响应性能和速度稳定性的影响.研究结果表明,伸缩机构伸缩油缸的侧向摩擦阻力与导向套长度负相关;设计的液压系统不仅能够实现较大范围的调速要求,而且速度控制稳定可靠,能够有效降低负载交变对回转速度稳定性的影响.

抽水蓄能电站地下洞室开挖设备选型及TBM技术研究

抽水蓄能电站地下洞室开挖装备和技术的发展直接关系到电站运营的安全和投产效率。其开挖机械设备也经历了风动钻机、多臂台车等阶段,传统机械设备无法满足重大工程对施工效率、社会效益、安全性等方面的要求。基于此,在对抽水蓄能电站地质和施工条件研究的基础上,提出抽水蓄能电站用TBM开发关键技术,针对交通洞&通风安全洞、排水廊道、引水斜井等工程,从TBM设备选型、小半径转弯技术、大坡度斜井安全措施、大坡度出渣技术等方面开展了针对性设计技术研究。通过山东文登抽水蓄能电站新型TBM工法的成功应用,新型TBM工法可以提高地下洞室开挖的效率和安全性,具备推广应用前景。

硬岩竖井掘进机刀盘结构的设计探讨

针对某硬岩全断面竖井掘进机的施工特点,从刀盘主体结构、刀盘刀间距、出渣结构等关键结构件方面对全断面竖井掘进机的刀盘进行了设计,并建立了刀盘的载荷受力模型,得出了刀盘结构的应力应变分布规律以及结构强度薄弱点,根据有限元计算结果提出了优化方案。对生产样机进行了工业试验,在C40素混凝土浇筑的基坑中试掘进,工业试验数据显示优化后的刀盘在试掘进的行程中刀盘的转矩、刀具贯入度、出渣情况以及最终刀盘结构变形情况均在设计允许范围内,且设备运行平稳,出渣顺畅。结果表明此种刀盘结构可满足全断面竖井掘进机施工要求,研究成果可为类似竖井掘进机刀盘结构设计提供一定参考。

大断面矩形掘进机土压平衡控制技术探究

以嘉兴长水路下穿南湖大道矩形顶管项目为依托,对适用于大断面矩形掘进机压力平衡控制技术进行了研究,首先论述了影响土仓压力波动的因素,通过构建数学模型,探索出压力平衡条件下的螺机转速、推进开挖速度的相关关系模型;通过多通道互馈出渣与掌子面平衡顶推设计,实现基于土仓实时压力平衡的沉降防控;此外,通过设置左右螺机的不同转速,进行左右土仓压差控制实现掘进机辅助纠偏。对大断面矩形掘进机设计及施工参数设定具有一定的指导意义,同时也为掘进机姿态纠偏控制提供了新思路。