Sistema hidráulico PLC de elevación y empuje en seis puntos para tuneladora (TBM)

En esta ocasión nos gustaría compartir un proyecto en el que hemos participado relacionado con una TBM (máquina perforadora de túneles). Nuestra empresa diseñó un sistema de control hidráulico para la TBM del cliente.

 

 

Principio de funcionamiento:

Este sistema de elevación sincrónica de seis puntos, basado en un PLC, utiliza un control hidráulico de velocidad de frecuencia variable y un control automático de presión y desplazamiento en bucle cerrado para lograr el equilibrio de fuerzas en múltiples puntos. Este sistema permite pesar, empujar, elevar y bajar simultáneamente estructuras de gran tamaño, alcanzando una precisión máxima de elevación sincrónica de ±0,5 mm. La estación de bombeo hidráulica del sistema utiliza una bomba de émbolo controlada por válvulas, y en el cilindro se ha instalado una válvula de reparto de carga equilibrada. Esto garantiza que los gatos mantengan el control del caudal de aceite tanto durante la subida como durante la bajada, mitigando el impacto del golpe hidráulico durante las transiciones de subida y bajada de los gatos sobre la precisión de la sincronización del levantamiento y la estructura de la propia estructura. La válvula de reparto de carga también proporciona un bloqueo a prueba de fugas en los gatos, lo que evita que se deslicen libremente en caso de corte de corriente, garantizando que la carga que soportan no quede sin control. El sistema incorpora además sensores de presión y de desplazamiento. El sensor de presión mide con precisión la carga que soportan los gatos en tiempo real a medida que se mueven, mientras que el sensor de desplazamiento mide la altura real de elevación de la estructura.

 

Las funciones básicas se describen a continuación:

①. La estación de bombeo hidráulico de este sistema de control cuenta con seis puntos de control y está equipada con un mando a distancia inalámbrico compatible con el sistema de control.

②. El sistema está equipado con seis gatos hidráulicos de doble efecto de 282 toneladas, con una carrera de trabajo de 3000 mm.

③. Presión máxima de funcionamiento en cada punto de control: 63 MPa; caudal máximo: 6,2 l/min.

④. Cada punto de control está equipado con un sensor de detección de desplazamiento con una precisión de ±0,01 mm.

⑤. Cada punto de control está equipado con un sensor de presión con una precisión de ±0,51 TP3T.

⑥. Precisión del control de elevación síncrona: ≤±1 mm (entre cada punto de control).

⑦. El sistema cuenta con un control de doble bucle cerrado de desplazamiento y presión, y dispone de un control integrado de equilibrio de fuerzas en cuatro puntos.

⑧. Temperatura ambiente de funcionamiento: de -40 °C a +65 °C; grado de protección IP65.

⑨. Sistema de refrigeración: El sistema cuenta con un sensor de temperatura y un sistema de refrigeración por aire. El sistema de refrigeración por aire se pone en marcha y se detiene automáticamente en función de la información sobre la temperatura del sistema que proporciona el sensor de temperatura, lo que permite refrigerar el sistema de forma automática.

⑩. Capacidad del depósito de combustible: 1500 L; Peso neto: 2000 kg (sin contar el aceite hidráulico).

 

Descripción del equipo y parámetros técnicos

  1. Sistema de control hidráulico de elevación síncrona de seis puntos con PLC:
  • Alimentación eléctrica: CA 380 V/50 Hz;
  • Potencia total: aprox. 45 kW;
  • Presión máxima de funcionamiento: 63 MPa;
  • Número de puntos de control: 6;
  • Caudal máximo: 6 × 6,2 l/min;
  • Método de control: Control de velocidad por frecuencia variable (control de doble bucle cerrado de presión y desplazamiento);
  • Precisión del control de empuje síncrono: ≤±1 mm (entre cada punto de control);
  • Principio de control: En este sistema hidráulico, la estación de bombeo hidráulica utiliza un motor con control de velocidad de frecuencia variable para controlar la bomba de aceite. Al ajustar la frecuencia de la fuente de alimentación, se varía la velocidad del motor para lograr un caudal de la bomba de aceite ajustable de forma continua. En combinación con los sistemas electrónicos de control y retroalimentación de detección adecuados, se implementa un control de bucle cerrado de presión y desplazamiento para controlar con precisión la sincronización de los gatos de elevación y descenso en cada punto, así como el equilibrio de la carga durante el proceso de pesaje.
  • Principio hidráulico: La estación de bombeo hidráulica utiliza una bomba de émbolo controlada por válvulas. En el cilindro hidráulico se ha instalado una válvula de reparto de carga equilibrada para mantener de forma fiable el control del caudal de aceite tanto durante la subida como durante el descenso del gato. Esto mitiga el impacto del choque hidráulico en la precisión de la sincronización durante el cambio entre la subida y el descenso del gato. La válvula de reparto de carga equilibrada también proporciona un bloqueo a prueba de fugas en el gato, lo que evita que se deslice libremente en caso de un corte de corriente inesperado, garantizando que la carga que soporta no quede sin control. Cuando varios gatos elevan conjuntamente una única carga, la válvula de reparto de carga equilibrada también ofrece protección contra sobrecargas, protegiendo eficazmente tanto a los gatos como a las cargas. El sistema incorpora sensores de presión y desplazamiento. A medida que los gatos se mueven, el sensor de presión mide con precisión la carga a la que están sometidos en tiempo real. El sensor de desplazamiento mide el desplazamiento del gato en tiempo real, determinando así la altura de elevación de la estructura.
  • Principio eléctrico: Este sistema de control eléctrico utiliza un PLC de SIEMENS. Los sensores de presión y de desplazamiento de cada cilindro transmiten señales de carga y desplazamiento a un controlador programable. El sistema de control eléctrico emite órdenes de elevación mediante botones. El PLC recibe estas órdenes y acciona el variador de frecuencia (VFD) para que suministre aceite a presión y mueva los gatos correspondientes. Basándose en las señales de presión y desplazamiento detectadas, el PLC corrige continuamente los errores de movimiento para mantener las cargas sincronizadas y equilibradas en cada gato. El sistema de la estación de bombeo hidráulico incluye un ordenador industrial de gran tamaño con pantalla táctil para la supervisión en tiempo real del proceso de elevación y el ajuste de los parámetros de elevación. Este sistema no solo cumple los requisitos para el control local de elevación síncrona, sino que también permite la conexión a un sistema de control maestro externo para el control centralizado en línea.

 

  1. Dispositivo sensor de desplazamiento con cable de tracción
  • Conexión con cable de tracción y marco de protección de montaje a 90° para facilitar la instalación in situ y garantizar la protección;
  • Rango de recorrido de 2500 mm y precisión de detección de altura de 0,01 mm;
  • Señal de interfaz RS-422 con división de frecuencia y alta estabilidad, con gran capacidad de protección contra interferencias y una distancia de transmisión de hasta 200 m;