盾构机长期在地下复杂环境中连续作业,设备磨损和故障不可避免。建立科学的维修保养体系,掌握典型故障的排查方法,是保障盾构施工顺利进行的关键。

一、维修保养的基本原则

盾构机维修保养采用日常巡检保养和定期停机维修保养相结合的方式。

1. 保养方式

  • 日常巡检保养:每天进行,包括设备运行状态检查、润滑点加注油脂、紧固件检查等

  • 定期停机维修保养:每周停机24小时进行强制性集中维修保养

采取以日常保养为主,停机维修保养为辅的方式。

2. 计划管理

维修保养工作必须制定维保计划,并且应严格按计划执行。首次投入使用的盾构机,试掘进100米后,需要进行全面的检查和保养工作,并对液压系统滤清器、刀盘驱动齿轮油进行及时更换。

3. 责任签认制度

维修保养采取责任工程师签认制度,所有维修保养工作内容都要有书面记录,并由责任工程师检查签认。对电器和液压系统的任何修改(包括临时接线等)都要做详细记录、签字并存档。

二、维修保养的安全注意事项

维保工作必须遵循以下安全说明:

  1. 只有当机器停止操作时才能进行维保工作

  2. 断开要维护的电气部件的开关,并确保维护期间不会工作

  3. 在液压系统维护之前必须关闭相关阀门和降压,必须防止液压油缸的缩回和液压马达的意外运行。意外泄漏的高压油会造成人员伤亡和液压设备损坏

  4. 液压系统的维护保养必须注意清洁,严禁使用棉纱等易起毛的物品清洁管接头内壁、油桶、油管等

三、典型故障案例与排查方法

盾构上的零部件因磨损或震动等可能会出现故障。一般情况下故障源来自两方面:液压流体系统元件和电子系统元件。

1. 故障排查思路

如果控制板上的控制元件已起动而功能并未实现,可检查液压流体系统和电子系统的连接从而确定是哪一部分的故障。首先断开电气连接阀,然后起动控制键,如测量仪器显示电压或电流正确,则可初步确定故障是液压系统元件造成的。

2. 案例一:盾构“磕头”现象

故障现象:盾构机推向+4环时出现“磕头”,垂直偏差较大,无法调整姿态。

排查过程

  • 检查电气系统、推进油缸电磁阀控制线路,确认正常

  • 检查液压系统,无线路接错现象

  • 检查联动设备,电控信号无误

  • 检查溢流阀和比例调速阀,均无异常

  • 拆除各组比例溢流阀检查,无卡死

故障原因:4组推进油缸分别位于左右两侧,AB组位于右侧,CD组位于左侧。当设备组将左右设备反向安装时,压力油发生错位流向,无法调整油缸推力。

处理结果:对推进阀组油管流向进行调整后,盾构机恢复正常推进。

3. 案例二:驱动马达齿轮油进水

故障现象:6号驱动马达减速机齿轮油内部存在水分,油液呈白色乳状。

排查过程

  • 检查冷却水管、油位计,无外部水源进入

  • 检查减速箱,发现内部密封出现问题

  • 拆除驱动马达和减速机冷却水套,发现冷却水套变形

故障原因:冷却水套变形导致密封性能降低,冷却水进入齿轮箱。

处理结果:更换新的冷却水套,安装后故障消失。

4. 案例三:HBW油脂系统报警

故障现象:推进到+26环时,HBW油脂系统数值为零,发生报警。

排查过程

  • 检查油脂泵压力,发现压力过高,泄压后暂时正常

  • 短时间内压力再次上升,判断油脂泵无故障

  • 拆开马达前接口,有油脂物质流出,纤维较长

  • 拆除马达检查,发现马达卡死

故障原因:油脂纤维较长且干涩,导致马达卡死。

处理结果:将HBW油脂更换为EP2,设备恢复正常工作。

5. 案例四:刀盘驱动异常跳闸

故障现象:推进到+33至+36环时,刀盘驱动出现异常,设备无故障显示。

排查过程

  • 检查动力柜,调整跳闸电流,故障未消失

  • 检查变压器电容补偿,无异常

  • 检查刀盘系统各线路,发现通讯电缆屏蔽线线丝外露

故障原因:通讯电缆屏蔽线线丝外露导致干扰,引起驱动异常。

处理结果:重新处理通信电缆屏蔽线,刀盘驱动恢复正常。

四、维修保养的注意事项

1. 严禁私自拆改

严禁私自对设备或者盾构机上的零部件进行拆除,不得随意更换零件、元器件等。施工人员在更换零部件时,需要请示工程师,批准之后才能进行操作,并且做好记录,以便于查阅。

2. 掌握工作原理

在对盾构机进行维修之后,需要对盾构机的工作原理、各个系统之间的关联情况进行掌握,这样才能更加快速有效地解决问题。

3. 遵循检修原则

进行设备维修时,需要按照“先看后想再动手”的原则进行操作。设备发生故障时,首先需要辨别出故障的类型,不可盲目进行拆除,找到故障发生的原因之后,再进行拆除工作。

4. 先外后内

在进行设备维修时,需要按照“先外后内”的原则进行。比如,在对电气设备进行检修时,需要对电线进行全面的检查,是否存在破皮、断裂现象,这是人们最容易忽视的问题。

5. 做好维修记录

维修完成之后,需要做好记录工作,并且对问题进行总结,对今后处理此类问题提供依据。

五、长期停用时的维护

当盾构机长期停止使用时,需要对盾构机进行全面的检查,做好维护工作:

  1. 确保盾构机存放的场地硬度符合要求,并设置防晒设备

  2. 暴露在空气中的设备需要对其接合面进行油脂涂抹,并将油毡贴在接合面上,用防雨布进行全面覆盖

  3. 对盾构机进行定期维护工作

  4. 冬季寒冷季节,做好防寒防冻工作

六、全生命周期保养的意义

盾构机的维修和保养非常重要,只有做好盾构机的维修和保养工作,才可以有效降低设备故障,提升设备的利用率,保证盾构可以正常掘进。在进行保养时,要贯穿整个全生命周期,降低盾构机的维修保养成本,保证盾构机施工的经济效益。