盾構(gòu)機(jī)典型潤(rùn)滑問題解析

田水清

（中鐵一局集團(tuán)城市軌道交通工程有限公司，陜西 西安 710000）

1 盾構(gòu)機(jī)油液檢測(cè)的必要性

盾構(gòu)機(jī)是地鐵工程、水利工程等隧道施工中重要的機(jī)械設(shè)備，其造價(jià)昂貴，出現(xiàn)故障不易維修，故要求設(shè)備有較好的完好率。因地鐵隧道施工環(huán)境中存在大量粉塵、水分等污染物，導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)潤(rùn)滑故障率高，帶來了較大的經(jīng)濟(jì)損失，也延誤了施工工期。而油液檢測(cè)作為機(jī)械設(shè)備的“潤(rùn)滑體檢技術(shù)”，通過定期抽檢有代表性的在用潤(rùn)滑油進(jìn)行檢測(cè)分析，判斷設(shè)備運(yùn)行磨損狀況和潛在潤(rùn)滑風(fēng)險(xiǎn)，能夠保證設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)防和避免產(chǎn)生較大事故。

2 典型潤(rùn)滑問題解析

中鐵一局集團(tuán)城市軌道交通工程有限公司油液檢測(cè)中心成立于2015年，專業(yè)從事盾構(gòu)機(jī)在用潤(rùn)滑油檢測(cè)、潤(rùn)滑故障診斷分析的服務(wù)機(jī)構(gòu)。中心某年度共為51臺(tái)次盾構(gòu)機(jī)提供在用潤(rùn)滑油油液檢測(cè)服務(wù)，檢測(cè)盾構(gòu)機(jī)在用潤(rùn)滑油樣1481個(gè)。檢測(cè)油樣分布見圖1。所有盾構(gòu)機(jī)在用油樣中，存在潤(rùn)滑問題的油樣共計(jì)279個(gè)，占盾構(gòu)機(jī)在用油樣總數(shù)的18.8%。潤(rùn)滑問題率偏大，說明盾構(gòu)機(jī)潤(rùn)滑狀況不容樂觀，設(shè)備常處于潤(rùn)滑不良狀態(tài)。

典型潤(rùn)滑問題有：油品劣化、水分污染、運(yùn)動(dòng)粘度異常、液壓油固體顆粒污染、磨損異常、潤(rùn)滑脂污染和輕質(zhì)燃油污染，其分布見圖2。其中油品劣化、水分污染、運(yùn)動(dòng)粘度異常、液壓油固體顆粒污染、磨損異常油樣占總問題油樣的95.7%，需要重點(diǎn)關(guān)注，屬于主要潤(rùn)滑問題。而潤(rùn)滑脂污染和輕質(zhì)燃油污染占4.3%，屬于少數(shù)特殊潤(rùn)滑故障情況。典型潤(rùn)滑問題分析如下。

圖2 典型潤(rùn)滑問題分布

（1）油品劣化，占總問題油樣率35.5%，是最突出的潤(rùn)滑問題，表現(xiàn)為潤(rùn)滑油變質(zhì)，通常伴隨著潤(rùn)滑油較新油顏色加深，甚至變成黑色墨水狀，油品性質(zhì)不穩(wěn)定出現(xiàn)分層現(xiàn)象，上層或下層出現(xiàn)不溶物顆粒，黑色油泥等劣化產(chǎn)物出現(xiàn)。油品劣化后，油品不足于維持正常潤(rùn)滑，會(huì)導(dǎo)致油溫持續(xù)升高進(jìn)而出現(xiàn)嚴(yán)重的異常磨損，需要重點(diǎn)關(guān)注。產(chǎn)生油品劣化的原因?yàn)椋孩贊?rùn)滑油長(zhǎng)時(shí)間使用，設(shè)備中污染物逐步沉積導(dǎo)致油品變質(zhì)；②設(shè)備使用溫度高，超出潤(rùn)滑油的正常使用溫度，導(dǎo)致油品發(fā)生氧化質(zhì)變進(jìn)而產(chǎn)生劣化；③盾構(gòu)機(jī)日常潤(rùn)滑保養(yǎng)維護(hù)不到位不正確，將未知污染物通過加油補(bǔ)油維修等工序進(jìn)入油箱，進(jìn)而導(dǎo)致油品劣化。

（2）水分污染，占總問題油樣率22.2%，是次突出的潤(rùn)滑問題，表現(xiàn)為外來的水分大量進(jìn)入潤(rùn)滑油中，發(fā)生渾濁、乳化、乃至油水分離等情況。水分的存在會(huì)水解潤(rùn)滑油添加劑使?jié)櫥褪ヌ厥獾目鼓サ刃阅埽節(jié)櫥突A(chǔ)油發(fā)生氧化變質(zhì)，導(dǎo)致潤(rùn)滑不良等事故出現(xiàn)。因盾構(gòu)隧道環(huán)境中濕度大，極易發(fā)生油樣水分污染，需要重點(diǎn)關(guān)注。水分污染常見原因?yàn)椋孩俚侗P主軸承、螺旋機(jī)減速箱等部件密封損壞，導(dǎo)致冷卻水、環(huán)境水進(jìn)入油箱；②新潤(rùn)滑油存儲(chǔ)不當(dāng)，出現(xiàn)新潤(rùn)滑油產(chǎn)生水分污染，進(jìn)而污染潤(rùn)滑部件；③加油或補(bǔ)油工作不潔凈，過程不規(guī)范，導(dǎo)致外部水分進(jìn)入油箱。

（3）運(yùn)動(dòng)粘度異常，占總問題油樣率19.0%。按照國(guó)家通用的換油標(biāo)準(zhǔn)，一般潤(rùn)滑油的運(yùn)動(dòng)粘度與新油比較，液壓油變化率在±10%范圍內(nèi)，齒輪油變化率在±15%范圍內(nèi)，均屬于正常，超過此范圍為異常。盾構(gòu)機(jī)每個(gè)潤(rùn)滑部件，廠家都會(huì)推薦潤(rùn)滑油型號(hào)，給出最佳運(yùn)動(dòng)粘度值，要盡量遵守。運(yùn)動(dòng)粘度異常分為運(yùn)動(dòng)粘度過大和過小2種。運(yùn)動(dòng)粘度過小會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油產(chǎn)生的油膜不足以分開設(shè)備潤(rùn)滑接觸面，產(chǎn)生擦傷、劃傷等方向的異常磨損。油品粘度過大，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備傳動(dòng)能量加大，潤(rùn)滑油溫度升高，導(dǎo)致油品劣化，機(jī)械耗能異常等情況出現(xiàn)。運(yùn)動(dòng)粘度是判斷油品是否可以使用的核心指標(biāo)。產(chǎn)生油樣運(yùn)動(dòng)粘度異常的原因主要如下：①油品劣化或因機(jī)械剪切作用，導(dǎo)致的油品分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的改變，導(dǎo)致油樣運(yùn)動(dòng)粘度減小；②油品中增粘類添加劑的消耗，使?jié)櫥瓦\(yùn)動(dòng)粘度產(chǎn)生大的改變。③設(shè)備使用人員或者維護(hù)人員工作不規(guī)范，未按要求加注設(shè)備所需要的潤(rùn)滑油，導(dǎo)致加油或者補(bǔ)油錯(cuò)誤；④未知污染物進(jìn)入油箱，導(dǎo)致油品運(yùn)動(dòng)粘度發(fā)生巨變。

（4）液壓油固體顆粒污染，占總問題油樣率12.5%，是液壓油樣最常見的潤(rùn)滑問題。液壓系統(tǒng)對(duì)液壓油要求高，油樣中固態(tài)顆粒物太多，尺寸和數(shù)量超過了液壓系統(tǒng)的承受量，就會(huì)出現(xiàn)重大的潤(rùn)滑問題。液壓油固體顆粒物污染，通過顆粒度檢測(cè)來表征，顆粒度是衡量液壓油是否合格的關(guān)鍵性指標(biāo)。液壓油固體顆粒污染的主要原因?yàn)椋孩僭O(shè)備在換油、維修時(shí)，沒有將油箱中的固體顆粒物清理干凈；②液壓系統(tǒng)濾芯失效，導(dǎo)致大量固體顆粒物存在；③加油換油的時(shí)未能按正常要求操作，帶入大量固體顆粒物，并產(chǎn)生了異常磨損，導(dǎo)致設(shè)備故障；④未重視呼吸器的作用，部分盾構(gòu)機(jī)的液壓油呼吸器臟亂差，反而會(huì)污染液壓油；⑤維修或維護(hù)，使用了不合適的密封件或橡膠墊等，這些材料在液壓油中發(fā)生反應(yīng)變質(zhì)，導(dǎo)致材料降解，大量固體顆粒物的出現(xiàn)。

（5）磨損異常，占總問題油樣率6.5%，表現(xiàn)為油樣中金屬顆粒濃度大、且磨損顆粒尺寸大。通過持續(xù)取樣檢測(cè)比較，同一潤(rùn)滑部件油樣金屬顆粒濃度持續(xù)增加，且增長(zhǎng)幅度較大，就證明設(shè)備發(fā)生了異常磨損。發(fā)現(xiàn)了設(shè)備產(chǎn)生異常磨損需要及時(shí)拆機(jī)檢查，找出異常磨損的原因，及時(shí)維修恢復(fù)。還有一種假性磨損異常情況，一般為盾構(gòu)機(jī)維修人員在盾構(gòu)機(jī)潤(rùn)滑部件維修中，未將油箱中殘留的磨損顆粒徹底清除出去，在后續(xù)設(shè)備運(yùn)行時(shí)，歷史殘留的磨損顆粒物會(huì)隨著潤(rùn)滑油運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致油樣顆粒濃度大。

（6）潤(rùn)滑脂污染，占總問題油樣率2.5%，表現(xiàn)為油樣運(yùn)動(dòng)粘度大幅度增加。因其原因特殊，危害大，單獨(dú)列出說明。潤(rùn)滑脂污染是盾構(gòu)機(jī)刀盤主軸承或者螺旋機(jī)減速箱的密封損壞，導(dǎo)致外部潤(rùn)滑脂通過壓力作用進(jìn)入齒輪油箱中。潤(rùn)滑脂持續(xù)大量進(jìn)入齒輪箱中，導(dǎo)致油品運(yùn)動(dòng)粘度增加，油品由液壓轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍虘B(tài)甚至固態(tài)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行造成極大的安全隱患。

（7）其他潤(rùn)滑問題主要為輕質(zhì)燃油污染和油品混加，占總問題油樣率1.8%。輕質(zhì)燃油污染表現(xiàn)為輕質(zhì)燃油進(jìn)入潤(rùn)滑油中。通常因?yàn)槎軜?gòu)機(jī)維修時(shí)會(huì)用輕質(zhì)燃油清洗潤(rùn)滑部件，清洗輕質(zhì)燃油未排放干凈殘留在油箱中，在后續(xù)設(shè)備使用中，殘留的輕質(zhì)燃油與新加入的潤(rùn)滑油混合，會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)粘度大幅度下降，產(chǎn)生大量異常磨損。輕質(zhì)燃油污染雖然屬于個(gè)例，但是危害大，需要重點(diǎn)關(guān)注，設(shè)備維修人員和使用人員一定要注意此種情況。

油品混加，就是發(fā)生了不同牌號(hào)不同類型的油品混合，通常表現(xiàn)為液壓油和齒輪油的混合。因液壓油和齒輪油性能不同，運(yùn)動(dòng)粘度相差數(shù)倍，導(dǎo)致油品運(yùn)動(dòng)粘度急劇變化。發(fā)生此種情況的主要原因?yàn)椋孩僭O(shè)備潤(rùn)滑人員加注補(bǔ)油時(shí)不正確不規(guī)范，將液壓油和齒輪油錯(cuò)用；②液壓油和齒輪油加油工具混用，使加油工具中的殘油錯(cuò)誤進(jìn)入油箱。

3 潤(rùn)滑管理建議

通過上述分析，我們可以得出結(jié)論：（1）盾構(gòu)機(jī)使用單位應(yīng)加強(qiáng)盾構(gòu)機(jī)潤(rùn)滑管理，培訓(xùn)專業(yè)的潤(rùn)滑管理人員，避免出現(xiàn)加油補(bǔ)油錯(cuò)誤等低級(jí)因管理不善產(chǎn)生的潤(rùn)滑問題；（2）油液檢測(cè)報(bào)告要合格利用，通過檢測(cè)分析結(jié)論指導(dǎo)日常油品更換，做到按質(zhì)換油；（3）應(yīng)加強(qiáng)盾構(gòu)機(jī)使用單位油品的存儲(chǔ)管理、制度化加油、補(bǔ)油、換油制度，從根本上避免制度有誤或執(zhí)行不力等情況，造成新潤(rùn)滑油污染，避免因加油、補(bǔ)油、換油等工序錯(cuò)誤造成的過程污染；（4）對(duì)于盾構(gòu)機(jī)典型潤(rùn)滑問題，設(shè)備維修單位和使用單位應(yīng)制定專門方案，逐步逐項(xiàng)排除隱患，專項(xiàng)治理，將問題消除在萌芽狀態(tài)。（5）潤(rùn)滑管理人員建立健全問題油樣整改反饋制度，將潤(rùn)滑問題上升到設(shè)備管理部門領(lǐng)導(dǎo)層，督促設(shè)備維護(hù)人員，做好潤(rùn)滑問題原因查究，問題整改。（6）對(duì)于液壓油樣，固體顆粒物污染直接換油會(huì)產(chǎn)生很大的資源浪費(fèi)。目前液壓油凈化技術(shù)完善，可以用凈化設(shè)備除去大量顆粒污染物和少量水分，使液壓油重新煥發(fā)生機(jī)，延長(zhǎng)油品使用壽命；（7）對(duì)于新購置的盾構(gòu)機(jī)，廠家出廠時(shí)會(huì)用調(diào)試潤(rùn)滑油進(jìn)行調(diào)試，目標(biāo)是為了測(cè)試設(shè)備功能，也會(huì)將生產(chǎn)制造及安裝時(shí)產(chǎn)生的少量磨損顆粒帶入調(diào)試潤(rùn)滑油中。設(shè)備使用方應(yīng)按廠家要求，及時(shí)更換調(diào)試潤(rùn)滑油，將運(yùn)行產(chǎn)生的磨損顆粒去除；（8）目前施工單位經(jīng)常租用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工，且逐步常態(tài)化，但盾構(gòu)機(jī)租賃也會(huì)對(duì)潤(rùn)滑管理產(chǎn)生不利影響，租賃單位無法了解盾構(gòu)機(jī)在上個(gè)施工項(xiàng)目的潤(rùn)滑情況和維修情況。建議在租賃初期就做關(guān)鍵潤(rùn)滑部位的油樣檢測(cè)，及時(shí)了解設(shè)備的潤(rùn)滑狀況，防患于未然。

4 結(jié)語

典型潤(rùn)滑問題，多數(shù)來源于基礎(chǔ)潤(rùn)滑管理不夠重視或者制度不完善。建議企業(yè)重視潤(rùn)滑管理，借助油液檢測(cè)技術(shù)手段規(guī)范盾構(gòu)機(jī)維修、維護(hù)維保，減少典型潤(rùn)滑問題的發(fā)生，以保證盾構(gòu)機(jī)處于健康狀態(tài)。