Système hydraulique PLC à six points de levage et de poussée pour tunnelier

Nous souhaitons ici vous présenter un projet auquel nous avons participé dans le domaine des tunneliers (TBM). Notre entreprise a conçu un système de commande hydraulique pour le tunnelier de notre client.

 

 

Principe de fonctionnement :

Ce système de levage synchrone à six points, piloté par automate programmable (PLC), utilise un régulateur de vitesse hydraulique à fréquence variable ainsi qu’un contrôle automatique en boucle fermée de la pression et du déplacement afin d’assurer l’équilibrage des forces en plusieurs points. Ce système permet de peser, de pousser, de soulever et d’abaisser simultanément de grandes structures, avec une précision de levage synchrone maximale de ±0,5 mm. La station de pompage hydraulique du système utilise une pompe à piston commandée par vanne, et une vanne de répartition équilibrée de la charge est installée sur le vérin. Cela garantit que les vérins maintiennent le contrôle du débit d’huile tant lors de la montée que de la descente, atténuant ainsi l’impact des chocs hydrauliques survenant lors des transitions de montée et de descente des vérins sur la précision de la synchronisation du levage et sur la structure elle-même. La vanne de répartition de charge assure également un verrouillage étanche des vérins, les empêchant de glisser librement en cas de coupure de courant, ce qui garantit que la charge qu’ils supportent reste sous contrôle. Le système intègre également des capteurs de pression et de déplacement. Le capteur de pression mesure avec précision et en temps réel la charge exercée sur les vérins au fur et à mesure de leur déplacement, tandis que le capteur de déplacement mesure la hauteur de levage réelle de la structure.

 

Les fonctions de base sont décrites comme suit :

①. La station de pompage hydraulique de ce système de commande comporte six points de commande et est équipée d'une télécommande sans fil compatible avec le système de commande.

②. Le système est équipé de six vérins hydrauliques à double effet d'une capacité de 282 tonnes, avec une course de travail de 3 000 mm.

③. Pression de service maximale à chaque point de commande : 63 MPa ; débit maximal : 6,2 L/min.

④. Chaque point de contrôle est équipé d'un capteur de détection de déplacement d'une précision de ±0,01 mm.

⑤. Chaque point de contrôle est équipé d'un capteur de pression d'une précision de ±0,51 TP3T.

⑥. Précision de la commande synchrone du levage : ≤ ± 1 mm (entre chaque point de commande).

⑦. Le système est doté d'un double système de régulation en boucle fermée du déplacement et de la pression, ainsi que d'un système intégré de régulation de l'équilibrage des forces en quatre points.

⑧. Température ambiante de fonctionnement : de -40 °C à +65 °C, indice de protection IP65.

⑨. Système de refroidissement : Le système est équipé d'un capteur de température et d'un système de refroidissement par air. Le refroidisseur d'air se met en marche et s'arrête automatiquement en fonction des données de température transmises par le capteur, assurant ainsi le refroidissement automatique du système.

⑩. Capacité du réservoir de carburant : 1 500 L ; poids net : 2 000 kg (hors huile hydraulique).

 

Description de l'équipement et caractéristiques techniques

  1. Système de commande hydraulique de levage synchrone à six points avec automate programmable (PLC) :
  • Alimentation électrique : 380 V CA / 50 Hz ;
  • Puissance totale : environ 45 kW ;
  • Pression de service maximale : 63 MPa ;
  • Nombre de points de contrôle : 6 ;
  • Débit maximal : 6 × 6,2 L/min ;
  • Méthode de régulation : régulation de vitesse à fréquence variable (régulation en boucle fermée double, pression et cylindrée) ;
  • Précision de la commande synchrone : ≤ ± 1 mm (entre chaque point de commande) ;
  • Principe de commande : Dans ce système hydraulique, la station de pompage hydraulique utilise un moteur à vitesse variable commandé par fréquence pour contrôler la pompe à huile. En ajustant la fréquence d'alimentation, la vitesse du moteur est modifiée afin d'obtenir un débit de la pompe à huile réglable en continu. Associé à des systèmes électroniques de commande et de détection appropriés, un régulateur en boucle fermée de pression et de cylindrée permet de contrôler avec précision la synchronisation des vérins de levage et d'abaissement à chaque point, ainsi que l'équilibrage de la charge pendant le processus de pesage.
  • Principe hydraulique : La station de pompage hydraulique utilise une pompe à pistons commandée par vanne. Une vanne de répartition équilibrée de la charge est installée sur le vérin hydraulique afin d’assurer un contrôle fiable du débit d’huile tant lors de la montée que de la descente du vérin. Cela atténue l’impact des chocs hydrauliques sur la précision de la synchronisation lors du passage de la phase de levage à celle de descente du vérin. La vanne de répartition équilibrée de la charge assure également un verrouillage étanche du vérin, l’empêchant de glisser librement en cas de coupure de courant imprévue, ce qui garantit que la charge qu’il supporte reste sous contrôle. Lorsque plusieurs vérins soulèvent collectivement une même charge, la vanne de répartition équilibrée de la charge offre également une protection contre les surcharges, protégeant ainsi efficacement les vérins et les charges. Le système intègre des capteurs de pression et de déplacement. À mesure que les vérins se déplacent, le capteur de pression mesure avec précision et en temps réel la charge qui pèse sur eux. Le capteur de déplacement mesure le déplacement en temps réel du vérin, déterminant ainsi la hauteur de levage de la structure.
  • Principe électrique : Ce système de commande électrique utilise un automate programmable (PLC) SIEMENS. Des capteurs de pression et de course installés sur chaque vérin transmettent des signaux de charge et de course à l'automate programmable. Le système de commande électrique émet des commandes de levage via des boutons. L'automate reçoit ces commandes et pilote le variateur de fréquence (VFD) afin qu'il refoule de l'huile sous pression pour actionner les vérins correspondants. En fonction des signaux de pression et de déplacement détectés, l'automate corrige en continu les erreurs de mouvement afin de maintenir des charges synchronisées et équilibrées sur chaque vérin. Le système de station de pompage hydraulique comprend un grand ordinateur industriel à écran tactile permettant la surveillance en temps réel du processus de levage et le réglage des paramètres de levage. Ce système répond non seulement aux exigences de commande locale synchrone du levage, mais permet également la connexion à un système de commande maître externe pour une commande centralisée en ligne.

 

  1. Dispositif capteur de déplacement à câble de traction
  • Raccordement par câble de traction et cadre de protection à montage à 90° pour faciliter l'installation sur site et assurer la protection ;
  • Plage de déplacement de 2 500 mm et précision de détection de 0,01 mm ;
  • Signal d'interface RS-422 à division de fréquence et haute stabilité, doté de solides capacités anti-interférences et d'une distance de transmission pouvant atteindre 200 m ;

 

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