全斷面隧道掘進機水浸后電氣設備的修復

侯昆洲

（中國鐵建重工集團股份有限公司，湖南長沙 410100）

0 引言

全斷面隧道掘進機是集機、電、液、光、計算機技術于一體，實行破巖、出碴和支護等連續作業的一種綜合設備，與傳統的隧道挖掘鉆爆方法相比，具備掘進速度快、環保、綜合效益高等優點[1]。在未來的幾年甚至十幾年內，我國的隧道發展仍將處于高峰期，如川藏鐵路、海底隧道、城市地鐵等工程的建設，受地質條件、極端氣候條件的影響，隧道涌水問題會更為嚴重。

涌水是隧道施工中僅次于塌方的地質災害之一，其中尤以攜帶大量碎屑物質的涌水危害性最大。在某重大水利工程中，引水隧道采用全斷面隧道掘進機施工，掘進至七百多米處遇大量涌水，導致全斷面隧道掘進機被淹浸。此外，城市地鐵施工中遭遇極端天氣，雨水倒灌、水管破裂等導致全斷面掘進機被淹的報到時有發生。全斷面隧道掘進機設備價格昂貴，一旦被水淹浸，若不能采取正確的修復和維護措施，將導致設備損毀，造成施工進程延緩，帶來巨大經濟損失。圖1 為全斷面掘進機施工隧道及設備水浸現場。

圖1 全斷面掘進機施工隧道及設備水浸現場

基于此，本文提出全斷面隧道掘進機被水淹浸后的修復與維護方法，包括準備工作、修復方法與步驟、通電與維護，實現全斷面隧道掘進機從淹浸狀態到重新投入使用的全過程指導。

1 準備工作

全斷面隧道掘進機被水淹浸之前，需盡早斷電，應保證人、機安全。設備修復前，還需進行隧道排水、清潔、干燥等工作。

1.1 操作安全

履行高壓供電工作票制度，嚴禁洞外全斷面隧道掘進機供電高壓合閘，確保洞內維修人員的安全。

1.2 隧道排水

鋪設臨時電源，安裝排水泵進行排水，組織人員盡快封堵涌水點，將水抽干。

1.3 隧道干燥

恢復隧道主通風，利用風機等對現場24 h 不間斷干燥，排除潮氣，降低施工現場的空氣濕度。

1.4 隧道供水

恢復隧道供水，利用小型便攜式水泵對全斷面隧道掘進機上的污漬進行沖洗。

1.5 工具準備

準備拆卸修理工具、空壓機、干燥機、多用表、兆歐表、耐壓測試儀、酒精、電氣設備清洗劑、熱風機、整理箱、手電筒、記號筆、標簽貼、毛刷等。設備電壓等級與兆歐表的選用見表1。

表1 設備電壓等級與兆歐表的選用

1.6 備品配件

準備易損的模塊及配件，如PLC 模塊、變頻器、斷路器、接觸器，開關電源、端子、燈具等。

2 修復方法與步驟

2.1 恢復現場照明

全斷面隧道掘進機隧洞內埋深長、光線弱，在無照明情況下，難以對施工現場設備進行恢復作業，因此，修復工作首要是恢復臨時照明供電。

（1）隧道沿線照明。檢查清理隧道沿線的照明線路，擦拭干凈，電纜接頭拆開檢查；檢查清理照明燈具，烘干測試后安裝；測量線路的絕緣正常，恢復隧道照明。

（2）全斷面隧道掘進機照明。安裝臨時配電箱，接至隧道照明線路，安裝臨時照明燈具，提供臨時電源，便于維修作業。

2.2 設備拆卸

全斷面隧道掘進機隧道內環境惡劣，不適合大量元器件的就地修復，需要到隧道外修復，采用柜體整體拆除的原則，不能整體拆除的則拆除內部元器件。

（1）柜體清潔。打開全斷面隧道掘進機配電柜、控制柜等各個電氣柜柜門，用純凈水沖洗干凈，清除柜內積水，擦拭電氣元件表面水漬，對油污和難以清除的污漬采用酒精或電氣清洗劑進行清潔，清洗完畢，用熱風機吹干。

（2）做好標識。整體拆除的做好柜體標識，元器件、線纜做好器件標識，標識要于圖紙、位置一一對應，以便于將其復原。線纜拆除后排布整齊，清理干凈，端部朝下便于排出內部積水。

（3）裝箱打包。拆除的電氣元件分拖車，分部位裝箱，并填寫裝箱清單，整理箱編號標識，轉運直隧道外修復。

2.3 電氣元件修復

全斷面隧道掘進機電氣系統包括6 kV 及以上高壓供電系統，1 kV 以下低壓配電系統，控制系統等系統組成，元器件種類眾多，需要根據不同的特性進行恢復（表2）。

表2 修復與檢測推薦參數

（1）電線電纜：擦拭電纜表面污漬，高壓電纜重新制作高壓電纜接頭，如果內部有水滲出，需要用空氣干燥排水，低壓電纜清理干凈，如果線纜較短則更換，修復完畢測量絕緣電阻，進行交流滿負荷供電試驗，測量表面溫度。

（2）測量儀表：對于浸水的測量儀表，如高壓開關柜內的電壓表、電流表、溫控儀等，全部更換，避免由于測量儀表損壞而導致的電氣設備燒毀。

（3）保護器與啟動器：將負荷開關、斷路器、漏電保護器、變頻器、軟啟動器、接觸器等拆解，用酒精或電氣清潔劑清潔并低溫烘干，烘干后進行絕緣檢驗和耐壓試驗。檢測合格，可驅動電機進行過載、漏電等功能試驗，若有任一項不合格則需更換。

（4）互感器：將電流互感器與電壓互感器清潔并烘干，測量互感器絕緣電阻、二次繞組直流電阻、鐵芯夾緊螺栓的絕緣電阻，并進行交流耐壓試驗；若互感器測量阻值正常且耐壓合格，則可重新投入使用，若有一項不合格則需更換。

（5）電容器：將電容器清潔擦拭烘干后，測量絕緣電阻，測量電容容量，按出廠試驗電壓的0.75 倍進行耐壓試驗，若烘干后試驗不合格，則更換。

（6）控制單元：對于PLC、變頻器、軟啟動器、開關電源等含有電路板的控制單元，拆解后，用酒精或電氣清潔劑清潔并擦干表面水漬，烘干時應嚴格控制溫度均勻烘烤，防止水分進入電路板內部或烘烤變型，造成永久性損壞。

（7）變壓器：清潔變壓器表面并采用熱風機或紅外燈等進行烘干，加熱體距離繞組0.5 m，保持繞組周圍溫度在60～80 ℃，每小時檢測一次絕緣阻值，直到兩次間隔阻值無明顯變化。變壓器干燥后，按照規范要求測量繞組、鐵芯、鐵芯夾緊螺栓的絕緣電阻，一般在比較潮濕的環境條件下，繞組絕緣電阻會下降，不小于2 MΩ/kV（25 °C 時），鐵芯絕緣電阻不小于0.1 MΩ。進行交流耐壓試驗和特性試驗，若檢驗均合格，則可考慮重新投入使用，若達不到出廠合格要求，需返廠進行處理。

（8）電機（圖2）：清除電機外部污泥雜質，但不要轉動電機軸。拆開機體，用毛刷清理殼體內腔、轉子和滑環上的污泥和水漬，對繞組進行烘干，不得用電流加熱或明火烘烤，不得使用鋼刷清理，以防短路或烤壞絕緣層。烘干后，用兆歐表或多用表檢查各繞線圈的絕緣性能，必要時再次浸漆，一般在潮濕的環境下阻值會下降，不應小于1 MΩ，若發現絕緣不良，應返廠檢修。進行試運轉，無異常方可投入使用。

圖2 電機進水后的拆解與烘干

（9）其他附件設備：將套管、傳感器、絕緣支柱、接線端子等盡量拆卸擦拭干凈，烘干后進行絕緣測試方可使用。

電氣設備應進行長時間低溫烘干處理，烘干過程應密切注意變化，避免高溫破壞絕緣、變形等，電氣元件由于外形不規則且對絕緣敏感，大面積、長時間泡水的關鍵元件，由于水分很難去除干凈，建議慎用，修復前需綜合考慮維修或更換的經濟性、安全型和可靠性，選擇最合適的方案。

2.4 組裝恢復

根據電氣柜、元器件標簽編號，將拆卸下來的已修復或換新的電氣元件重新回裝至原處，并根據圖紙恢復線路接線，所有設備重新安裝完畢后，對照圖紙逐一檢查各個設備、柜內元件接線是否正確，并用多用表測量線路是否接通，對有問題的線路及時處理。

全部檢查無誤后，對高壓電纜、高壓柜、變壓器等電氣主回路進行對地耐壓試驗，試驗電壓一般為出廠試驗電壓的0.8 倍，試驗合格方可重新投入使用。

3 通電運行

（1）全斷面隧道掘進機設備通電遵循分系統、逐級間隔上電原則，先給變壓器高壓側上電，變壓器上電保壓24 h 后，再上變壓器低壓側的照明和控制回路，照明和控制回路上電完成后，最后給變壓器低壓側動力回路上電，每次上電完畢應測量電壓正常后再進行下級上電。

（2）全斷面隧道掘進機的調試。按照設備出廠時的調試要求，嚴格按照調試手冊內容，完成全斷面隧道掘進機設備單機、電氣系統、液壓系統、水系統、潤滑系統等分系統調試，最后進行整機聯調。確保全斷面隧道掘進機各系統功能正常后，方可進行試掘進。

（3）全斷面隧道掘進機恢復掘進狀態后，由于水里的雜質、清理的不干凈等問題，試運行期間故障可能較多，需加強巡檢，發現溫度異常、異響等應及時處理或更換，并儲備好備件，避免停機影響施工進度。

4 結束語

全斷面隧道掘進機是一種先進的隧道施工機械，掘進速度快、效率高。全斷面隧道掘進機設備體積龐大、造價昂貴，若遭遇隧道涌水造成淹浸癱瘓，設備更換或返廠修復都將面臨費用高、周期長、運輸困難等問題，因此采取現場修復是最高效經濟的處理方法。

本文提出了全斷面隧道掘進機被水淹浸后的修復方法，在某重大水利工程全斷面隧道掘進機水淹事故實際應用取得了較好效果，修復后的掘進機已安全運行5 個多月，對比其他處理方法，既節約成本又縮短處理時間且提升經濟效益，可為全斷面隧道掘進機水淹事故的處理提供參考。