地铁盾构设备常见故障处置与维保措施_陈萍萍.pdf

CM&M 2023.0190 引言地铁盾构设备是一种技术密集型专业工程机械，如果某个机械零件出现损坏或者电气系统出现故障，就会影响到盾构设备的正常运行。盾构设备电气系统较为复杂，涉及的机械零件种类和数量较多，难免在长期的闲置或者运行使用中出现故障问题。为了提高盾构设备的使用寿命以及运行稳定性，尽可能将故障发生概率降至最低，需要加强故障处理、维修保养等相关工作1。基于此，简要分析盾构设备常见的几点故障及处置措施，并结合天津地铁 10号线 13 标盾构施工设备探讨维修保养措施。1 盾构设备常见故障及处置措施1.1 管片拼装系统常见故障与处置措施1.1.1 拼装机拼装机主要组成部分包括回转机构、平移机构、伸降机构、液压系统、真空吸盘系统，其常见故障主要有两点：一是拼装机的伸降、回转以及平移动作不畅或无动作。主要原因是拼装机润滑度不足，系统油压泄露造成系统油压偏低，液压阀组出现故障，系统油压、流量偏低造成机构运转不畅或无动作。处置措施是给拼装机润滑点进行充分注脂，减少其运行时阻力，检查系统泄露情况，泄露的管路、O 形圈并重新安装，排查液压阀故障并修复。二是真空吸盘无法抓举。主要原因是真空泵出现故障或者真空吸盘密封出现损坏，致使吸盘不能达抓举真空度；吸盘压紧感应器出现故障，致使吸盘不能实现抓举动作。处置措施是维修真空泵或更换吸盘密封，调整维修或更换压紧感应器。1.1.2 吊运系统吊运系统主要包括双轨梁行走机构、伸降机构、真空吸盘系统。其常见故障包括 2 两点：一是双轨梁行走机构运转不畅或无动作。主要原因是双轨梁导轨连接处不够平整，致使机构行走出现跳动；机构行走刹车过紧致使机构行走出现无动作情况；电气控制故障。处置措施是对双轨梁轨道连接处的平整度进行调整，调整行走刹车松紧，检查电气线路，排查故障。二是伸降异常或无动作。主要原因是伸降葫芦刹车机构出现磨损，或伸降葫芦电机出现进水情况，电气元件被烧坏。处置措施是更换葫芦电机刹车机构或对烧坏的部件进行更换，并对升降葫芦设置防水保护。1.1.3 卸载器卸载器主要由卸载器机构、伸降油缸系统、辅助泵站系统组成。其常见故障是卸载器出现伸降动作异常或无动作。主要原因液是压系统存在泄露情况，油压偏低致使机构不动作，卸载器润滑度不足，机构阻力太大造成动作不畅或无动作。卸载器液压阀出现故障，系统压力、流量异常，致使机构出现动作不畅或无动作。处置措施是检查液压系统泄露点情况，重新安装或更换；充分注脂润滑点；排查液压阀块故障并修复。1.2 刀盘故障与处置措施刀盘组成部分包括刀盘面板、刀具刀座、泡沫喷嘴装置、地铁盾构设备常见故障处置与维保措施陈萍萍（中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司，北京 101100）摘要：地铁盾构设备是隧道工程领域应用非常广泛的机械设备，主要用于完成隧道的土工掘进施工任务，并起到临时支撑隧道的辅助作用以及地下水防渗作用。盾构设备较为复杂，内部包含较多的机械零件，做好日常维修保养工作，能够确保盾构设备始终处于高性能、高稳定运行状态，提高盾构设备的有效利用率，降低机械故障发生概率，保障隧道工程项目的顺利进行。基于此，简要分析盾构设备常见的几点故障及处置措施，并对盾构设备维修保养措施进行探讨。关键词：盾构设备；故障处置；维修保养10工程机械与维修TECHNOLOGY&MAINTENANCE技术维修因是液压油不清洁，致使主阀芯滑动不灵活导致不规则的流量变化，或者主阀芯阻尼孔堵塞，无法调整系统流量。处置措施为清洗阀芯，更换液压油滤芯、更换液压油或者拆卸阀芯，清洗阻尼孔。三是换向阀故障导致油缸无法伸出或缩回。主要原因是液压油不清洁，有颗粒存在，使主阀芯滑动不灵活造成无法切换伸缩；或主阀芯发生变形造成损坏卡死。处置措施为清洗阀芯，更换液压油滤芯、更换液压油或拆卸更换新的阀芯。四是电磁阀线圈故障导致阀芯无动作。主要原因是电磁线圈烧坏或者电磁线圈线路异常。处置措施是更换线圈或者检查接线。五是阀块 O 形圈损坏导致漏油。主要原因是 O 形圈装配不良、受挤压泄露或者 O 形圈高压变形破损。处置措施为拆卸重新按要求装配或者更换合适的 O 形圈。1.4 主驱动系统故障与处置措施主驱动系统由主驱动齿轮箱、驱动轴承、自动给油系统组成。盾构机主驱动结构示意见图 2。主驱动系统是为刀盘提供扭矩的重要系统，如果渣土和灰尘进入到密封性较差的齿轮箱内部，就会引起主驱动系统故障。其常见故障有 2 点：一是驱动箱温度过高。主要原因是自动给油系统齿轮油流量不足，管路滤芯堵塞，自动给油泵电机烧坏。处置措施为添加齿轮油，更换滤芯，检查维修电机或更换电机。定时对油位、管路油压、自动给油泵运行状态进行检查，一旦发现异常应立即处理。二是驱动扭矩异常。原因是驱动密封失效，处置措施为更换驱动密封。对驱动密封油脂注入量是否充足进行定期检查，发现异常及时处理。驱动电机组成部分包括电机冷却系统、减速箱、变频电机。其常见故障有 2 点：一是变频电机过热。主要原因是电机冷却水流量偏小。处置措施为提高冷却水流量。二是变频电机过载。主要原因是变频电机运转速度不同步。刀盘内置管路。天津地铁 10 号线 13 标盾构机刀盘如图 1所示。其常见故障有两点：一是刀具磨损。主要原因是遇硬岩、硬质砂石。处置措施是更换磨损刀具；二是泡沫喷嘴堵塞。主要原因是单向阀失效、管路负压致使砂土倒灌出现堵塞。处置措施是管路进行加压冲洗、拆卸或更换单向阀。1.3 液压推进系统故障与处置措施1.3.1 推进系统千斤顶推进系统千斤顶主要由推进油缸、防扭装置、推进撑靴组成。其常见故障有 3 点：一是推进油缸动作出现异常。主要原因是油缸中存在气体，油缸内密封失效内泄，油压、流量异常。处置措施为打开油缸专用排气阀，往返动作油缸排出气体，拆卸更换密封，检查调整系统油压、流量。二是防扭装置失效。主要原因是防扭油缸固定脱落、防扭油管泄露、防扭油缸损坏。处置措施为重新安装防扭固定装置、检查更换油管、检查更换防扭油缸。三是推进撑靴变形异常，主要原因是推进撑靴水封出现损坏、万向轴承发生磨损情况或者撑靴磨损变形。处置措施为拆卸更换撑靴水封、万向轴承或者更换撑靴垫。1.3.2 推进系统液压阀组推进系统液压阀组由溢流阀、比例调速阀、换向阀、单向阀、电磁线圈组成。其常见故障有 5 点：一是溢流阀故障致使系统压力出现异常。主要原因是调节压力的螺钉由于振动而松动，产生系统压力波动；主阀芯阻尼孔堵塞，无法调整系统油压；先导阀调正弹簧出现弯曲，导致阀芯和阀座接触不良；磨损致使压力不稳定。处置措施为调整系统压力后锁紧调节螺钉，拆卸阀芯，清洗阻尼孔，拆卸更换先导阀弹簧或更换阀芯。二是比例调速阀故障导致油缸伸缩速度异常。主要原图1 天津地铁10号线13标盾构机刀盘图2 主驱动结构示意图主轴承外密封主轴承内密封主轴承减速器液压马达刀盘连接件CM&M 2023.0111处置措施为调整变频电机同步率。1.5 流体辅助系统故障与处置措施1.5.1 集中润滑系统集中润滑系统组成部分包括气动油脂泵、电动油脂泵、分配阀块、注点管路等。其常见故障：一是气动油脂泵异常。主要原因是气压源压力不足或无压力。处置措施为调整压力至 0.40.5MPa。二是分配阀动作异常。主要原因是阀芯出现异物卡死或者注点堵塞，导致分配阀不能工作。处置措施为拆卸阀体，清洗阀芯，修复或者拆卸排查堵塞的注脂点并进行疏通后重新安装注脂。1.5.2 HBW油脂密封系统HBW 油脂密封系统主要由气动油脂泵、分配阀、注点管路等组成。其常见故障有 2 点：一是气动油脂泵异常。其原因是气压源压力不足或无压力，气动油脂泵自动换向阀阀芯发生卡死情况，油脂桶内空气未排净。处置措施为检查气压源，调整压力至 0.40.5MPa，拆卸清洗自动换向阀阀芯，排净油脂桶内空气。二是分配阀动作异常。主要原因是阀芯有异物卡死或注点堵塞，致使分配阀无法工作。处置措施为拆卸阀体，清洗阀芯，修复或者拆卸排查堵塞的注脂点，疏通注脂点后安装。1.5.3 盾尾油脂密封系统盾尾油脂密封系统主要由气动油脂泵、压力感应器、气动球阀、注点管路组成。其常见故障有三点：一是气动油脂泵异常。主要原因是气压源压力不足或无压力，气动油脂泵自动换向阀阀芯发生卡死情况，油脂桶内空气未排净。处置措施把压力调整至 0.40.5MPa，自动换向阀阀芯进行拆卸清洗，把油脂桶内空气排净。二是气动球阀异常。主要原因是气压源压力不足或无压力，气动球阀换向阀阀芯出现卡死情况，气动球阀电磁线圈故障，气动球阀机械部分卡死。处置措施为检查气压源，调整压力至 0.40.5MPa，拆卸清洗换向阀阀芯，对气动球阀电磁线圈进行检查修复或者更换新的线圈，并把拆卸的机械部件清洗安装。三是压力感应器异常。主要原因是压力感应器接线断开或注点堵塞，造成压力感应器超压损坏。处置措施为检查感应器接线，修复或疏通注点，更换感应器。2 盾构设备维修保养措施2.1 加强盾构设备“定期+日常”维修保养盾构设备长期在复杂环境条件下运行，难免会出现各种各样的故障问题，因此管理人员必须要做好盾构设备的日常维修与保养工作，并且形成详细的日常维修保养计划2。管理人员应当对盾构设备进行日常例行巡检，特别是正处于施工运行阶段的盾构设备，更是维修保养日常巡检的重中之重。工作人员需要对盾构设备的供电系统、机械装置、液压装置等重要电气设施设备进行维修保养，检查供电系统是否存在短路或者断路可能性，检查机械装置是否存在停机隐患，检查液压装置是否存在故障隐患等。为了切实提高盾构设备的维修与保养工作效果，可以采取“定期+日常”相结合的工作模式。其中，“定期”是对盾构设备进行全面的故障隐患查找与维修处理，而“日常”则主要是对盾构设备进行简单的保养处理，以切实提高盾构设备的工作性能与使用效率。在每日日常盾构设备维修保养工作中，要对整个设备系统是否需要清洁，所有电缆是否有磨损点以及破损点，电气柜是否完全关闭，空调设备是否需要清洁等方面进行检查。而在“定期”维修保养检查中，则应当对所有安全和禁止制动的功能情况进行检查，对警告信号、照明系统以及应急照明的功能进行检查，对控制舱、控制柜、主配电设备以及配电箱的温湿度、电气连接以及螺钉装配紧固度进行检查。2.2 加强盾构设备“重点排查+全面检查”工作人员应当通过“重点排查+全面检查”相结合的工作模式，将盾构设备出现严重故障问题的概率降至最低。但需要注意的是，“重点排查”可在不停机的状态下进行盾构设备维修保养，而“全面检查”则应当关停盾构设备。这样不仅可以确保维修保养的安全性，还能够避免出现遗漏情况。3 结语盾构设备的维修保养管理是一项较为复杂的长期性工作，做好这项工作能够降低盾构设备故障率，避免日常出现故障或者“带病”运行，减缓盾构设备的老化。管理人员应当从盾构设备的日常维修保养工作入手，做好盾构设备各类常见故障的识别、排查与处置，切实提高盾构设备的运行稳定性以及使用安全性，最大限度保障隧道工程施工的顺利进行。参考文献1 刘家伟.机械设备管理与维修保养措施浅析 J.中国设备工程,2022(6):57-58.2 邵立国.地铁盾构施工设备管理及维保技术研究 J.设备管理与维修.2021(6):26-27.