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作者广州郡控王工
盾构机也叫掘进机，最初的发明是英国人，传说是受了虫子钻木头的启发而发明的。盾构机是一个有着复杂系统的工程设备，我不懂盾构机，但懂盾构机上的驱动变频器。维修驱动设备是我的强项，在我看来，不管那个品牌的驱动器，其结构大同小异，驱动器的最终目的，是调速用的，（当然也有专门为调频而设计的，如岸电，逆变电源等等）。电子电路这东西，不管是模拟电路还是数字电路，万变，不离其宗。
在工控维修领域，驱动设备承担着微电/ 强电的转换功能，干扰，压差，突变，发热系数，等等……，使得驱动设备成为最容易出故障的设备之一。而驱动领域，又细分为交流变频器，直流调速器，伺服控制器（包括运动控制器），步进控制器等等不同的产品。我的经验来看，工控硬件维修人员维修最多的就是变频器。国外品牌的变频器，起步早，设计理念已经很完善了，通常是硬件和软件同步进行的。特别是软件（所谓的解决方案），强大的应用场景可以覆盖，异步电机驱动，同步电机驱动，伺服闭环驱动等复杂功能，刷软件就可以得到不同的应用场景。软件这东西，摸不着看不见，但产品控制精度，扩展功能，用户界面，二次开发功能，等等，这才是一个品牌的核心价值。

维修中的盾构机变频器
说个实例，是软启动的。拿市场上的ABBtsp和西门子3rw44做过比较，abb的软启动注重硬件取样，把电压电流温度检测用硬件完成，产品做得非常的复杂，但你在实际维修过程中会发现，abb的软启动，小信号处理部分坏得真的很少，性能稳定。西门子的3rw44系列则侧重用软件完成电压电流温度检测，简化了硬件电路，用算法去完成这些检测结果。在实际维修中你会发现，一个电流平衡电阻，阻抗稍微变化（特别是大功率的），就会造成三相输出故障，故障率远远大于abb。对设备生产商来说，硬件是硬性成本，软件是智力成本，软件调试好标准后，一万套和一百万套成本几乎是一样的。用户看不到，他们只知道，稳定的设备就是最好的。
扯远了！今天要说的一款盾构机变频器，是施耐德的MXpro 6L315/400系列变频器。这东东是什么鬼！？又有什么不一样的本事？还真有点不一样。在维修现场试机，开环控制，只要频率超过5hz，输出电流从5hz至85hz几乎不产生波动。在使用现场采用vc向量控制，给定超过2.5hz，电流就几乎稳定（恒载的情况下）！！在施耐德的产品系列中，几乎找不到MXpro 6L315这个产品，这也难怪，因为这个系列的控制软件，是瑞典伊尔通Emotron mxpro公司提供的，算是施耐德和伊尔通强强联合的私生子。各位说了，伊尔通好像名头不大，那你就错了。高端驱动器市场一直有两个标准：直接转矩控制和矢量控制，剑指精确控制算法。矢量控制以西门子为带头大哥，早年最具代表性的6se70系列。西门子6se70有多强悍呢，如果钱不是问题的话，他的功率和功能，几乎可以覆盖市场上大部分的应用场景。（dtc）直接转矩控制这个标准，世界上只有两家公司掌握了核心技术，一个就是大名鼎鼎的abb，代表产品就是acs800系列；另一家就是瑞典Emotron伊尔通，伊尔通也不是说在市场上没有产品，EmotronVFC系列和vsc系列，包括EmotronCDU系列都有。国内铝厂引进的一些生产线上，就有好多是伊尔通的驱动。只不过人家走的是工程机的路子，市场上很少见罢了。

隧道的施工调试现场
要说维修，其实是很简化的事情。干维修要做的事情就是，把人家设计好的产品恢复过来，事情看起来就是如此简单。问题是，一万个设计人员就有一万种思路，你怎么知道人家的设计思路呢，况且一个产品还是一个团队的研发成果。思路我当然不了解，但我了解通路啊。作为玩烙铁混饭吃的人，必须具备产品通路逆向推理的技能。
但有时候，问题也不是那么简单，明明带载测试都没有问题，交给客户，但客户就是用不了，这样的事情多了去了。拿人钱财替人消灾，收了人家的钱，遇到这样的事情，不管和自己有没有直接关系，都必须协助客户把设备运转起来才对。下面说的就是就是这样的例子。年前修好的两台变频器，款也收了，客户拉走的时候也带载试机了！过年闹新冠疫情，直到三月份地铁工地重新复工，客户技术主管打来电话，说两台变频器装上用不了了，希望去现场支持一下。
由于这条地铁隧道直径较大，驱动刀盘的是8台施耐德MXpro 6L315/400变频器，遇到软的地质，就减少变频器数量，遇到硬质地层，变频器就全部投入运行。这之间，有一个现场指标很重要，就是不管投入多少台变频器，其电流和转矩必须是平均的，允许短暂承载变化，但不能长期运行。
现场故障是这样：3号机电流偏大三分之一，但转矩正常，不定时还跳故障。7号机电流电压正常，但转矩过大。陪同我在现场的刘工是中铁华南区的技术专家，对盾构机应用系统了如指掌，技改整修都由其领衔。刘工说，只要电流和转矩误差在3%内就可以接受，最完美的情况是整体平衡。我问，这个刀盘有没有转矩传感器？刘工说，没有，转矩监测是变频器自己运算出来的，8台变频器都是走的profibus-DP现场总线。
公司测试正常，现场匹配不行，首先想到的就是参数。我把现场问题拆分为三个：1，电流偏大。2，转矩偏大。3，现场故障跳闸。既然能够开起来，证明变频器大体没问题，过流过转矩，关联的因数有：参数匹配——输出电缆——驱动马达——减速器。我决定先从跳闸的问题入手！我的处理办法是，先屏蔽7号机（过转矩），让刀盘加载全速运行起来。发现3号机的电流随着负载加重，电流也成比列的加大，一直比别的变频器大三分之一，达300a左右（另外都205a），当全速运行到18分钟的时候，3号机出现故障跳闸。
由于总线无法解读出变频器具体故障，我当即让操作手先不忙着复位，立即去下层查看报警参数，查得变频器E22散热器过温报警，实测散热器温度已经达到85度以上，整个变频器烫手。应该是变频器忘了循环水开关了，找到循环水开关，发现3号和7号进出水开关真的没有打开，造成散热器过温跳闸。

更换版本不同的配件
打开循环水，所谓的莫名跳闸故障排除。（尴尬一个……）
过流既然能成比例的上升，基本可以排除输出电缆有问题。花了一个小时和正常的变频器比对参数，参数完全正常。打开自动调谐参数重新匹配马达，也能匹配成功，但和正常的自解参数出入较大。这下，所有的疑问都指向了电机。但现场电工信誓旦旦的说，他们对调过电机，电机肯定没问题。现场维修调试，准备的再充分，干起活来一样很被动，时间到了夜里三点钟，刘工最近忙了几天，需要休息，大家都很疲惫。刘工说，今晚不搞了王工，回去和同事研究研究再说吧！
我苦笑，这东西我还真的没有同事可以交流，一直是自己在大包大揽的干。
回去忙了两天，闲下来一直思考这个问题，查英文资料，画模拟图。这次有备而来，带了三条电缆，我要对换马达测试，经过马达调换测试，果然是驱动马达有故障。马达的问题，只有交给他们自己去解决了。我只要保证变频器是好的就行。
三个问题解决了两个，最棘手的还是第三个问题。施耐德MXpro 6L315/400变频器，从厂家编程手册得知，MXpro变频器的转矩和电流无直接关联，由于这台变频器更换了主板，版本升了好几个级，参数早已不兼容，不支持直接拷贝，以前遇上d6组总线数据匹配不上的问题，差点把自己都搞疯了，幸好最后还是匹配好了。
回到这个输出转矩过大的问题，按照向量变频器的思路是，输出电流+输出电压=输出转矩。让刀盘带载启动，监视7号变频器输出电流，和正常变频器相同；监视输出电压，比正常变频器高5vac，修改输出电压参数比例，将110%改为100%，转矩降低了2%，还是达不到标准要求。参数核对过了，那问题在那里呢？怀疑马达，更换，故障依旧。
隧道里闷热如火，工作人员光着身子，挤在小小的操作间蹭空调，我一个人跑到下边换气，顺便锊一下自己的思路。盾构机刀盘要求力矩平均是硬指标，想象一下，一台变频器的力矩过大，那机头的力士乐减速机还受得了么？无力矩传感器的情况下，力矩还和那些参数有关，输出转差？！这个念头一闪而过。我的分析是这样的，力矩越大，转差越大，因为转差是唯一可以和扭矩成比列的。马上找到这个参数，试着修改转差百分比，导容差修改到130%的时候，扭矩回到了正常范围。
以上这则调试实例，分析起来应该是更换了主板，和版本有关。修欧美的设备，多从原理方面去分析，深入一点需要理解执行过程。比如欧美的驱动器过温，除了温度检测部分出问题，还有可能是电流检测部分出了问题。反过来，电流检测电路出了故障，很可能给你来个过温报警，这样的设计思路需要理论和经验去支持。