266000 中鐵十四局青島地鐵2號線項(xiàng)目部 山東 青島|卞淑琴

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泥水盾構(gòu)機(jī)液壓系統(tǒng)污染分析及控制

266000 中鐵十四局青島地鐵2號線項(xiàng)目部 山東 青島|卞淑琴

摘要：以青島地鐵施工中成功應(yīng)用泥水平衡盾構(gòu)機(jī)為例，闡述了液壓系統(tǒng)污染的危害性及途徑，并對控制和減少油液污染提出了相應(yīng)對策。關(guān)鍵詞：泥水盾構(gòu)；軌道交通；液壓系統(tǒng)；污染；控制方法

軌道交通以其快速、便捷、運(yùn)量大、無污染等優(yōu)點(diǎn)，迅速成為緩解城市交通擁擠的首選方案。與此同時，盾構(gòu)法隧道施工也得到了日益廣泛的應(yīng)用。

盾構(gòu)作為集機(jī)械、液壓、電氣與自動化控制等于一體的綜合型大型施工機(jī)械，其故障率的高低直接影響到隧道的質(zhì)量、安全和進(jìn)度，而液壓系統(tǒng)污染是造成盾構(gòu)故障停機(jī)一個非常重要的原因。液壓油污染嚴(yán)重時，會導(dǎo)致液壓元件磨損加劇出現(xiàn)故障，使液壓系統(tǒng)工作性能變壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，液壓系統(tǒng)故障中70%以上的故障是由于油液污染而造成，其中75%以上是固體顆粒的污染。因此深入研究盾構(gòu)機(jī)液壓系統(tǒng)的污染原因，并針對新盾構(gòu)制作、轉(zhuǎn)場運(yùn)輸、掘進(jìn)施工以及維保等各個環(huán)節(jié)，采取必要的污染控制方法，減少液壓污染造成的故障停機(jī)時間，提高盾構(gòu)設(shè)備完好率，顯得異常重要。

液壓油污染的原因及危害

a液壓油氧化變質(zhì)

盾構(gòu)機(jī)在工作時，液壓系統(tǒng)由于各種壓力損失產(chǎn)生大量的熱量，使系統(tǒng)液壓油溫度上升，系統(tǒng)溫度過高時液壓油容易氧化，氧化后會生成有機(jī)酸，有機(jī)酸會腐蝕金屬元件，還會生成不溶于油的膠狀沉淀物，使液壓油的粘度增大，抗磨性能變差。

b液壓油中混入水分和空氣

液壓油新油有吸水性，含有微量水分；液壓系統(tǒng)停止工作時系統(tǒng)溫度降低，空氣中的水氣凝結(jié)成水分子混入油中。液壓油中混入水分后，將降低液壓油的粘度，并促使液壓油氧化變質(zhì)，還會形成水氣泡，使液壓油的潤滑性能變差還會產(chǎn)生氣蝕。液壓油能溶解部分空氣，有時還會吸入氣泡。空氣混入液壓油中可加快液壓油氧化變質(zhì)，還會引起噪聲、氣蝕、振動等。

c液壓油中混入顆粒污物

液壓系統(tǒng)及元件在加工、裝配、儲運(yùn)中將污物混入系統(tǒng)中；使用中漏氣或漏水后形成不溶物；使用中金屬零部件磨損后產(chǎn)生的磨屑；空氣中灰塵的混入等，這些都易形成液壓油中的顆粒污物。液壓油中混入顆粒污物，容易形成磨料磨損，降低液壓油的潤滑性能，冷卻性能。固體顆粒污染的原因有以下幾種：①液壓系統(tǒng)本身原有殘留雜質(zhì)，如制造裝配過程中產(chǎn)生的，又未得到徹底清除；②新油中含有雜質(zhì)，因?yàn)橛鸵毫鹘?jīng)的油管和儲存油液的油桶含有雜質(zhì)；③隧道下作業(yè)環(huán)境惡劣，各種飛揚(yáng)的物質(zhì)顆粒浸入液壓系統(tǒng)；④液壓系統(tǒng)維護(hù)時拆裝元件和管路等過程中造成污染物的侵入，或加油、換油時使用了不潔的過濾容器帶進(jìn)的污染物等；⑤來自機(jī)械摩擦、變形和化學(xué)反應(yīng)等方面的污染。

液壓油污染的控制

為保證盾構(gòu)機(jī)的正常掘進(jìn)，就必須保證液壓系統(tǒng)正?？煽康墓ぷ?，要保證液壓系統(tǒng)正?？煽康墓ぷ?，必須對液壓油污染進(jìn)行控制。

a控制液壓油的工作溫度

液壓油工作溫度過高對液壓系統(tǒng)的工作元件不利，同時會使液壓油加速氧化。一般盾構(gòu)液壓系統(tǒng)的工作溫度最好控制在65℃以下，盾構(gòu)機(jī)液壓系統(tǒng)工作溫度以控制在80℃以下?？刂埔簤河偷墓ぷ鳒囟戎饕菍σ簤合到y(tǒng)的冷卻器性能的控制，整個液壓系統(tǒng)液壓油油量的合理控制，液壓系統(tǒng)元器件負(fù)荷及轉(zhuǎn)速的控制。

b元件和系統(tǒng)在加工和裝配過程中進(jìn)行清潔

元件在加工制造中，每一工序都必須對加工中殘留的污染物進(jìn)行凈化清除；元件裝配前必須進(jìn)行清潔處理，裝配后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清潔和檢驗(yàn)；油箱和管道在去除毛刺、焊渣等污染物后，需進(jìn)行酸洗以去除其表面氧化物；對初裝好的液壓系統(tǒng)作循環(huán)沖洗，并定時從系統(tǒng)中取樣分析，循環(huán)沖洗直至系統(tǒng)清潔達(dá)到要求。

c防止污染物混入液壓系統(tǒng)

油箱要合理密封并裝設(shè)高效能的空氣濾清器以防止塵土、水分的進(jìn)入；注入新油必須經(jīng)過有效的過濾，系統(tǒng)的回油也應(yīng)進(jìn)行有效的過濾；管路接頭等連接處密封嚴(yán)密，防止塵土、水分和空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)；活動件（如液壓缸活塞桿端）必須裝有防塵密封裝置。

d液壓油的過濾和凈化

液壓油過濾器（濾油器）是液壓系統(tǒng)中控制油液污染的重要元件，濾油器的應(yīng)用必須保證過濾精度符合系統(tǒng)的使用要求，由流體阻力引起的壓力損失應(yīng)盡可能小，并應(yīng)具有足夠的油垢容量；定時對濾油器進(jìn)行檢查和凈化。液壓系統(tǒng)油液的污染度隨著外界污染顆粒侵入率和系統(tǒng)內(nèi)各種磨損顆粒數(shù)的增加而增大，隨著過濾比的增大而減小，因此合理選擇過濾器可有效地降低系統(tǒng)的污染度。固體顆粒是工程機(jī)械液壓系統(tǒng)污染的主要來源，通過合理選擇濾油器的過濾比是控制系統(tǒng)污染的主要措施。

e定期檢查、加注或更換液壓油

液壓油在使用過程中，污染物的侵入會對液壓系統(tǒng)造成不良的影響，要對液壓油污染進(jìn)行有效的控制，必須定期對各密封處、接頭處進(jìn)行檢查處理，對液壓系統(tǒng)的液壓油進(jìn)行檢查分析，還要定期更換液壓油。更換液壓油時必須將舊液壓油放凈，整個液壓系統(tǒng)必須先清潔后，再注入新的液壓油。

f采用液壓油污染度的離線監(jiān)測技術(shù)

在盾構(gòu)機(jī)械上采用液壓油取樣污染度離線監(jiān)測，監(jiān)測液壓油在使用過程中的品質(zhì)，而且能及時準(zhǔn)確地顯示污染等級及相應(yīng)的原因，當(dāng)濾芯的污染度達(dá)到相應(yīng)的值時，報警裝置也會進(jìn)行報警，提示維護(hù)人員及時更換，以確保盾構(gòu)機(jī)在使用中液壓油性能及品質(zhì)的良好性。

結(jié)語

探索盾構(gòu)機(jī)液壓系統(tǒng)污染的原因，確保盾構(gòu)液壓系統(tǒng)的清潔，可以有效減少盾構(gòu)的故障停機(jī)發(fā)生頻率，提高盾構(gòu)掘進(jìn)施工的穩(wěn)定性和安全、可靠性。因此，在新盾構(gòu)制作、運(yùn)輸和總裝調(diào)試、拆解以及大修與保養(yǎng)的各個階段都應(yīng)該加強(qiáng)重視并采取必要措施，盡量避免液壓系統(tǒng)污染的發(fā)生，有效提高盾構(gòu)設(shè)備的完好率。

參考：

［1］張恒.盾構(gòu)機(jī)液壓系統(tǒng)污染分析與防治.城市公用事業(yè).2005，19.

［2］雷天覺主編.液壓工程手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.

［3］楊華勇，龔國芳.盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)及其液壓技術(shù)的應(yīng)用.液壓氣動與密封，2004（1）.

［4］肖述兵.液壓油的失效與防治.液壓傳動與控制.2006（1）.

［5］劉文義.液壓油在機(jī)械設(shè)備使用過程中的維護(hù).內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì).2008（3）.