鄒瑾

（中鐵十六局集團(tuán)北京軌道交通工程建設(shè)有限公司，北京 100018）

盾構(gòu)機(jī)液壓系統(tǒng)故障處理探析
——以海瑞克盾構(gòu)刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)為例

鄒瑾

（中鐵十六局集團(tuán)北京軌道交通工程建設(shè)有限公司，北京 100018）

為了確保盾構(gòu)機(jī)正常運(yùn)行，就需要做好盾構(gòu)機(jī)液壓系統(tǒng)的日常維護(hù)。如果缺少正確的維護(hù)，不但會(huì)降低盾構(gòu)機(jī)的性能，還有可能導(dǎo)致工程進(jìn)度的落后，造成經(jīng)濟(jì)損失。本文對(duì)盾構(gòu)機(jī)液壓系統(tǒng)故障處理方式進(jìn)行探析，并以海瑞克盾構(gòu)刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)為例作出具體的探討。

盾構(gòu)機(jī)；液壓系統(tǒng)；海瑞克盾構(gòu)刀盤(pán)

在城市地鐵隧道施工中，盾構(gòu)是主要的設(shè)備，而隨著地鐵施工的快速發(fā)展，學(xué)習(xí)盾構(gòu)施工技術(shù)，做好盾構(gòu)機(jī)維護(hù)就非常必要，而在盾構(gòu)機(jī)中，液壓系統(tǒng)又是其核心部分。所以，做好液壓系統(tǒng)的故障處理，對(duì)于盾構(gòu)機(jī)的正常使用至關(guān)重要。

1 液壓系統(tǒng)故障診斷及技術(shù)分析

1.1 掌握液壓系統(tǒng)原理圖

只有熟練的掌握液壓系統(tǒng)圖，能夠?qū)σ簤合到y(tǒng)基本工作原理有所了解，同時(shí)還可以掌握液壓元件的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型和性能，才可以提供液壓系統(tǒng)故障診斷基礎(chǔ)，同時(shí)也能夠滿(mǎn)足液壓故障查找的基本要求。

1.2 了解電磁鐵動(dòng)作循環(huán)表

了解電磁鐵動(dòng)作循環(huán)圖表，可以幫助液壓系統(tǒng)快速找出故障位置，并且一步一步查明故障，確定故障出現(xiàn)的原因，這一種方式一般使用在液壓元件較多，系統(tǒng)比較復(fù)雜的系統(tǒng)之中。

1.3 試驗(yàn)法診斷故障

試驗(yàn)法診斷故障可以通過(guò)排除、綜合以及比較等方式來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)而查找故障。

第一，排除法。注意試驗(yàn)系統(tǒng)故障相關(guān)的元件，從而縮小范圍，最終鎖定故障點(diǎn)，有效的排除故障。

第二，比較法。將引發(fā)故障的某一局部零部件進(jìn)行更換，然后比較更換之后的元件對(duì)于元故障是否存在故障，從而來(lái)判斷故障的點(diǎn)位。

第三，綜合法。所謂綜合，就是將上述的方式進(jìn)行綜合來(lái)排除故障，這樣的方法適合于相對(duì)復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，并且也可以對(duì)故障進(jìn)行多方面的診斷。

2 海瑞克盾構(gòu)刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)故障處理

2.1 液壓系統(tǒng)介紹

廣州某地鐵施工項(xiàng)目使用的海瑞克5字頭盾構(gòu)，其刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選擇的泵馬達(dá)閉式回路，由8臺(tái)并聯(lián)軸向柱塞馬達(dá)和3臺(tái)并聯(lián)斜盤(pán)式軸向柱塞變量泵組成。整個(gè)系統(tǒng)為電比例調(diào)速，選擇恒功率保護(hù)的方式。泵選擇的力士樂(lè)帶有補(bǔ)油沖洗閥的雙向變量泵。

2.2 故障及原因分

2.2.1 故障現(xiàn)象

在進(jìn)行掘進(jìn)的時(shí)候，盾構(gòu)的3個(gè)刀盤(pán)突然無(wú)法重新啟動(dòng)。在主控室之中顯示的補(bǔ)油泵的壓力不足，無(wú)法滿(mǎn)足最低的設(shè)計(jì)要求，該時(shí)段的補(bǔ)油泵壓力為1.8MPa，但是設(shè)計(jì)值為 2.7MPa。

2.2.2 原因分析

第一，檢查油箱液位，發(fā)現(xiàn)其正常，所以，不存在吸油不足的問(wèn)題。

第二，檢查補(bǔ)油泵的溢流閥。先前懷疑是卡住了溢流閥，但是在清理之后，依舊無(wú)法達(dá)到正常的壓力值，所以也判斷溢流閥沒(méi)有任何的故障。

第三，沖油泵屬于螺桿泵，其本身?yè)碛袠O強(qiáng)的抗污染能力。因?yàn)闆_油泵本身出現(xiàn)損壞對(duì)于壓力造成的影響較小，并且在補(bǔ)油泵出口球閥關(guān)閉之后，通過(guò)補(bǔ)油泵溢流閥調(diào)節(jié)，其壓力和新泵相識(shí)，所以也可以排除補(bǔ)油泵自身的問(wèn)題。

第四，補(bǔ)油泵除開(kāi)對(duì)閉式回路進(jìn)行補(bǔ)油以及針對(duì)3臺(tái)主泵進(jìn)行殼體冷卻，另外，其冷卻還包含了螺旋輸送機(jī)的減速機(jī)，在補(bǔ)油主管路上面還有蓄能器的裝設(shè)。對(duì)蓄能器的回油管進(jìn)行檢查后，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)油液流出，就算是將螺旋輸送機(jī)減速機(jī)的管路球閥關(guān)閉，其壓力依舊達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。所以，內(nèi)部泄漏就是造成補(bǔ)油壓力不足的原因之一。

第五，對(duì)3個(gè)刀盤(pán)的泄漏油管進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)3號(hào)刀盤(pán)泵泄漏油管存在油液流動(dòng)的問(wèn)題，同時(shí)發(fā)現(xiàn)斜盤(pán)卡在5°的位置上，沒(méi)有歸零。將 3號(hào)刀盤(pán)泵泄漏油口打開(kāi)，發(fā)現(xiàn)其中存在銅屑，另外，濾芯和液壓油箱之中也存在大量的銅屑，見(jiàn)圖1所示。

圖1 濾清器內(nèi)沉積的金屬雜質(zhì)

在之后的操作中拆除檢查3號(hào)刀盤(pán)泵，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p毀，其中有2個(gè)滑鞋磨損較為嚴(yán)重。固定回程盤(pán)中8顆螺栓全部斷裂，回程盤(pán)也斷裂成為三個(gè)部分，見(jiàn)圖2所示。

圖2 回程盤(pán)斷裂

在對(duì)3號(hào)泵的AB口取出油樣進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部存在金屬粉末，說(shuō)明整個(gè)刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)收到污染，所以，需要及時(shí)的做好調(diào)整，這樣才可以避免出現(xiàn)問(wèn)題。

2.3 維修方案

為了盡快恢復(fù)正常的操作，除開(kāi)新泵更換之外，還需要對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)進(jìn)行清洗。根據(jù)部分油樣檢測(cè)報(bào)告，判定在油箱、刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和冷卻循環(huán)系統(tǒng)之中存在金屬雜質(zhì)，其余的液壓系統(tǒng)從進(jìn)油管路一直到高壓濾清器位置，因此，制定的清洗方案如下。

第一，在油箱的部位。放出油箱之中的全部液壓油，將液壓濾芯取出，從泵的接口位置將油箱和泵之間的管路拆開(kāi)，放出內(nèi)部的油液。對(duì)液壓油箱和管路進(jìn)行清洗處理，然后使用醫(yī)用紗布將其內(nèi)部擦拭干凈；使用能夠拉伸的面粉，將其分成三份，分別對(duì)液壓油箱的內(nèi)表面進(jìn)行粘結(jié)處理，確保其內(nèi)部清洗干凈，特別是濾芯銅和邊角位置是必須清洗的；液壓濾芯需要更換新的，同時(shí)在油箱內(nèi)還需要添加新的液壓油。

第二，過(guò)濾冷卻循環(huán)系統(tǒng)。將冷卻循環(huán)過(guò)濾器打開(kāi)，在濾芯更換的同時(shí)，清洗其殼體；啟動(dòng)冷卻循環(huán)泵，等待一段時(shí)間之后，再次檢查過(guò)濾器的濾芯，如有必要，可以更換新的濾芯。

第三，刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。因?yàn)轳R達(dá)受到的污染較輕，所以可以選擇離線循環(huán)清洗的方式進(jìn)行處理；馬達(dá)與泵之間的管路可以通過(guò)在線循環(huán)清洗的方式進(jìn)行處理；對(duì)于補(bǔ)油的部分，則通過(guò)自循環(huán)的方式來(lái)完成清洗工作。

第四，其余的液壓系統(tǒng)。在輔助泵和顯示泵拆除之后沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何機(jī)械損傷的存在，其余的系統(tǒng)情況基本一樣。所以，都可以選擇自循環(huán)的方式來(lái)清洗其余的液壓系統(tǒng)。但是清洗的時(shí)候需要對(duì)油液污染的實(shí)際程度進(jìn)行觀察，直至完全符合標(biāo)準(zhǔn)之后，方可結(jié)束這一次的清洗工作。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，因?yàn)槎軜?gòu)屬于高度集成、復(fù)雜、大型的液壓系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行故障檢測(cè)對(duì)于整個(gè)工程有著重要的意義。隨著人工智能技術(shù)的推廣與發(fā)展，今后的盾構(gòu)診斷策略會(huì)越來(lái)越先進(jìn)。針對(duì)盾構(gòu)機(jī)液壓系統(tǒng)而言，智能故障診斷系統(tǒng)必定能夠成為一大趨勢(shì)。所以，在今后的研究之中，還需要應(yīng)用這一種技術(shù)來(lái)快速、準(zhǔn)確的判斷液壓系統(tǒng)故障，這樣才可以減少因?yàn)橐簤合到y(tǒng)故障而對(duì)整體工程帶來(lái)的影響。

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