盾構機液壓系統故障處理探析
——以海瑞克盾構刀盤驅動液壓系統為例

鄒瑾

（中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司，北京 100018）

盾構機液壓系統故障處理探析
——以海瑞克盾構刀盤驅動液壓系統為例

鄒瑾

（中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司，北京 100018）

為了確保盾構機正常運行，就需要做好盾構機液壓系統的日常維護。如果缺少正確的維護，不但會降低盾構機的性能，還有可能導致工程進度的落后，造成經濟損失。本文對盾構機液壓系統故障處理方式進行探析，并以海瑞克盾構刀盤驅動液壓系統為例作出具體的探討。

盾構機；液壓系統；海瑞克盾構刀盤

在城市地鐵隧道施工中，盾構是主要的設備，而隨著地鐵施工的快速發展，學習盾構施工技術，做好盾構機維護就非常必要，而在盾構機中，液壓系統又是其核心部分。所以，做好液壓系統的故障處理，對于盾構機的正常使用至關重要。

1 液壓系統故障診斷及技術分析

1.1 掌握液壓系統原理圖

只有熟練的掌握液壓系統圖，能夠對液壓系統基本工作原理有所了解，同時還可以掌握液壓元件的結構、類型和性能，才可以提供液壓系統故障診斷基礎，同時也能夠滿足液壓故障查找的基本要求。

1.2 了解電磁鐵動作循環表

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

1.3 試驗法診斷故障

試驗法診斷故障可以通過排除、綜合以及比較等方式來進行試驗，進而查找故障。

第一，排除法。注意試驗系統故障相關的元件，從而縮小范圍，最終鎖定故障點，有效的排除故障。

第二，比較法。將引發故障的某一局部零部件進行更換，然后比較更換之后的元件對于元故障是否存在故障，從而來判斷故障的點位。

第三，綜合法。所謂綜合，就是將上述的方式進行綜合來排除故障，這樣的方法適合于相對復雜的液壓系統，并且也可以對故障進行多方面的診斷。

2 海瑞克盾構刀盤驅動液壓系統故障處理

2.1 液壓系統介紹

廣州某地鐵施工項目使用的海瑞克5字頭盾構，其刀盤驅動系統選擇的泵馬達閉式回路，由8臺并聯軸向柱塞馬達和3臺并聯斜盤式軸向柱塞變量泵組成。整個系統為電比例調速，選擇恒功率保護的方式。泵選擇的力士樂帶有補油沖洗閥的雙向變量泵。

2.2 故障及原因分

2.2.1 故障現象

在進行掘進的時候，盾構的3個刀盤突然無法重新啟動。在主控室之中顯示的補油泵的壓力不足，無法滿足最低的設計要求，該時段的補油泵壓力為1.8MPa，但是設計值為 2.7MPa。

2.2.2 原因分析

第一，檢查油箱液位，發現其正常，所以，不存在吸油不足的問題。

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

第三，沖油泵屬于螺桿泵，其本身擁有極強的抗污染能力。因為沖油泵本身出現損壞對于壓力造成的影響較小，并且在補油泵出口球閥關閉之后，通過補油泵溢流閥調節，其壓力和新泵相識，所以也可以排除補油泵自身的問題。

第四，補油泵除開對閉式回路進行補油以及針對3臺主泵進行殼體冷卻，另外，其冷卻還包含了螺旋輸送機的減速機，在補油主管路上面還有蓄能器的裝設。對蓄能器的回油管進行檢查后，沒有發現油液流出，就算是將螺旋輸送機減速機的管路球閥關閉，其壓力依舊達不到標準。所以，內部泄漏就是造成補油壓力不足的原因之一。

第五，對3個刀盤的泄漏油管進行觀察，發現3號刀盤泵泄漏油管存在油液流動的問題，同時發現斜盤卡在5°的位置上，沒有歸零。將 3號刀盤泵泄漏油口打開，發現其中存在銅屑，另外，濾芯和液壓油箱之中也存在大量的銅屑，見圖1所示。

圖1 濾清器內沉積的金屬雜質

在之后的操作中拆除檢查3號刀盤泵，發現其內部結構嚴重損毀，其中有2個滑鞋磨損較為嚴重。固定回程盤中8顆螺栓全部斷裂，回程盤也斷裂成為三個部分，見圖2所示。

圖2 回程盤斷裂

在對3號泵的AB口取出油樣進行檢測，發現其內部存在金屬粉末，說明整個刀盤驅動系統已經收到污染，所以，需要及時的做好調整，這樣才可以避免出現問題。

2.3 維修方案

為了盡快恢復正常的操作，除開新泵更換之外，還需要對整個液壓系統進行清洗。根據部分油樣檢測報告，判定在油箱、刀盤驅動系統和冷卻循環系統之中存在金屬雜質，其余的液壓系統從進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，放出內部的油液。對液壓油箱和管路進行清洗處理，然后使用醫用紗布將其內部擦拭干凈；使用能夠拉伸的面粉，將其分成三份，分別對液壓油箱的內表面進行粘結處理，確保其內部清洗干凈，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，同時在油箱內還需要添加新的液壓油。

第二，過濾冷卻循環系統。將冷卻循環過濾器打開，在濾芯更換的同時，清洗其殼體；啟動冷卻循環泵，等待一段時間之后，再次檢查過濾器的濾芯，如有必要，可以更換新的濾芯。

第三，刀盤驅動系統。因為馬達受到的污染較輕，所以可以選擇離線循環清洗的方式進行處理；馬達與泵之間的管路可以通過在線循環清洗的方式進行處理；對于補油的部分，則通過自循環的方式來完成清洗工作。

第四，其余的液壓系統。在輔助泵和顯示泵拆除之后沒有發現任何機械損傷的存在，其余的系統情況基本一樣。所以，都可以選擇自循環的方式來清洗其余的液壓系統。但是清洗的時候需要對油液污染的實際程度進行觀察，直至完全符合標準之后，方可結束這一次的清洗工作。

3 結語

總而言之，因為盾構屬于高度集成、復雜、大型的液壓系統，對其進行故障檢測對于整個工程有著重要的意義。隨著人工智能技術的推廣與發展，今后的盾構診斷策略會越來越先進。針對盾構機液壓系統而言，智能故障診斷系統必定能夠成為一大趨勢。所以，在今后的研究之中，還需要應用這一種技術來快速、準確的判斷液壓系統故障，這樣才可以減少因為液壓系統故障而對整體工程帶來的影響。

[1]黃旺森 .盾構液壓系統油液污染的控制 [J].機械工程與自動化，2011(1):174～175.

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[3]常華杰 .盾構機注漿系統液壓工作原理分析及應用 [J].現代制造技術與裝備，2016(8):93～94.

U455.39

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1671-0711（2017）03（下）-0049-02