TBM
تهیه کنندگان : مرتضی امینی کیا – جواد حمیدی – علی بهاری
استاد : جناب مهندس محمد زاده
رشته : مهندسی عمران
مقدمه
استفاده از دستگاه تونل زنی مکانیزه یا تی بی ام با توجه به افزایش دامنه کاربرد انها روز ب روز در حال گسترش است.از جمله دلایلی که استفاده از این روش را به جای روش های سنتی توجیه میکند میتوان به اجتناب از صدمه های احتمالی حاصل از انفجار و هزینه های مربوط به کنترل لرزش های آن در طول حفاری و نیز کاهش هزینه های حمل و نقل اشاره کرد.
اولین ماشین حفاری مکانیزه،در سال 1880 میلادی ، برای حفر تونلی با قطر 13/2 متر به کار گرفته شد که سرعت پیشروی آن 35 متر در هفته بود.اولین ماشین تونل زنی نسل امروز،در سال 1954 میلادی توسط جیمنز رابیتز در ایالت متحده امریکا ساخته شد.
دستگاه حفاری تونل
دستگاه حفاری تونل (به انگلیسی:Tunnel Boring Machine ) که با نام مول (به انگلیسی: Mole )نیز شناخته می شود، دستگاهی است که برای حفاری تونل ها از آن استفاده می گردد. این دستگاه با استفاده از یک سطح مقطع مدور، قادر است در قشرهای خاکی و سنگی زمین حفاری کند. این نوع از ماشین آلات توانایی ایجاد حفره در هر نوع زمینی، از سنگ سخت گرفته تا ماسه را دارد. قطر تونل هایی که این دستگاه ایجاد می کند در محدوده یک متر (با استفاده از میکرو-تی بی ام ها) تا نزدیکی ۱۶ متر (تی بی ام های امروزی) قرار دارند. برای کندن تونل هایی که کم تر از یک متر قطر دارند، به طور معمول، به جای استفاده از تی بی ام ها، از روش ساخت وساز بدون گودال یا حفاری افقی استفاده می کنند.
دستگاه های حفاری تونل، به عنوان جایگزینی برای روش های حفاری و انفجار صخره ها و کندن زمین با دست مورد استفاده قرار می گیرد. تی بی ام ها مزایایی همچون کاهش تعرض به زمین های مجاور و ایجاد دیوارهای نرم در تونل را دارند. این دستگاه به صورت قابل توجهی هزینه استرکشی تونل را کاهش می دهد که خود این باعث شده برای استفاده در مناطق به شدت شهرنشین مناسب باشند. ایراد عمده این دستگاه قیمت بالای آن است. تی بی ام ها برای استفاده در ساخت وسازها گران قیمت بوده و آن ها را به سختی می توان جابجا کرد. هرچند با وجود طویل بودن تونل های مدرن، هزینه استفاده از دستگاه های حفاری تونل، در مقابل روش های سنتی حفر و انفجار به مراتب پایین تر است. به همین دلیل تونل سازی با دستگاه های تی بی ام در یک پروژهٔ کوتاه تاثیر بیشتری دارد.
بزرگترین تی بی امی که تاکنون ساخته شده با قطر ۱۵٫۴۳ متر توسط کارخانه آلمانی هرنکنشت برای پروژهٔ اخیری در شانگهای چین ساخته شده است. این دستگاه برای حفاری زمین سستی حاوی ماسه و خاک رس ساخته شده بود. بیشترین قطر مربوط به تی بی ام هایی که برای زمین هایی با سنگ های سخت ساخته شده اند توسط شرکت رابینز برای پروژه تونل نیاگارا تولید شده است. این دستگاه برای حفاری تونلی برق آبی در زیر آبشار نیاگارا استفاده شد. دستگاه تی بی ام مذکور به نام «بکی بزرگ»، با اشاره به سد برق آبی «سر آدام بک» نام گذاری شده است که این دستگاه، تونلی برای دسترسی اضافی به آن حفاری می کند.
مشهور است که نخستین دستگاه حفاری ساخته شده، هنری-جوزف ماوس یک دستگاه برش کوه بوده است. این دستگاه در سال ۱۸۴۵ به سفارش پادشاه ساردینیا و به منظور حفر تونل ریلی فرجوس از میان رشته کوه های آلپ، بین دو کشور فرانسه و ایتالیا ساخته شده بود. عملیات ساخت این دستگاه در یک کارخانه اسلحه سازی در نزدیکی تورین و در سال ۱۸۴۶ به پایان رسید. این دستگاه عبارت بوده است از بیش از ۱۰۰ مته کوبه ای که در قسمت جلویی دستگاهی به اندازه لوکوموتیو نصب شده بود که نیروی رانشی آن از ورودی تونل به صورت مکانیکی اعمال می شد. بودجه این پروژه تحت تاثیر انقلاب سال ۱۸۴۸ قرار گرفته و تونل هنوز کامل نشده بود؛ تا اینکه با استفاده از روش های مبتکرانه و کم هزینه ای همچون استفاده از متهٔ پنوماتیک، پس از ۱۰ سال به بهره برداری رسید.
نخستین ماشین حفر تونل ساخته شده در ایالات متحده برای ساختن تونل هوساک در سال ۱۸۵۳ مورد استفاده قرار گرفت. این دستگاه، با چدن ساخته شده و به نام ماشین برش سنگ انحصاری ویلسون و به نام مخترعی به اسم ویلسون نام گذاری شد. این ماشین، قبل از شکستن زمین سنگی، ۱۰ فوت را درون سنگ حفاری کرد. تونل مذکور سرانجام بعد از بیش از ۲۰ سال به پایان رسید. در ساخت آن همانند تونل ریلی فرجوس از روش های جاه طلبانه، کمتر استفاده شد.
در اوایل دههٔ ۱۹۵۰، ف.ک. مایتری برندهٔ مناقصه احداث سد انحرافیِ اوه واقع در پییر در ایالت داکوتای جنوبی شد که با مشاورهٔ جیمز س. رابینز (بنیان گذار شرکت رابینز) حفاری زمین های سنگ رسی پییر شیل را که مشکل ترین عملیات حفاری زمین های سنگ رسی در آن زمان بود شروع کرد. شرکت رابینز دستگاهی درست کرد که قادر بود ۱۶۰ فوت از زمین های سنگ رسی را در بیست وچهار ساعت حفر کند که نسبت به روش های رایج در آن هنگام ۱۰ برابر سریع تر بود.
چیزی که باعث شد ماشین های حفر تونل، کارآمد و مطمئن شوند، اختراع سر گردان آن ها بود که به صفحه برش نصب می شد. در ابتدا، در دستگاه تی بی ام رابینز از چکش های فولادی چرخشی استفاده کردند که با حرکت دایره ای خود زمین پیش روی اش را حفر می کرد؛ اما او سریعاً متوجه این شد که این چکش ها، علی رغم محکم بودنشان کارایی زیادی ندارند؛ زیرا به محض شکستن و کند شدن، باید مکرراً با چکش های جدید تعویض می شدند. این مشکل با جایگزین کردن صفحات برش بادوام تر به جای چکش، به طور قابل ملاحظه ای برطرف شد. در سال ۱۹۵۶ این طرح، برای اولین بار در تونل فاضلاب و رودخانه هامبر با موفقیت مورد استفاده قرار گرفت (فولی، ۲۰۰۹). از آن زمان تاکنون، در تمام حفاری هایی که در زمین های سخت، با توفیق همراه بوده است، از تی بی ام هایی با چرخ های برش گردان و صفحات برش مدور استفاده گردیده است.
تی بی ام ها به طور اساسی به دو دسته زیر تقسیم بندی شده: تی بی ام های مخصوص حفاری در سنگ تی بی ام های مخصوص حفاری در زمین های سست
انواع TBM بر اساس ویژگی
تی بی ام های سپردار خاک های سست
تی بی ام های ترکیبی
تی بی ام های صخره ای باز
تی بی ام های صخره ای سپردار
تی بی ام های صخره ای سخت
تی بی ام های سپردار دوغابی
تی بی ام های اﻛﺴﻜﺎوﻳﺘﻮر
تی بی ام های سپردار ای پی بی
دو سپره
تک سپره
برای انتخاب نوع تی بی ام موارد بسیار زیادی را باید در نظر گرفت که به صورت اختصاری به شرح زیر می باشند:
منحنی دانه بندی خاک
نفوذ اب های زیر زمینی
کانی شناسی خاک/سنگ
کیفیت خاک
مقاومت سنگ
مزایای استفاده از دستگاه تی بی ام
سرعت پیشروی بالا
عملیات پیوسته
تخریب کمتر سنگ
ایمنی بیشتر
توان عملیات مکانیزه
اندازه یکسان خاکهای حفاری شده
معایب استفاده از دستگاه حفاری تی بی ام
مقطع دایره ای ثابت
انعطاف پذیری محدود در برابر مشکلات زمین
نیاز به سرمایه زیاد دارد
نیاز به زمان تجهیز طولانی تر نسبت به سایر ماشین آلات حفر تونل
دستگاه حفاری مکانیزه با سپر نگهدارنده
دستگاه حفاری با سپر تکی(single shield )
ساده ترین نوع از دستگاه های حفاری مکانیزه که دارای سپرنگهدارنده هستند،ماشین هایی با سپر تکی (single shield TBM )می باشند.در مواردی که شرایط زمین در سینه کار پایدار نبوده و امکان ریزش سنگ از سقف و یا دیواره های تونل وجود داشته باشد،این نوع دستگاه مناسب است.عملکرد این ماشین به گونه ای است که نیروی لازم جهت پیشروی با تکیه کردن جک های پیشرانThrust Jacks) )به پوشش نگهدارنده که همان سگمنت های بتنی هستند،فراهم شده است و بعد از هر مرحله پیشروی سگمنت گذاری اجرا میشود…….
دستگاه حفاری با سپر دو گانهDouble sheild) )
نوع دیگری از ماشین های حفاری مکانیزه که دارای سپرنگهدارنده هستند،ماشین TBMبا سپر دوگانه بوده که با نام ماشین TBMبا سپر تلسکوپیTelescopic Sgield) )نیز شناخته می شوند.این ماشین تقریبا ترکیبی از ماشین لازم به ذکر است که این امر زمانی صورت میگیرد که شرایط دیواره برای گریپر مناسب باشد.
در حالت حفاری تلسکوپی،سپر جلوییFront Shield) )که شامل کاترهد می باشد مستقیما به سمت جلو حرکت میکند و در این زمان سپر عقبی Tail Skin) )با استفاده از گریپرها به دیوار تونل قفل شده است به طوری که نیروی جک های پیشران یا تزاست و گشتاور به آن سپر منتقل نمیشود،بنابراین می توان سگمنت های بتنی را تحت حفاظت سپر انتهایی،به کمک سیستم ارکتور نصب کرد.
) Slurry shield) دستگاه حفاری با سپرهای دوغابی
بهترین راه برای حفاری در خاک استفاده از دستگاه هایی است که بتواندعلاوه بر حفاری از ایحاد تغییرات در سطح زمین شامل نشست و ریزش در محدوده حفاری شده جلوگیری نمایند.نمونه بارز استفاده ازاین نوع ماشین،در مناطق شهری و پروژه های قطار شهری می باشد.
دستگاه حفاری سپری متعادل کننده فشار زمینEPB) )
دستگاه حفاری سپری متعادل کننده فشار زمینEarth Pressure Balanced) )نوع دیگری از دستگاه های حفاری است که در زمین های سست و خاکی استفاده می شوند و با ایجاد تعادل در فشار بین زمین و دستگاه سینه کار حفاری را کنترل می کند. کله حفار یا همان کاترهدCutter Head) )در این دستگاه وظیفه حفاری زمین را بر عهده دارد و مصالح کنده شده وارد محفظه اختلاطMuck Chamber) )شده که نقش اتاقک فشار را داشته و این اتاقک در پشت کاترهد(پر از خاک کنده شده) در مقابل زمین عکس العمل نشان داده و مانع ریزش آن میشود.این دستگاه در دو حالت باز و بسته عمل میکند.
دستگاه حفاری با سپر ترکیبیMixed Shield) )
امروزه برای آمادگی در برابر تغییرات زمین،ترکیبی از سپرهای مختلف ابداع و استفاده میشوند که قابلیت تغییر کاربرد و عکس العمل بر حسب شرایط زمین را دارا هستند.
دستگاه حفاری TBM_s323
این دستگاه حفاری از نوع ماشین های حفاری با سپر نگهدارنده دوگانه و برای زمین های سخت(Double Sheild_Hard Rock )طراحی شده است.این ماشین با قطر حفاری 4.665 متر در شرکت هرنکشت آلمان طراحی و ساخته شده است.
دلایل اجرای اورهال دستگاه TBM_s323
ساختار اصلی ماشین های TBM متشکل از قطعات الکتریکی و مکانیکی است که از سوی شرکت سازنده هر قطعه مواردی از قبیل عمر مفید، دوره های سرویس و نگهداری و تعمیرات ارائه می گردد.بدین تربیت تعمیرات اساسی در این دستگاه ها به دلایل زیادی ضروری بوده که در ارتباط با ماشین TBM_S323می توان این دلایل به شرح زیر اشاره کرد:
ضرورت بازبینی و تعمیرات بر روی قطعات کلیدی دستگاه پس از پایان حفاری تونل قطعه اول و با توصیه های شرکت سازنده دستگاه.
اتمام طول عمر برخی اجزای داخلی مربوط به قسمت هایی مانند بیرنگ اصلی کاترهد،الکتروموتورها و گیربکس ها و نیز ارکتور.
فرسودگی برخی اتصالات و شاسی های دستگاه.
نیاز به انجام اصلاحات اساسی بر روی دستگاه از قبیل ساخت گنتری اضافی،اصلاح سپرهد و مواردی از این قبیل که برای ادامه کار در پروژه آتی حیاتی خواهند بود.
کاترهدCutter Head) )
بخش اصلی دستگاه های حفاری مکانیزه که وظیفه کندن و حفاری توده سنگ و یا خاک (یا مخلوطی از هر دو) را بر عهده داشتن و در تماس مستقیم با آن هستند همان کله حفار یا کاترهد دستگاه می باشد.عملکرد این بخش حاصل عملکرد سایر قسمت های دستگاه از قبیل سیستم هیدرولیک،برق و PLC بوده که حتی دقت فرایند حفاری نیز تحت تاثیر آنها خواهد بود.دز کارکرد کاترهد دو مولفه اصلی جهت فرآیند حفاری ضروری خواهند بود که شامل مولفه چرخشی و فشاری هستند. فشارش و نیروی لازم برای پیشروی کاترهد به داخل توده سنگ و یا خاک از طریق جک های هیدرولیک تامین می شود و برای چرخش آن نیاز به توده سنگ و یا خاکاز طریق جک های هیدرولیک تامین می شود و برای چرخش آن نیاز به سیستم محرک دیگری بوده که عمدتا هیدرولیکی و یا الکتریکی خواهد بود.این ماشین ها بر اساس میزان گشتاور لازم برای غلبه بر گشتاور اعمالی از سوی زمین متفاوت است و لذا در ماشین های حفاری در سنگ سخت به دلیل گشتاور پایین از الکتروموتور_گیربکس و در ماشین های حفاری در خاک (عمدتا ماشین های EPBوSlurr )از هیدرو موتور_گیربکس استفاده می شود.
به دنبال تامین گشتاور لازم برا کاترهد،این گشتاور از طریق بخش چرخ دنده ای به مجموعه کاترهد منتقل می گردد.بخش اصلی محرک کاترهدMain Drive شامل چرخ دنده اصلیMain Gearو یک بیرینگ اصلیMain Bearing برای حفظ تعادل نیرو های اعمالی بر چرخ دنده می باشد.
کاترهد( (Cutter Head) در دستگاه حفاری TBM_S323 سازه ای فولادی است به شکل دایره به قطر 4665mm و وزن تقریبی 50 )tonبا دستک کاترها) که از یک سری ورق فولادی با ضخامت های مختلف که به یکدیگر جوش شده اند تشکیل شده است و همانند یک مته بزرگ، وظیفه اصلی خفاری را به عهده دارد.
مشخصات اصلی کاترهد در این دستگاه بر اساس طراحی شرکت سازنده (هرنکشت آلمان) به منظور حفاری تونل به شرح زیر می باشد:
قطر حفاری:4665 میلیمتر
حداقل میزان اضافه حفاری به صورت سیستماتیک:۵۲mm
اضافه حفاری در قسمتی از جبهه کار : حداکثر ۷۵mm
محل تزریق فوم و آب:۶نازل جهت تزریق آب + ۴نازل جهت تزریق فوم
این سازه به طور کلی از ۴ عدد دریچهBucket) )و ۳۱عدد دیسک کاتر Disc Cutter) )که در سطح قرار دارند تشکیل شده است و مصالح حفاری پس از تراش توسط دیسک کاترها از فضای خالی و دریچه ها عبور کرده و وارد دریچه تخلیه مصالح یا ماکرینگMuck Ring) )شده و از آنجا بر روی نوار نقاله میریزند.
چهار دریچه کاترهد به صورت یک در میان مشابه یکدیگر بوده و ابزار جمع اوری مصالح حفاری شده شامل اسکپیرهاScrapers) )و ابزار کنترل قطعات سنگ ورودی شامل گریل بارهاGrill Bar) )روی این 4 دریچه قرار گرفته اند.برای تصحیح چرخش سپر ماشین و همچنین آزاد سازی کاترهد در زمان گیر افتادن در زمین های ریزشی ،طراحی کاترهد به گونه ای است که مینواند در دو جهت چرخش داشته باشد.
بر روی کلیه سطوحی که بیشترین تماس را با مصالح حفاری دارند،جهت جلوگیری از سایش،فرآیند جوش کاری مقاومتیHard Facing) )انجام گرفته و صفحات مثلثی ضد سایش استفاده شده است.
لوله های تزریق کف یا فومFoam) )و نیز لوله های مربوط به آب جهت خنک کاری دیسک کاترها و جهت جداکردن پوشش مواد چسبنده نیز از داخل روتاری کاترهد عبور میکند و از داخل حفاظی که در بدنه کاترهد بر آنها تعبیه شده است به نازل ها نصب میشود.
تعویض کاترهد
با توجه به اینکه دستگاه مدت زیادی کار کرد کاترهد آن تقریبا فرسوده میشودو نیاز به تعمیرات اساسی دارد و بنابراین پس از انجام یک سری عملیات اولیه،میزان تعمیرات از لحاظ فنی و زمانی مورد ارزیابی قرار گرفته است.
پس از انجام سندبلاست،ضعف های زیادی در کاترهد مشاهده میشود که از جمله آن می توان به ترک های زیاد در داخل باکت ها، شکستگی باکس های دیسک کاترهای گیج،سایش گریل بارها، سایش جلوی کاترهد،سایش باکس های دیسک کاترهای گیج و از گونیا خارج شدن نشیمنگاه دیسک کاترهای تکی و دو قلو اشاره کرد.برای تشخیص عمق ترک برای تعیین وضعیت سازه ای کاترهد باید از روش های التراسونیکUT و تست نفوذ مایعات نافذ PT به کار گرفته میشود.
درایو اصلی کاترهدMain Drive Cutter Head))
وظیفه انتقال نیرو از الکتروموتورها جهت چرخش کاترهد، بر عهده درایو اصلی(Main Drive) کاترهد میباشد.
این مجموعه با وزن تقریبی ۵۰ تن تنها قطعه ای است که امکان ساخت به صورت چند تکه را ندارد و وظیفه آن تامین و انتقال نیروی محرک کاترهد می باشد.
محل قرار گیری واحد درایو اصلی در سپر جلوییFront Sheild) )و در وسط آن می باشد و خود شامل اجزا مختلف به شرح زیر است:
۱)۵ عدد الکتروموتور که در انتها به هر کدام یک گیربکس خورشیدی قرار دارند و در نهایت یک چرخ دهنده هرزگردPinion) )به آن متصل شده است.
۲) یک چرخ دنده اصلی بررگMain Gear) )که به کاترهد متصل است و یک عدد بیرینگ اصلی(Main Bearing) که با این چرخ دنده در ارتباط است.
۳) مجموعه ای از لوله های تزریق روغن و گریس جهت روان کاری و آب بندی نقاط مختلف
۴)سیل ها برای اب بندی و ممانعت از ورود مصالح و مواد ریزدانه به داخل بیرینگ
وضعیت چرخ دنده و پینیون درایو اصلی
نیروی محرک ایجاد شده توسط الکتروموتورهای کاترهد به کمک یک شفت به گیربکس ها منتقل شده و این نیرو بایستی به چرخ دنده اصلی که مسئول چرخش کاترهد است منتقل گردد. برای انتقال نیروی محرک ایجاد شده،یک شفت هزار خاری به گیربکس و یک چرخ دنده هرزگرد به نام پینیون(Pinion Gear )متصل یا به اصطلاح کوپل شده است.دنده های این پینیون با چرخ دنده اصلی درگیر و باعث چرخش کاترهد می گردد.
الکتروموتورهای محرک کاترهد
الکتروموتورهای کاترهد از نوع موتورهای القایی سه فاز می باشند.مانند بیشتر موتورها،موتورهای القایی یک قسمت ثابت بیرونی به نام استاتور و یک روتور که در درون آن میچرخد داشته و میان آن دو یک فاصله دقیق کارشناسی شده وجود دارد.
الکتروموتورهای سه فازه القایی، استاتور از یک هسته آهنی شیاردار ثابت و روتور از یک هسته آهنی شیاردار گردنده ساخته شده است و دلخل شیارهای آن سیم های مسی برای تولید شار مغناطیسی قرار میگیرد.
پس از کار زیاد مشکلاتی به وجود می آید که با دمونتاژ الکتروموتور ها مشاهده می شود:
آلودگی فضای داخلی موتورها با ورود آب،روغن و گریس(از طریق گیربکس)
اسیب دیدگی بیرینگ ها
اسیب دیدگی و خوردگی کاسه نمدها
رسوب زدایی از محفظه خنک کاری الکتروموتورها
کیفیت آب مصرفی برای خنک کاری الکتروموتورها تعیین کننده بازه زمانی رسوب زدایی خواهد بود که به پیشنهاد شرکت سازنده تعداد دفعات رسوب زدایی در شرایط استفاده از آب مناسب، نباید بیش از ۳یا ۴بار باشد. در فرآیند مذکور برای الکتروموتورهای کاتره ،انجام عملیات رسوب زدایی با تهیه مواد مورد نیاز و به شرح زیر صورت گرفته است:
ماده غیر فعال کنندهPC_2200
ناده خنثی ساز PC_3400
ماده شوینده PC_730
روش کار بدین صورت است که ابتدا الکتروموتورهارا برای خروج آسان تر رسوبات به صورت عمودی قرار داده و پس از نصب رابط ها به ورودی و خروجی موتورها، مواد محافظ و شوینده توسط پمپ به درون آنها تزریق شده و پس از چندین بار چرخش این مواد، از سیستم تخلیه می گردد.در این زمینه هدف نهایی کاهش و یا از بین بردن خوردگی های زیر رسوبی و همچنین ایجاد لایه مناسب غیرفعال در سیستم خواهد بود.لازم به ذکر است محلول غیرفعال کننده که در مرحله آخر شستشو به سیستم اضافه میشود تا زمان راه اندازی الکتروموتورها در سیستم باقی خواهد ماند.
بخش ایمن کننده با سیف ست الکتروموتورها(Safe set Coupling)
مجموعه ایمن کننده یا سیف ستSafest)سیستمی هیدرولیکی جهت کنترل گشتاور ایجاد شده توسط الکتروموتورهای کاترهد است که با تنظیم فشار هیدرولیک،میزان گشتاور مجاز هر الکتروموتور به میزان مشخص تنظیم می گردد.
ترمز(Brake)کاترهد
در مواقعی همچون توقف اضطرای چرخش کاترهد نیاز به سیستمی می باشد که در کوتاه ترین زمان این کار صورت می گیرد.این عمل توسط ترمز کاترهد که شامل یک گیربکس چرخ دنده ای است انجام می شود لذا عمر مفید ان نسبت به گیربکس های سایر قسمت های کاترهد به واسطه درگیر شدن لحظه ای بسیار کمتر است.
گیربکس های سیاره ای کاترهد
گیربکس ماشینی است که برای انتقال توان مکانیکی از یک منبع تولید توان به یک مصرف کننده و همچنین برآورده ساختن گشتاور و سرعت دورانی مورد نیاز مصرف کننده به کار می رود. گیربکس در واقع یک واسطه بین منبع توان و مصرف کننده توان می باشد که بین این دو یک انعطاف پذیری برقرار می کند.
در ماشین های حفاری مکانیزهTBM منبع تولید توان را از الکتروموتورها و یا از هیدروموتورهایی با توان کافی انتخاب میکنند و این توان به کله حفار منتقل می گردد. کله حفار همان مصرف کننده توان بوده که به وسیله چرخ دنده و یک بیرینگ اصلی و از طریق شفت های رابط بین پینیون ها و گیربکس ها این توان تولیدی برای حفاری و چرخش مصرف میکند.لذا عملکرد تمام گیربکس ها در ماشین تقریبا یکسان بوده و تنها با توجه به قطر حفاری و توان مورد نیاز برای چرخش کله حفار،اندازه گیربکس ها نیز تعیین می شود.
بخش های مختلف گیربکس ها
تمام گیربکس های به کار رفته در ماشین های TBM از نوع گیربکس های سیاره ای است. هر گیربکس سیاره ای در یک ماشین TBM متشکل از بخش های اصلی زیر است:
بدنه اصلی یا پوسته(همراه با محفظه خنک کاری )
چرخ دنده ها شامل چرخ دنده های رینگیRing Gears و چرخ دنده های سیاره Planet Gears و شفت دنده خورشیدی Sun Gear Shaft
بیرینگ ها
اجزای محافظ و آب بند شامل درپوش ها و فضا پرکن ها، کاسه نمدها ، واشرها و غیره…..
بدنه یا پوسته گیربکس که معمولا از فولاد ریخته گری ساخته میشود دارای محفظه ای جهت خنک کاری مجموعه بوده و در بخش داخلی آن چرخ دنده رینگی هر گیربکس طراحی می گردد و به عبارتی بخش ثابت چرخ دنده ها در این قسمت واقع است با توجه به حساسیت خاص این چرخ دنده ها، دنده ها از فولاد بهسازی شده و نیتریده تهیه میشوند و این در حالی است که دنده ها در سایر دنده های موجود در گیربکس تنها آبکاری سطحی در آنها اجرا می گردد و لذا آسیب دیدگی در گیربکس ها به سادگی به چرخ دنده های رینگی مناقل نخواهند شد.
سیستم روان کاری درایو اصلی
سیستم روان کاری با روغن
سیستم روان کتری درایو اصلی با تزریق گریس
لوله های تزریق گریس درایو اصلی که واقع از یک پمپ گریس واقع در گنتری ۷ تغذیه می شوند، وظیفه گریس کاری درایو اصلی را بر عهده دارند. این پمپ که توسط هوای فشرده فعالیت می کند، گریس را به پمپ موجود در گنتری ۱ منتقل و از آنجا به درایو اصلی پی ریاند. این پمپ مجهز به یک الکتروموتور است گریس را به طور یکنواخت برای مصرف در درایو اصلی منتقل می کند.لازم به ذکر است کهریس مصرفی از نوع Alvania EP2 می باشد
ماک رینگMuck Ring))
مصالح حفاری شده پس از ورود به کاترهد به داخل ماک رینگ هدایت شده و از آنجا در نوار نقاله ریخته می شود.محل قرار گیری ماک رینگ در داخل کاترهد و پشت ناحیه دیسک کاترهای دوقلو میباشد و این محفظه توسط پیچ به سپر جلویی متصل می گردد.
قسمت ماکرینگ به علت طراحی نامناسب بعضی از شرکت های سازنده در طول حفاری باعث مشکلات زیادی می گردد که عبارت از :
تخلیه نشدن کامل مصالح از داخل باکت های کاترهد
انباشته شدن مصالح زیر شاسی نوار نقاله شماره ۱ که باعث خرابی درام و ساییده شدن تسمه نوار نقاله می شود
آزاد بودن فضای بین ماک رینگ و کاترهد که باعث ورود مصالح حفاری شده در بین آنها می شد و در نتیجه موجب اسیب به روتاری و شیلنگ های مسیر ای می گردد
گریپاژ دیسک کاترهای دوقلو به علت گرفتن مصالح در اطراف آن
مواردی از مزایای تغییرات ایجاد شده در ساختار ماک رینگ نیز عبارت از:
بازدید آسانتر کاترهد بعد از تغییر
سرعت بیشتر در حمل و نقل و تعویض دیسک کاتر به خاطر تغییر ماک رینگ و لاز شدن فضای داخلی
جلوگیری از پارگی تسمه نوار نقاله و شکستن روتاری به علت بریده شدن احتمالی بولت دیسک کاتر تکی
جلوگیری از ریزش مصالح از زیر نوار نقاله به داخل سپر خصوصا در مواقع برخورو به آب
تغییر زاویه و جهت شوت دریچه ماک رینگ که باعث جلوگیری از انباشته شدن مصالح از کناره های قیف شده و علاوه بر آن باز کردنفضای پشت جهت نصب روتاری
سیستم هیدرولیک دستگاه
به طور کلی میتوان گفت که در سیستم های هیدرولیکی، با اعمال فشار بر یک مایع محبوس نیرو تولید می گردد و این ازسال نیرو یا انتقال قدرت است که توسط خود مایع محبوس در سیستم انجام میی شود و لذا سیستم های هیدرولیکی به هیچ وجه منبع اولیه تولید نیرو یا قدرت نیستند. چرا که در واقع منبع اولیه تولید قدرت و یا نیرو در حقیقت آن دینام برقی و یا موتور دیزلی ای است که پمپ سیستم هیدرولیک را به گردش در می اورد؛لذا در یک سیستم هیدرولیکی، آن عضوی که اعمال فشار بر روی روغن می کند پمپ و آن عضوی که فشار روغن هیدرولیک را به نیروی مکانیکی قابل استفاده تبدیل می کند، تحریک کننده می نامند.
سیستم هیدرولیک شامل مخزن و پمپ برای انتقال روغن هیدرولیک به سمت تحریک کننده ها بوده و در این بین برای کنترل فشار، دبی و نیز مسیر حرکت روغن بنابر عملکرد مورد نیاز برای تحریک کننده، از شیرهای هیدرولیکی نیز استفاده می شود. مجموعه شیرهای هیدرولیک بر روی قسمتی به نام بلوک هسدرولیک قرار دارند.
از مهم ترین قسمت هایی که ارتباط مستقیم با این بخش قرار دارند میتوان به جک های اصلی تراست، جک های گریپر، جک های استابلایرز، جک های کمکی تراست و در نهایت جک های مربوط به ارکتور اشاره کرد. این بخش از دستگاه گه در واقع مهم ترین بخش های دستگاه و سیستم پشتیبان محسوب می شود دارای 5 عد پمپ است که در مجموع دارای توانی در حدود 312 کیلو وات می باشد. همچنین مخزن پمپ های هیدرولیک دارای حجمی برابر با 5000 لیتر بوده که وظیفه تامین و تصفیه روغن هیدرولیک مورد نیاز بخش های فوق الذکر را بر عهده دارد. نوع روغن مصرفی در این سیستم از نوعShell_Tellus 46 می باشد.
مخزن هیدرولیک
لازم به ذکر است تانک هیدرولیک به دو قسمت تقسیم شده است که در یک طرف مسیرهای برگشتی از پمپ ها قرار داشته( به غیر از پمپ حجمی همگی دارای فیلتر بوده ) و در طرف دیگر مسیرهای نشتی برگشتی از پمپ ها واقع اند.
الکتروموتور_ پمپ های هیدرولیک
برای فراهم کردن فشار روغن به منظور انتقال به تحریک کننده ها ( به طور عمده جک ها و هیدروموتور ها)، نیروی دورانی لازم از طریق الکتروموتور های متناسب با هر پمپ به پمپ های هیدرولیک منتقل می گردد.
پمپ های چرخنده ای: این پمپ ها به طور معمول، با حمل سیال در فضای بین دندانه های خود ایجاد جریان می کنند. این پمپ ها از گروه پمپ های فشار پایین و با دبی متغیر کم تا بسیار بالا محسوب می شوند.
پمپ های پره ای: در این پمپ ها، روتور که بر جدار آن دالان هایی تعبیه شده است، با خار به شفت گرداننده خود متصل است و درون یک رینگ پهن بادامکی شکل می چرخد.پره ای، با تنوع زیاد، از حجم های کم، متوسط تا خیلی زیاد و فشارهای کاری تا ۳۰۰۰psi ساخته و به بازار ارائه می شوند.محدوده دور آنها بسیار وسیع است.
پمپ های پیستونی: اساس کار پمپ های پیستونی رفت و برگشتی بر این است که پیستون ها در حرکت رفت خود روغن را به درون سیلندر می مکند و در حرکت برگشت خود، روغن را به بیرون می رانند.این پمپ ها راندمان فوق العاده بالایی داشته و در ظرفیت های گوناگون با حجم جابجابی ثابت و متغیر، ساخته و به بازار ارائه می شود.
در طراحی اولیه دستگاه، به منظور تبدیل حالت دو سپره Double Mode) )به سپر تکیSingle Mode) )و برعکس، یک شیر د مسیر پمپ اصلی قرار گرفته است که مسیر روغن را از پشت جک های تراست به پشت جک های آگزولاری و بر عکس تغییر می دهد.این شیر که یک سر دستی با یک شیر برقی کنترل مسیر جایگزین شده و از این پسداخل کابین کنترل می گردد….
بلوک های هیدرولیک و اتصالات
به منظور کنترل فشار، دبی و نیز مسیر حرکت سیا در یک مجموعه هیدرولیکی نیاز به استفاده از انواع شیرهای هیدرولیکی بوده که مسیر سیال قرار میگیرند. گاهی این شیرها بر روی پمپ و برای تنظیم خروجی پمپ و در مواردی نیز در مسیر فشار خروجی پمپ و قبل از ورود به تحریک کننده( مانند جک ها) قرار داده می شوند. در سیستم های هیدرولیک بزرگ با تنوع کارکرد از بلوک های هیدرولیکی برای تجمیع شیرها در یک واحد مستقل استفاده می شود.
شیرهای هیدرولیکی
هدف اساسی در بهره برداری از شیرهای هیدرولیکی کنترل فعالیت یا عملکرد تحریک کننده های هیدرولیکی است. از انواع شیرهای هیدرولیکی در زیر توضیح داده شده است:
الف) شیر کنترل مسیرDirectional control valves : وظیفه این گروه از شیرهای هیدرولیکی، کنترل مسیر جریان روغن می باشد. این شیرها، در شمار شیرهای با وضعیت پذیری محدود قرار دارند.
ب) شیر کنترل فشار Presseure Control Valves : این گروه از شیر ها، کاربرد های متنوع و گوناگونی دارند، نظیر:
ثابت نگهداشتن حداکثر فشار روغن در سیستم.
تنظیم فشار روغن برای شاخه هایی از سیستم که نیاز به فشار کمتری دارند.
بهره برداری در فعالیت هایی که لازمه آنها تغییر در فشار کارکرد می باشد.
مهم ترین انواع شیرهای کنترل فشار عبارتند از شیر فشارشکنPressure Relief Valve که با نیروی فنر بسته می شوند و با نیروی روغن باز می شوند و شبر کاهنده فشارPressure Reducing Valve که با نیروی فنر باز می شوند و با نیروی روغن بسته می شوند.
ج) شیر کنترل جریان Flow Control Valves :شیرهای کنترل کننده مقدار جریان و یا میزان یا حجم جریان روغن شیرهایی هستند که مقدار جریان روغن به تحریک کننده هیدرولیکی و در واقع سرعت تحریک کننده هیدررولیکی را هم تعیین و هم کنترل می نمایند. برای استفاده ازین شیرها سه روش شامل اندازه گیری مقدار جریان ورودی، مقدار جریان خروجی و یا مقدار جریان سرریز از تحریک کننده ها وجود دارد. به طور کلی شیرهای کنترل جریان به دو گروه اساسی شیرهای بدون جبران کننده تغییرات فشار و شیرهای با جبران کننده تغییرات فشار تقسیم می شوند.
جک های هیدرولیک
جک های هیدرولیکی، همان تحریک کننده هیدرولیکی نوع خطی است و در واقع مبدلی است که انرژی موجود در روغن هیدرولیک را که به شکل فشار است دریافت و آنرا تبدیل به نیرو و حرکت در راستای خط مستقیم می نماید و دارای انواع اصلی به شرح زیر است:
جک های یک طرفه پیستونی
جک های یک طرفه تلسکوپی
جک های دو طرفه استاندارد( اکثریت جک های دستگاه مانند تراست و آگزولاری)
جک های دو طرفه_دو سر(مانند جک های Torque Reaction و جک های تغییر مکان آگزولاوی)
جک های دو طرفه تلسکوپی(مانند جک های تلسکوپی ارکتور)
انواع اصلی جک های هیدرولیک دستگاه
جک های هیدرولیک در ماشین S_323 از لحاظ میزان اهمیت در کارکرد متفاوت بوده که مهم ترین این جک ها از این حیث عبارتند از: جک های پیشران اصلی، جک های پیشران کمکی ، جک های گریپر، جک های تورک ری اکشن، جک های سپر تلسکوپی، جک های تلسکوپی ارکتور، جک های کشنده یا تریلینگ و جک های کوچک شامل جک های هد ارکتور، جک های تغییر مکان مربوط به جک های آگزولاوی ، سگمنت فیدر، پی گراول و سایر بخش ها.
انواع اصلی جک های هیدرولیک دستگاه
جک های پیشران اصلیThrust Cylindres
جک هلی تراست وظیفه تامین نیروی لازم جهت فشار کاترهد به سینه کار حفاری را بر عهده دارند.
جک های پیشران کمکی(Auxiliary Thrust Cylinders)
در دستگاه حفاری مکانیزه با سپر دو گانه(Double shield TBM) ، علاوه بر جک های تراست، جک های آگزولاری در انتهای سپر تعبیه می شوند.
جک های گریپر
جک های گریپر وظیفه ثابت نگه داشتن دستگاه به هنگام پیشروی در حالت دو سپره را بر عهده دارند. در دو طرف دستگاه در بخش سپر گریپر، دو صفحه فولادی یا کفشک وجود دارد که به جک های گریپر متصلند و به دیواره تونل تکیه کرده و مانع از حرکت بخش انتهایی سپر و سیستم پشتیبان به هنگام پیشروی و حفاری دستگاه می شوند. جک های گریپز از نوع جک های دو طرفه استاندارد بوده.
جک های تورک ری اکشنToroque Reaction
به هنگام چرخش کاترهد حول محور طولی، کوپل چرخشی ایجاد شده باعث چرخش سپر ماشین حول طولی آن می شود.جهت ممانعت از این چرخش لازم است که کوپلی برابر و مخالف با کوپل ایجاد شده از چرخش کاترهد به سپر وارد شود.جک های نصب شده در طرفین سپر تلسکوپی وظیفه تامین این کوپل را برعهده دارند.
جک های تلسکوپی ارکتور
سایر جک های هیدرولیکی دستگاه
علاوه بر جک هایی که گفته شد جک های زیادی نیز موجود است.به دلیل اینکه جک ها در اندازه های کوچک بوده و تعمیرات و چندان دشواری را متحمل نخواهند شد از توضیح ان خودداری میشود
مشکلات مربوط به جک ها
به طور کلی مشکلات به وجود امده در جک های هیدرولیکی در ماشین S_323 به واسطه اسیب دیدگی در بخش های زیر است:
الف)اسیب دیدگی شفت جک:این امر در اثر مواجهه با عوامل خورنده و ضربه و یا در اثر سهل انگاری پرسنل در حین کار در روی ماشین از قبیل جوشکاری و غیره ایجاد شده است.
ب)ایجاد خش در سیلندر جک: از جدی ترین مشکلات در جک ها مربوط به سیلندر آنهاست.
تست نشتی جک های هیدرولیک
پیش از شروع تعمیرات جک ها، شناسایی جک های معیوب و ثبت میزان آسیب در هر جک ضروری بوده.
بخش های اصلی سیستم تست نشتی طراحی شده عبارتند از:
پاکرپک با قابلیت ایجاد فشار متناظر با فشارکاری هر جک
مخزن روغن هیدرولیک
بلوک هیدرولیکی جهت کنترل ورودی و خروجی ها و نیز میزانفشار اعمالی
زمان سنج و دما سنج برای ثبت تغییرات دمایی روغن در حین تست
سپرنگهدارنده ماشینMachin Sheild) )
در مواردی که شرایط زمین در سینه کار و دیوار تونل پایدار نبوده و امکان ریزش سنگ یا خاک از سقف و یا دیواره های تونل وجود داشته باشد، دستگاه های حفاری با سپر نگهدارنده(Sheild )استفاده می گردد.
سپر جلوییFront Sheild) )
پخش محافظ و نگهدارنده درایو اصلی و بخش های محرک کاترهد همان سپر جلویی بوده که لبه جلویی آن به کاترهد و در تماس مستقیم با زمین منتهی شده و بخش دیگر آن به سپر تلسکوپی با پیچ متصل شده است. بر روی این بخش از یپر ماشین دو عدد کفشک به منظور مهار نمودن سپر جلویی در شرایط لرزش و چرخش آن تعبیه شده و به نام کفشک های استابلایزر شناخته می شوند.
تقویت و ترمیم لبه های سپر جلویی با الکترود ضد سایش
تنش های وارد شده بر سپر جلویی و نیز تماس بیشتر با زمین به دلیل مجاورت با کاترهد، بیش از سایر بخش های سپر ماشین بوده و در این لبه های آن در کناره ها بیشتر دستخوش تغییر شکل و سایش می گردد که بدین منظور در زمان ساخت سپر در کارخانه دور تا دور لبه سپر جلویی توسط الکترود ضد سایش جوشکاری می شود.
سپر تلسکوپیTelescopic Sheild) )
سپر تلسکوپی بخش میانی سپر ماشین است که قابلیت باز و بسته شدن دو بخش پوسته سپری را همانند تلسکوپ فراهم کرده و شامل دو پوسته داخلی و خارجی می باشد. پوسته خارجی ثابت بوده و به واسطه پیچ به سمر جلویی متصل شده است.
سپر گریپریGripper Sheild
بخش مهار کننده ماشین در شرایط حفاری با حالت دو سپرهDouble mode به سپر گریپری اختصاص دارد.این سپر از 4 قطعه مجزاو با آرایش متناسب با گروه های چهارگانه جک های آگزولاری تشکیل شده و دو کفشک ها همان ابزار مهار ماشین بوده که به واسطه دو عدد به جک گریپر بزرگ در بالا و پایین هر دو کفشک به یکدیگر متصل شده است و عملکرد آنها را کنترل میکنند.
سپر انتهایی یا دنباله( Tall Skin or Tall sheild )
بخش انتهایی سپر ماشین به نام سپر دنباله بوده و وظیفه اصلی آن ایجاد فضای مناسب برای نصب رینگ توسط ارکتور می باشد. پیش از این به دلیل عملکرد ضعیف سیستم تزریق پی گراولک نیز براشهای سیمیBrush در ماشین S_323،اصلاحاتی صورت گرفته است.
ساخت جاروبک هایی با انعطاف پذیری و مقاومت بالاتر
براش سیمی Brush که در لبه آزاد سپر انتهایی تعبیه می شوند، شرایط ورود مصالح پرکننده به محدوده داخلی و خارجی ماشین را محدود می کند.
ایجاد مسیرهای جدید تزریق پی گراول در سقف و کف سپر انتهایی
مشکل دیگر در سپر انتهایی مربوط به سیستم تزریق پی گراول است که به طور ناقص در کف و حتی در سقف این امر صورت می گیرد.از آنجا که با تغییراتی اجرای تزریق ملات و دوغاب در انتهای بک آپ دستگاه انجام می شود و در این بازه بایستی از نشست رینگ های نصب شده تا حد امکان جلوگیری نمود، لذا افزایش میزان خورند پی گراول در شرایط عادی ضروری می نمود. بدین منظور تغییرات شامل نصب دو عدد لوله پی گراول در سقف و دو عدد در کف سپر و نیز ایجاد فضایی برای نصب لوله های کف ایجاد شده اند.
ارکتور یا نصاب رینگ
وظیفه نصب سگمنت روی دیواره تونل در انتهای سپر ماشین(سپر دنباله ) بر عهده ارکتور می باشد. این وسیله پس از برداشتن سگمنت از روی سگمنت فیدر با چرخش حول محور طولی دستگاه، سگمنت را در محل خود بر روی دیواره تونل قرار دهد. از وظایف جانبی سازه ارکتور باید به جابجایی بخشی از شاسی نوار نقاله شماره ۱ ماشین نیز اشاره کرد.
ارکتور به طور کلی به دو بخش اصلی زیر تقسیم می شود:
شاسی اصلی ارکتورMain Beam
بخش متحرک
شاسی ثابت بخشی از ارکتور است که برای نگهداری بخش متحرک و ایجاد مسیری برای حرکت طولی قطعات پیش ساخته بتنی(سگمنت) در نظر گرفته شده است
سیستم پشتیبان دستگاه Back_up System) )
سیستم پشتیبان یا به طور عام بک آپ ماشین شامل بخش هایی است که وظیفه اصلی آنها تامین و انتقال مواد، مصالح و انرژی مورد نیاز برای حفاری از قبیل برق هیدرولیک، آب و غیره می باشد. این سیستم از بخش هایی به عنوان نگهدارنده و انتقال دهنده موارد مذکور تحت عنوان گنتریGantry) )تشکیل شده و اسکلت اصلی سیستم پشتیبان را فراهم می کند. مهم ترین اجزای تشکیل دهنده این سیستم از قبیل سگمنت فیدر، کارموور، سیستم تهویه، نوار نقاله و سایر اجزا در ادامه توضیح داده می شود.
سگمنت فیدرSegment Feeder))
سگمنت فیدر وظیفه انتقال قطعات پیش ساخته بتنی یا همان سگمنتاز زیر گنتری ۱ به محل نصب آن یعنی محل ارکتور را بر عهده دارند. پس از انکه سگمنت ها توسط جرثقیل ریلی یا کرینCrane) )موجود در بخش راهرو یا بریچBridge) )بر روی سگمنت فیدر قرار گرفتند، به صورت عرضی به محل نصب منتقل می شوند.ظرفیت انتقال سگمنت در این قسمت از دستگاه، ۸قطعه می باشد. این مجموعه از TBM نیز دارای چرخ های لاستیکی است که مستقیما بر روی سگمنت های نصب شده قبلی قرار دارند.
به طور کلی سگمنت فیدر به دو بخش اصلی زیر تقسیم می گردد:
شاسی ثابت و متحرک
سیستم هدایت کننده هیدرولیکی و برقی
کرین و هواCrane and Bridge) )
بخشی از سیستم پشتیبان دستگاه فاقد سازه فولادی یکپارچه بوده و تنها از طریق دو اتصال فولادی و یک تیرآهن بزرگ در سقف به دنبال سیستم پشتیبان جابجا می شود. در این قسمت یک جرثقیل سگمنت بر به نام کلی کرین بر روی تیرآهن افقی وظیفه جابجایی سگمنت را برعهده دارند.
جرثقیل سگمنت بر یا سگمنت کرینSegment Crane) )
انتقال سگمنت ها از روی بخش انتقال دهنده سگمنتSegment Car) )و قرار دادن آنها بر روی سگمنت فیدر توسط یک جرثقیل مستقر در محدوده راهرو انجام میگیرد.علاوه بر جرثقیل سگمنت بر، جرثقیل دیگری موسوم به جرثقیل ریل برTruck Lying Care) )جهت انتقال ریل های مونتاژ شده برای سیستم ترابری و بک آپ وجود دارد.
سیستم تامین آب و هوای فشرده دستگاه
به منظور تامین نیاز دستگاه به آب و هوا از پمپ های متناسب و نیز کمپرسور های اسکرو و پیستونی استفاده شده و همچنین به منظور هدایت آنها همراه با آب های سطحی به بیرون از دستگاه، از مسیرهای مشخص با ابعاد متفاوت در گنتری ها استفاده شده است.
مشخصات سیستم ورودی و خروجی آب دستگاه
لوله پلاستیکی آب دستگاه که آب را از لوله های نصب شده در پشت دستگاه گرفته و به مخزن آب در گنتری ۹ منتقل می کند،همزمان با حرکت و پیشروی دستگاه می بایست جابجا شوند.این لوله ها که ۲ عدد بوده و یکی برای آب ورودی و دیگری برای آب برگشتی دستگاه به بیرون می باشند تا طول حدود 25 متر دارند.از آنجایی که همزمان با حرکات دستگاه امکان حرکت لوله های آب انتهای دستگاه(در دیواره تونل قرار می گیرند) وجود ندارد لذا می بایست بعد از مقداری مشخصی جابجایی(۵۰متر) به همان میزان بر طول لوله های دیواره تونل افزوده گردد.برای این منظور از خشابیChain) )و وینچWinch) )جهت تامین لوله مورد نیاز برای ادامه مسیر اب ورودی و برگشتی به دستگاه استفاده می شود.
سیستم تهویهVentilation System))
در طراحی اولیه دستگاه، هوای تولیدی توسط سه دستگاه جت فن وارد خشاب کیسه فن شده و از طریق خلاء ایجاد شده وارد دستگاه می گردید. هوای برگشتی نیز از طریق نصب ۲ دستگاه فن با قدرت ۱۵ کیلو وات و یک دستگاه فن با قدرت ۳۰ کیلو وات، با شدت جریان ۵ متر مکعب بر ثانیه در انتهای بک آپ رها می شد. فاصله قرارگیری فن های مشکی حدود یک متر مکعب بوده و لذا بخشی از هوای میانی دستگاه نیز از این طریق تامین می شد.
سرویس جت فن و صداگیرها
علاوه بر این سرویس الکتروموتورهای جت فن نیز انجام شده و در مواردی که ضروری به نظر میرسید اصلاحات و تعمیراتی انجام میگیرد که مهم ترین آنها عبارتند از تنظیم صدا گیرهای هر جت فن، تنظیم و سرویس الکتروموتورهای مربوطه بود.
سیستم دیداستر یا غبارگیرDeduster) )
سیستم غبارگیر از یک محفظه با تعداد زیادی فیلتر تشکیل شده است که با فشار هوا کار می کند.به دلیل تداوم اعمال فشار هوا بر روی دیافراگم های مربوطه، قدرت سیستم تخلیه گرد و خاک از طریق این محفظه کاهش یافته و لذا با ساخت قطعات دیافراگمی جدید و نیز تمیز کاری و تعویض فیلترها، در راستای افزایش عملکرد غبارگیر جهت تخلیه گرد و غبار انباشته شده در داخل آن به خارج و با کمک فشار هوا کاربرد دارد.
داکت های فلزی
برای مکش هوای آلوده و گرد و غبار حاصل از حفاری در محدوده سپر ماشین و انتقال آن به بخش غبارگیر، از تعدادی داکت فلزی استفاده می شود.
سنسورهای گاز
تعداد ۹ عدد سنسور هشداردهنده جهت کنترل میزان گازهای حساس برای تنفس یعنی متان، اکسیژن، دی اکسید کربن و مونوکسید کربن بر روی قسمت های مختلف دستگاه نصب گردیده استکه با گذشت زمان می بایست این سنسور ها کالیبره گردند.
نوار نقاله Converyor) )
بخش های اصلی نوار نقاله
به منظور انتقال مصالح حفاری شده از سینه کار به خارج از تونل نیاز به سیستمی است که بتواند مصالح را به نقطه ای در انتهای بک آم دستگاه TBM منتقل و به واگن های حمل خاک تحویل دهد. با این توصیف سیستم انتقال توسط نقالهConveyor Belt) ) بهترین گزینه جهت به کارگیری در تونل مکانیزه بوده که روزبه روز در حال گسترش است.
اطلاعاتی از اجزای اصلی یک نوار نقاله؛
شاسی نوار نقاله: بخش اصلی نگهدارنده نوار نقاله در یک سطح صاف و یا یک شیب خاص بوده و در روی آن محل قرارگیری رولیک ها، درام ها و سایر قسمت های نوارنقاله در نظر گرفته شود.
نوار نقاله: قسمت اصلی حمل مصالح که از جنس تکستالTextile) )بوده و مواد و مصالح بر روی آن جابجا می شود.
درام محرکDrive Pulley : نیروی محرک برای حرکت نوار و انتقال آن به رولیک های متحرک توسط یک راه انداز ایجاد می شود که ممکن است الکتروموتور و گیربکس در آن مجزا بوده و یا به طور کوپل در داخل درام قرار داشته باشند.
قسمت کششی نوارTension Car : در قسمت هایی از نوار نقاله که نیاز به حرکت شاسی به جلو یا عقب باشد ، در مسیر نوار نقاله یک واحد کششی کع در اغلب توسط جک ایجاد می شود نوار را به جلو و عقب می برد.
اسکریپر(Scraper )لاستیکی و الماسی: برای تمیز نگه داشتن نوار نقاله، در مسیر برگشت آن تمیز کننده هایی جهت پاک کردن و کندن گل و مصالح چسبیده به نوار قرار داده می شود.
این اسکریپرها ممکن است به طور تکی استفاده شده و یا به طور دوتایی که در حالت اول تنها از اسکریپر لاستیکی به عنوان پیش تمیز کننده(Pre_Cleaner) در زیر درام محرک و در حالت دیگر بعد از اسکریپر لاستیکی از اسکریپر الماسی به عنوان تمیز کننده ثانویه(Secondary Cleaner) استفاده می شود.
تثبیت کننده فشار اسکریپرTwist Tensioner :تمیز نگه داشتن نوار نقاله نیازمند تماس دائم اسکریپر ها با سطح نوار می باشد به همین منظور در اسکریپرهای پلاستیکی قطعه ای مرکب از چندین چرخ دنده به عنوان تثبیت کننده استفاده شده که وظیفه آن حفظ زاویه و فشار تماسی اسکریپر با سطح نوار نقاله می باشد.
رولیکIdler : هدف از به کارگیری رولیک حفظ تعادل و کنترل مسیر نوار در روی شاسی و نیز جلوگیری از ریزش مصالح به زیر آن می باشد. در مسیر نوار نقاله و در روی شاسی نوار قسمت هایی برای نصب رولیک در نظر گرفته می شود. رولیک ها شامل رولیک معمولی بالا و رولیک عرضی زیرGarland/Throughing Idler) )هستند.
مشخصات کارموور
مس از انتقال مصالح حفاری توسط نوار نقاله به انتهای دستگاه و به دنبال آن تخلیه مصالح به داخل واگن های مربوطه می بایست واگنی که از مصالح پر شده است، جای خود را به واگن خالی دیگر دهد و در این سرعت حرکت واگن ها باید متناسب با میزان تخلیه از روی نوار نقاله و ظرفیت واگن ها تنظیم گردد.بدین منظور کارموور که سیستمی بسته و مستفل از سایر قسمت های دستگاه می باشد در انتهای بک آپ و در جایی که شوت تخلیه نوار نقاله قرار دارد کار گذاشته شده است.
قسمت های اصلی کارموور شامل قسمت هیدرومکانیکی و قسمت الکتریکی می باشد.
قسمت الکتریکی کارموور شامل الکتروموتور و کابین کنترل و قسمت های هیدرومکانیک نیز پاورپک هیدرولیک، هیدروموتور و گیربکس محرک، به همراه جک های تعویض بازویی بین واگن ها را شامل می شود.
هیدروموتور
هیدروموتور، همان تحریک کننده هیدرولیکی نوع دورانی است در وافع مبدلی است که انرژی موجود در روغن هیدرولیک را که به شکل فشار است دریافت ک ان را تبدیل به گشتاور و حرکت دورانی می کند.
موتورهای هیدرولیکی براساس حجم جابجایی، ظرفیت جذب یا تولید گشتاور و حداکثر فشار مجاز کارکرد، درجه بندی شده و به طور کلی به دسته های زیر طبقه بندی می شوند:
موتور های هیدرولیکی چرخ دنده ای
موتورهای هیدرولیکی پره ای
موتورهای هیدرولیکی پیستونی نوع محور مستقیم
موتورهای هیدرولیکی پیستونی نوع محور_ زاویه دار
گیربکس سیاره ایplanetary gearbox) )
تمام گیربکس های سیاره ای عملکرد مشابه داشته و جزئیات آن در مباحث مربوط به گیربکس سیاره ای کاترهد ارائه شد. نکته قابل ذکر در اینجا برخی ملحقات در گیربکس مورد نظر در کاموور است که عبارتند از ترمز ، چرخ دنده های مارپیچ و بیرینگ ها.
ترمز بر روی گیربکس به منظور توقف چرخش در کوتاهترین زمان ممکن ک بلافاصله بعد از فرمان توقف در نظر گرفته می شود.
بخش دیگری که برروی گیربکس های سیاره ای اضافه شده است، شفت و چرخ دنده های مارپیچ بوده.
به طور کلی بخش های دنده ای به کار رفته در گیربکس کارموور عبارتند از:
چرخ دنده های رینگیRing Gear :این چرخ دنده هابر روی پوسته گیربکس و در چرخش بالا و پایین آن واقع شده اند.
چرخ دنده های سیاره ای که دو بخش سیاره ای و برای هر بخش به تعداد ۳ چرخ دنده به کار رفته اند.این چرخ دنده ها از یک طرف با چرخ دنده رینگی و از سوی دیگر با شفت دنده خورشیدی مرکزی درگیر هستند.
شفت دنده های خورشیدی دو عدد بوده که یکی رابط بین چرخ دنده سیاره ای بالا و پایین و دیگری رابط بین چرخ دنده سیاره ای پایین با چرخ دنده مارپیچ است.
چرخ دنده مارپیچ: این چرخ دنده ها دارای دندانه های اریب هستند که به همین علتبه صورت تدریجی با دندانه های دیگر درگیر شده و همین امر سبب ایجاد سروصدای کم تر و کارکرد نرم تر آنها می شود.
چرخ دنده مارپیچ مخروطی: این چرخ دهنده ها بهترین وسیله برای تغییر جهت می باشند.معمولا از آنها برای تغییر جهت ۹۰ درجه استفاده می شود.
سیستم برق و کنترل دستگاه
به طور کلی بخش الکتریکی دستگاه از کابل ها، تابلوها و باکس ها، درایو ها و ابزارهای اندازه گیری از قبیل سنسور ها و نیز بخش کنترل یا همان PLC تشکیل شده است.
مشخصات سیستم برق دستگاه :
توزیع برق ورودی ۲۰ کیلوولت به ۴۰۰ ولت در دستگاه
برق ورودی بر روی دستگاه با ولتاژ ۲۰ کیلو ولت وارد کابل درام در انتهای مجموعه بک آپ دستگاه شده و از آنجا به یک تابلوی فشار قوی به نام سکسینور منتقل می گردد.
این سکسینور دارای ۲ خروجی جهت تغذیه ترانسفورماتورهای ۸۰۰ و ۱۶۰۰ کیلو ولت آمپر می باشد که این ترانس ها برق ۲۰ کیلو ولت را به برق ۴۰۰ ولت تبدیل می کنند.
لازم به ذکر است که تامین برق مصرفی برای قسمت های مختلف دستگاه بر عهده دو تابلوی HV1 و HV2 می باشد.
مشخصات سیستم PLC دستگاه
این عبارت Programable Logic Control به معنای کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی گرفته شده است.PLC کنترل کننده ای نرم افزاری است که در قسمت ورودی، اطلاعاتی را به دو صورت دودوییBinary) )یا آنالوگ دریافت و آنها را طبق برنامه اب که در حافظه اش ذخیره شده است پردازش می نماید و نتیجه عملیات را نیز از قسمت خروجی به صورت فرمان هایی به گیرنده هاو اجرا کننده هاس فرمان اریال می کند.
سندبلاست و رنگ آمیزی
به دنبال استقرار دستگاه در محل اورهال، کلیه قطعات ماشین و سیستم پشتیبان تا حدی که انجام سندبلاست و رنگ آمیزی با بهترین کیفیت صورت گیرد، جدا شده اند.برخی از گنتری های انتهایی نیز به دلیل تجمع بتن در حین تزریق پرکننده، می بایست برای سندبلاست دارای یطحی مناسب باشند که این امر نیز با پیکور و سایر اقدامات لازم محقق گشته است.در ابتدا تمام گنتری ها و سپس سایر قطعات، سندبلاست شده و یا بعد از تعمیر و ایجاد هرگونه تغییر این کار صورت گرفته است.
پس از آن برای جلوگیری از زنگ زدگی مجدد سطوح سندبلاست شده، رنگ کاری آنها با استفاده از یک لایه آستری از جنس اپوکسی دو جزیی انجام گرفته و به دنبال آن دو لایه دیگر برای پوشش اولیه و پوشش نهایی از جنس اپوکسی دو جزئی اجرا شده اند.
لازم به ذکر است برای بالا بردن کیفیت رنگ و افزایش دوام آن، ضخامت رنگی معادل ۲۰۰ میکرون و در سه لایه اجرا شده است.
برخی قطعات دستگاه همواره در معرض ضربه و یا سایر عوامل مخرب هستند. بدین منظور استفاده از رنگ های مناسب برای جلوگیری از نفوذ اب به سطوح فلزی آنها و تا حدودی مقاومت نسبت به اینگونه عوامل مخرب لازم خواهد بود. در راستای این هدف، قطعات خاصی از قبیل جک های هیدرولیک، الکتروموتور ها و گیربکس ها و نیز بلوک های هیدرولیک مس از تعمبر و ستد بلاست ، توسط ۳ لایه آستری از جنس اپوکسی، یک لایه میانی از جنس اپوکسی و در نهایت لایه رویه از جنس پلی اورتانت با قابلیت ضربه پذیری بالاتر از رنگ امیزی شده اند.