淺析海瑞克盾構機幾個常見機電故障的處理方法

摘 要：結合具體實例，分析推進系統、油脂潤滑系統及同步注漿系統故障產生的原因，并對如何排除故障進行了論述，以保證盾構機正常運轉。

關鍵詞：盾構機；推進系統；油脂潤滑系統；同步注漿系統；故障排除

盾構機是集機械、液壓、電氣與自動化控制于一體的綜合性大型施工機械，以其優質、高速，安全的優勢在地鐵隧道施工中被廣泛應用，因此分析液壓系統故障，總結防治措施，顯得非常重要。現以以下故障的排除為例，簡要介紹盾構機的推進系統、油脂潤滑系統及注漿系統。

1.推進油缸故障

1.1故障現象：s-366盾構機7#推進油缸在推進模式和拼裝模式下正常，當信號斷開時自動泄壓。

1.2分析過程：上述情況可直接排除液壓泵1P001（如圖1）、先導油路加載閥1C007/V3（如圖1）及電路故障的可能性。若1C007/V3有故障，則推進換向閥1C009/V3（如圖2）處于中位，油缸無任何動作。導致上述情況發生的最大可能是圖2中的NG12處的單向閥失效，換新后仍無見好，隨后排除了圖2中V1和V6閥芯被卡死的可能性，最后在7#油缸A口加設單向閥和壓力表，在拼裝模式下伸油缸，當A口壓力穩定時斷開信號，觀察A口壓力變化，發現壓力值緩慢減小，得知故障原因為油缸輕微內泄。更換油缸活塞密封組件后，故障消除。此故障屬于隱蔽性故障，一般情況下油缸內泄會造成整組油缸無法加載，7#油缸的內泄實屬于活塞密封前后形成微小阻尼孔，在信號正常時可以補償壓力損失，信號斷開后無補償而導致泄壓。

2.推進系統故障

2.1故障現象：S-365盾構機推進系統調試時，在拼裝模式下，當若干個推進油缸伸縮時，有部分推進油缸同時伸出，也就是所謂的油缸聯動。

2.2分析過程：推進油缸伸出時，油缸無桿腔充油，才會導致此故障。當伸出油缸的前方有障礙物出現時，油缸的推進力又很小，說明出現故障油缸的壓力很小。檢查伸出油缸的推進主閥V3（見圖2）未發現異常。根據推進系統液壓原理圖，當閥V3正常的情況下，油缸伸出時應該是回油壓力將插裝閥V2（見圖2）頂開，使得回油充入故障油缸的無桿腔而導致其伸出。在這樣的情況下，只能是回油的過濾器有一定的阻力而導致產生此故障。由于盾構機的停置時間較長，回油過濾器過濾效果不好，過濾前后存在足以頂開插裝閥V2（見圖2）的壓力差，從而導致油缸伸出。更換回油過濾器后，故障消除。

3.油脂潤滑系統故障

3.1 故障現象：S366盾構機黃油注脂泵不能自動加注黃油至多點泵儲油箱。

3.2 故障分析：依次檢查黃油多點泵、黃油箱液位傳感器、IST泵后，發現均無常，將儲油箱打開后清空箱內黃油，仍然不能自動加注；檢查PDV電腦，F6界面里出現“GREASE TANK-DRIVE UNIT-LEVEL EMPTY .12/26.5”故障報警。

下圖3是S366盾構機的PLC程序中單獨截取黃油注脂泵自動注脂程序，根據程序可知黃油注脂泵自動工作需要滿足的條件，圖1中出現“12/26.3”、“12/26.5”、“12/31.3”、“12/31.4”、“12/31.6”、“12/31.8”。

如圖6和圖7，黃油注脂泵驅動壓縮空氣閥工作，黃油注入盾體的黃油箱，在進入黃油箱前有一個氣動閥，氣動閥打開后，黃油才能進入黃油箱。黃油注脂泵驅動壓縮空氣閥和氣動閥都是通過PLC程序控制，圖一Network 24中 “12/28.2” 和“12/29.1”分別是用來控制黃油注脂泵驅動壓縮空氣閥和氣動閥。

返回PLC程序，Network 23中“12/26.3”和“12/26.5”是邏輯與的關系，即當兩個條件都滿足是，黃油注脂泵才處于等待自動注脂狀態；Network 24中 “12/31.6” 和“12/31.8”是邏輯或的關系，即當兩個條件滿足任何一個，黃油注脂泵都啟動自動注脂模式，當處于自動注脂模式下，即12/28.2” 和“12/29.1”都為1，黃油注脂泵驅動壓縮空氣閥和氣動閥都工作；Network 24中“12/31.3”和“12/31.4”是邏輯或的關系，即當兩個條件滿足任何一個，黃油注脂泵都停止啟動自動注脂模式，即12/28.2” 和“12/29.1”都為0，黃油注脂泵驅動壓縮空氣閥和氣動閥都停止工作。

經過上面分析得知：出現的“GREASE TANK-DRIVE UNIT-LEVEL EMPTY .12/26.5”故障報警是造成黃油注脂泵不能自動加注的原因，更換限位開關后，自動加注正常，故障消除。

4.同步注漿系統故障

4.1 故障現象：S-365盾構機的KSP注漿泵出現主活塞換向時油缸11、12不能更穩過渡，伸縮不斷，沖擊大，噪音大，造成盤閥組件嚴重磨損。

4.2 分析過程：此液壓系統由液壓油控制各個閥，執行換向、注入和反吸等動作。液壓系統工作原理如下（如圖8）：

4.2.1 主液壓回路：當電機開啟、啟動閥開啟（處于左位）、調速閥6開啟，低壓液壓油經吸油濾芯3、截止閥、液壓泵2，變為高壓液壓油，經高壓油濾芯6、調速閥6、手動閥7、三位四通閥8，進入主油缸14，推動主油缸14動作，回油經主油缸14、三位四通閥8、手動閥7回到油箱。

4.2.2 輔助液壓回路：高壓液壓油給高壓油濾芯、單向閥、三位四通閥9、三位四通閥10， 分別進入輔助油缸11和輔助油缸12，回油經輔助油缸11或輔助油缸12、三位四通閥10、9，回到液壓油箱。

4.2.3 注漿泵的注漿過程控制：將手到閥7處于左位，開啟調速按鈕，調速閥6打開，此時由于壓力油的存在，閥9處于上位，假設閥10處于上位，此時輔助油路中油缸11縮回，油缸12 伸出，也就是注漿泵進漿口打開，出漿口關閉；由于輔助油路壓力油的存在，閥8處于下位，此時主油路壓力油給手動閥8、閥8，進入主油缸有桿腔，注漿泵吸漿；當有桿腔的活塞處于左側插裝閥兩油管之間時插裝閥產生壓差打開，壓力油經左側插裝閥到閥10下側，閥10改變，處于下位，多余主高壓油給單向閥回到高壓油路，此時油缸11、12改變，注漿泵進漿口關閉，出漿口打開，輔助油路壓力油經節流閥13作用到閥8，閥8改變，處于上位，主油缸改變方向，向右運動，開始注漿；當主油缸活塞到右側插裝閥兩油管之間時，閥10再次改變，使用閥8改變，換向吸泵。

4.2.4 分析原因：主要是由于節流閥13流量過大，當活塞到插裝閥位置時，閥10改變方位，節流閥開啟過大，閥8馬上改變方位，作用在閥10上面的液壓油還沒有形成壓差，閥10再次改變方位，然后閥10由于閥8已經改變方位，閥10再次改變，造成閥10在短時間不斷改變閥位，從而造成輔助油缸11、12換向頻繁，產生沖擊和噪聲。適當調節節流閥13的節流量后，故障消除。

5.結語

盾構機是集機械、液壓、電氣與自動化控制于一體的綜合性大型施工設備，其管理和維護是一個系統性工程，正確的使用、維護、保養、檢修制度，可以有效的減少盾構機故障發生頻率，提高盾構掘進施工的穩定性和安全、可靠性。因此分析液壓系統故障，總結防治措施，是非常重要的。

參考文獻：

[1] 海瑞克復合式土壓平衡盾構機液壓圖紙

[2] 海瑞克復合式土壓平衡盾構機電氣圖紙

[3] 陸望龍.液壓系統使用與維護，北京：機械工業出版社，2006

[4] 廖常初. S7-300/400 PLC應用技術[M].第二版.北京：機械工業出版社，2008

作者簡介：

何振強（1984—），男，漢族，寧夏西吉，工程師，大學本科，主要從事隧道、地鐵盾構機械方面的施工與管理。