盾构机液压系统故障处理探析——以海瑞克盾构刀盘驱动液压系统为例

邹瑾

（中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司，北京 100018）

盾构机液压系统故障处理探析
——以海瑞克盾构刀盘驱动液压系统为例

邹瑾

（中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司，北京 100018）

为了确保盾构机正常运行，就需要做好盾构机液压系统的日常维护。如果缺少正确的维护，不但会降低盾构机的性能，还有可能导致工程进度的落后，造成经济损失。本文对盾构机液压系统故障处理方式进行探析，并以海瑞克盾构刀盘驱动液压系统为例作出具体的探讨。

盾构机；液压系统；海瑞克盾构刀盘

在城市地铁隧道施工中，盾构是主要的设备，而随着地铁施工的快速发展，学习盾构施工技术，做好盾构机维护就非常必要，而在盾构机中，液压系统又是其核心部分。所以，做好液压系统的故障处理，对于盾构机的正常使用至关重要。

1 液压系统故障诊断及技术分析

1.1 掌握液压系统原理图

只有熟练的掌握液压系统图，能够对液压系统基本工作原理有所了解，同时还可以掌握液压元件的结构、类型和性能，才可以提供液压系统故障诊断基础，同时也能够满足液压故障查找的基本要求。

1.2 了解电磁铁动作循环表

了解电磁铁动作循环图表，可以帮助液压系统快速找出故障位置，并且一步一步查明故障，确定故障出现的原因，这一种方式一般使用在液压元件较多，系统比较复杂的系统之中。

1.3 试验法诊断故障

试验法诊断故障可以通过排除、综合以及比较等方式来进行试验，进而查找故障。

第一，排除法。注意试验系统故障相关的元件，从而缩小范围，最终锁定故障点，有效的排除故障。

第二，比较法。将引发故障的某一局部零部件进行更换，然后比较更换之后的元件对于元故障是否存在故障，从而来判断故障的点位。

第三，综合法。所谓综合，就是将上述的方式进行综合来排除故障，这样的方法适合于相对复杂的液压系统，并且也可以对故障进行多方面的诊断。

2 海瑞克盾构刀盘驱动液压系统故障处理

2.1 液压系统介绍

广州某地铁施工项目使用的海瑞克5字头盾构，其刀盘驱动系统选择的泵马达闭式回路，由8台并联轴向柱塞马达和3台并联斜盘式轴向柱塞变量泵组成。整个系统为电比例调速，选择恒功率保护的方式。泵选择的力士乐带有补油冲洗阀的双向变量泵。

2.2 故障及原因分

2.2.1 故障现象

在进行掘进的时候，盾构的3个刀盘突然无法重新启动。在主控室之中显示的补油泵的压力不足，无法满足最低的设计要求，该时段的补油泵压力为1.8MPa，但是设计值为 2.7MPa。

2.2.2 原因分析

第一，检查油箱液位，发现其正常，所以，不存在吸油不足的问题。

第二，检查补油泵的溢流阀。先前怀疑是卡住了溢流阀，但是在清理之后，依旧无法达到正常的压力值，所以也判断溢流阀没有任何的故障。

第三，冲油泵属于螺杆泵，其本身拥有极强的抗污染能力。因为冲油泵本身出现损坏对于压力造成的影响较小，并且在补油泵出口球阀关闭之后，通过补油泵溢流阀调节，其压力和新泵相识，所以也可以排除补油泵自身的问题。

第四，补油泵除开对闭式回路进行补油以及针对3台主泵进行壳体冷却，另外，其冷却还包含了螺旋输送机的减速机，在补油主管路上面还有蓄能器的装设。对蓄能器的回油管进行检查后，没有发现油液流出，就算是将螺旋输送机减速机的管路球阀关闭，其压力依旧达不到标准。所以，内部泄漏就是造成补油压力不足的原因之一。

第五，对3个刀盘的泄漏油管进行观察，发现3号刀盘泵泄漏油管存在油液流动的问题，同时发现斜盘卡在5°的位置上，没有归零。将 3号刀盘泵泄漏油口打开，发现其中存在铜屑，另外，滤芯和液压油箱之中也存在大量的铜屑，见图1所示。

图1 滤清器内沉积的金属杂质

在之后的操作中拆除检查3号刀盘泵，发现其内部结构严重损毁，其中有2个滑鞋磨损较为严重。固定回程盘中8颗螺栓全部断裂，回程盘也断裂成为三个部分，见图2所示。

图2 回程盘断裂

在对3号泵的AB口取出油样进行检测，发现其内部存在金属粉末，说明整个刀盘驱动系统已经收到污染，所以，需要及时的做好调整，这样才可以避免出现问题。

2.3 维修方案

为了尽快恢复正常的操作，除开新泵更换之外，还需要对整个液压系统进行清洗。根据部分油样检测报告，判定在油箱、刀盘驱动系统和冷却循环系统之中存在金属杂质，其余的液压系统从进油管路一直到高压滤清器位置，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压油，将液压滤芯取出，从泵的接口位置将油箱和泵之间的管路拆开，放出内部的油液。对液压油箱和管路进行清洗处理，然后使用医用纱布将其内部擦拭干净；使用能够拉伸的面粉，将其分成三份，分别对液压油箱的内表面进行粘结处理，确保其内部清洗干净，特别是滤芯铜和边角位置是必须清洗的；液压滤芯需要更换新的，同时在油箱内还需要添加新的液压油。

第二，过滤冷却循环系统。将冷却循环过滤器打开，在滤芯更换的同时，清洗其壳体；启动冷却循环泵，等待一段时间之后，再次检查过滤器的滤芯，如有必要，可以更换新的滤芯。

第三，刀盘驱动系统。因为马达受到的污染较轻，所以可以选择离线循环清洗的方式进行处理；马达与泵之间的管路可以通过在线循环清洗的方式进行处理；对于补油的部分，则通过自循环的方式来完成清洗工作。

第四，其余的液压系统。在辅助泵和显示泵拆除之后没有发现任何机械损伤的存在，其余的系统情况基本一样。所以，都可以选择自循环的方式来清洗其余的液压系统。但是清洗的时候需要对油液污染的实际程度进行观察，直至完全符合标准之后，方可结束这一次的清洗工作。

3 结语

总而言之，因为盾构属于高度集成、复杂、大型的液压系统，对其进行故障检测对于整个工程有着重要的意义。随着人工智能技术的推广与发展，今后的盾构诊断策略会越来越先进。针对盾构机液压系统而言，智能故障诊断系统必定能够成为一大趋势。所以，在今后的研究之中，还需要应用这一种技术来快速、准确的判断液压系统故障，这样才可以减少因为液压系统故障而对整体工程带来的影响。

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U455.39

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1671-0711（2017）03（下）-0049-02