頂管施工配套液壓設備故障快速排除法

鄧 揚

(南充市中心醫院基建科，四川南充637000)

頂管法在現代城市市政工程地下管道的施工中已被普遍運用。頂管法是一種暗挖式施工方法，這種方法通常在地下管道或隧道要穿越道路、鐵路、建筑物或河流等障礙物的時候采用[1]。

頂管法施工就是在工作坑內借助于主頂油缸及中繼間的推力，把工具管或掘進機從工作坑內穿過土層一直推進到接收坑內吊起。管道緊隨工具管或掘進機后，埋設在兩坑之間。這種技術的優點：不開挖地面；不拆遷、破壞地面建筑物；不影響交通；不破壞環境；施工不受氣候和環境的影響；不影響管道的段差變形；省時、高效、安全、綜合造價低。

1 頂管施工設備

常見的頂管施工配備的設備有頂管掘進機、主頂設備、起重設備、注漿設備等。

頂管掘進機位于管道最前端，用于掘進及導向。起重設備位于工作坑之上，主要用于管節及渣土吊裝。注漿設備將調制好的泥漿通過管道上預埋的注漿孔壓至管道外壁，以減小管道頂進過程中的摩擦阻力。其中頂管掘進機及起重設備大多由專業廠商制造，機電液一體化集成度較高，工作狀況較為穩定，故障率較低。而主頂設備系統加工制作較為簡單，但其工作環境較為惡劣，容易受到泥漿、粉塵污染，且現場操作人員往往不具備專業的液壓知識，導致系統容易出現故障，并且不能及時排除。

2 頂管配套液壓系統主要故障分析及排除

與一般的機械與電氣故障相比，液壓故障具有隱蔽性和交錯性。液壓元件的損壞經常發生在內部，不便拆裝，且檢測條件也有限故難以直接判斷[2]。

2.1 液壓傳動系統的故障

(1)系統總流量不足即液壓泵泵油不足，總流量過小，各項動作遲緩無力。

(2)系統工作油壓底，各執行元件工作無力或無動作。

(3)系統內泄漏，液壓泵、閥及執行元件內泄，造成動作不良或無動作。

(4)系統外泄漏，液壓件及液壓附件有明顯外泄，造成污染或油量不足，油壓降低。

(5)振動和噪聲，工作時液壓件或管路振動和噪聲，造成工作不良或損壞機件。

以上幾種類型故障在判斷時應遵循由外到內、由易到難的順序逐一排除。建議檢查順序如下：了解故障前后設備工作情況→外部檢查→試車觀察→內部系統油路布置檢查(參照系統原理圖)→儀器檢查(壓力、流量、轉速和溫度等)→分析判斷→拆檢修理→試車調整→故障總結記錄[3]。

2.2 常見的主頂設備液壓系統故障排除

圖1 液壓系統

2.2.1 主頂泵站不上壓力

(1)分析原因

①溢流閥故障：檢查閥體、溢流管道是否發燙，如發燙，則確定為溢流閥故障導致系統不上壓力。

②柱塞泵內泄：具體表現為泵體發燙，運轉時噪音大，回油口發燙。

③主頂油缸內泄：具體表現為油管發燙、活塞桿運動速度不均勻。

④液壓油箱內液壓油不夠，導致泵吸空； 油液太臟，導致濾清器堵塞，導致泵吸空。

⑤電機轉速不夠。

⑥壓力表損壞。

(2)故障排除

①溢流閥故障排除：首先檢查溢流閥壓力是否調得太小，如壓力調得太小，則將其調大。如果溢流閥不能調節壓力，則將溢流閥卸開，檢查閥芯是否卡死，可用清潔的煤油清洗閥體閥芯，待油晾干后重新裝配再試。若清洗后還不能正常使用，則檢查閥芯回位彈簧是否失效，若彈簧失效，則更換彈簧。若彈簧能正常工作，則檢查閥芯閥體是否有劃痕，若劃痕較輕，可用研磨膏研磨修復。

②柱塞泵內泄故障排除：將柱塞泵拆卸開，認真檢查缸體、柱塞、柱塞滑靴及配油盤磨損情況。若配油盤及滑靴端面有輕微劃痕，可在玻璃平板上用研磨膏研磨，但要注意研磨手法，保證研磨面的平面度。缸體與柱塞配合面輕微劃痕也可研磨修復。若出現拉缸、燒傷等現象必須更換受損元件。

③油缸故障排除：打開油缸，檢查活塞油封是否破損，活塞支承環是否磨損，有無拉缸、缸體脹大等現象。現場只能更換油封及支承環，若出現拉缸、缸體脹大現象只能到專業修理廠修理。

④向油箱內加注足夠的液壓油保證泵不吸空。

⑤檢查電壓是否足夠，若電壓不夠，則更換供電線路以保證電壓；量測電機繞組是否足夠，若電機不配套，則更換電機。

⑥更換壓力表。

2.2.2 主頂壓力大卻頂不動

(1)分析原因

①管道摩擦阻力大于主頂力。

②液壓油管太長，管道壓力損失大。

③控制閥及油管堵塞。

(2)故障排除

①及時啟用中繼站，減小主頂壓力。

②移動主頂泵站，減小泵站與油缸之間的管路長度以減小管路壓力損失。

③清洗管路及閥體。

2.3 主要元件故障排除

液壓系統主要是由動力元件(液壓泵)、執行元件(液壓油缸、液壓馬達)、控制元件(控制閥)等組成。其中故障常出現于液壓泵和液壓油缸。根據現場施工經驗及液壓理論，對此作一些簡述。

2.3.1 泵的修復

(1)軸承：柱塞泵最重要的部件是軸承，如果軸承出現游隙，則不能保證液壓泵內部三對摩擦副的正常間隙，同時也會破壞各摩擦副的靜液壓支承油膜厚度，降低柱塞泵的使用壽命。拆卸下來的軸承，沒有專業檢測儀器是無法檢測出軸承的游隙，只能用目測，如果發現滾柱表面有劃痕或變色，就必須更換。更換時，最好購買原廠、原規格的產品以保證軸承的精度和載荷容量。

(2)柱塞桿與缸體孔：現場可采用研磨的方式修復，但必須注意研磨厚度。缸體鑲裝銅套可采用缸體加溫熱裝或銅套低溫冷凍擠壓，過盈裝配。

(3)滑靴與斜盤：柱塞桿球頭與滑靴球窩間隙超出公差1.5倍時，必須成組更換。斜盤磨損后出現內凹現象時，可采用平臺研磨，研磨量不得大于0.18 mm。

(4)配流盤與缸體配流面：摩擦表面可在精度比較高的平臺進行研磨。研磨時，對配流盤施加的壓力應均勻，以8字形的推磨方法或以旋磨和直線相結合的方法進行研磨。研磨后的配流盤經煤油洗凈拋光后，表面不應發灰發疵，應當呈白色[3]。當研磨量比較大時，研磨后應重新進行熱處理，以確保表面的硬度。

2.3.2 油缸的主要故障

(1)密封件損壞：將油缸卸開更換受損密封件(O形圈、油封)。

(2)導向套及活塞支承環過度磨損引起密封件快速損壞：當導向套與活塞桿、活塞支承環與缸筒的動配合間隙超過一定限度時，不但會加速密封件的磨損，而且還可能引起液壓缸失穩，造成活塞桿彎曲，因此必須對磨損的導向套及活塞支承進行修理或更換。

(3)缸筒裂紋：對于組焊式鋼筒，裂紋均出現在焊接接縫處。如果是缸底徑向裂紋，現場可以采用沿裂紋開坡口焊接，但坡口必須開到裂紋兩端頭，坡口深度大于或等于缸壁厚，否則裂紋將繼續擴展。如果是軸向裂紋，則可采用在裂紋上覆蓋一塊鋼板進行四周圍焊，但焊接時必須緩慢、間斷地進行，以防缸筒過熱變形影響到缸筒內壁精度。

3 液壓系統故障的預防

(1)嚴格按照設備額定壓力工作，堅決避免超負荷運轉帶來的設備異常磨損。

(2)嚴格要求液壓油的質量，定期進行油樣分析以保證液壓油的清潔。

(3)保證液壓油箱開口處的清潔，定期更換濾芯以免液壓油污染。

(4)正確清洗液壓系統，以免給液壓系統帶來新的污染。

頂管工程液壓設備工作環境比較惡劣，正確使用維護液壓設備，使其故障率降低對工程進度及成本控制有至關重要的作用。

[1] 林世玉.論頂管法施工在市政工程中的應用[J].科技資訊,2010,(10):43

[2] 李艷峰.液壓傳達系統故障預防與排除[J].甘肅冶金，2011，(2):108-109

[3] 楊國平.工程機械液壓系統的故障診斷排除及實例[M].湖南：湖南科學技術出版社，2002