19、盾构机关键设备状态监测与故障诊断研究.doc

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1、盾构机关键设备状态监测与故障诊断研究【摘要】随着我国经济的飞速发展，我国国内例如铁路、水利工程、隧道以及地铁等项目也变得更加的多，因此，隧道施工变得更加的重要，而盾构施工安全，施工效率高，施工过程中也非常的环保，导致盾构施工越来越受到建筑施工队伍的青睐。本文对于盾构机的关键设备的监测与故障诊断进行简单的分析。【关键词】盾构机；关键设备；状态监测；故障诊断1盾构机的作用由于近些年来我国经济的发展变得极为迅速，人们收入普遍的提高，对于交通的压力也变得越来越大，因此，各种各样的隧道的需求量变得更加巨大，而盾构机相比于其他的器械来说，可以同

2、时完成隧道施工项目的所有小项目比如切削、对于废土废石的运输、对于隧道顶的支撑、保证施工过程中隧道的通风等，并且在使用盾构机施工的时候，安全系数高、施工效率高、具有很高的连续性，成为了我国隧道项目施工时的首选。盾构机是一个非常庞大、结构非常复杂的装置，是由许许多多的零件组合而成，各个零件之间的关联性非常的强，任何一个零件出现一点故障，都很有可能会导致整个盾构机出现故障，若是在施工过程中出现鼓掌，很有可能就会造成工程的前功尽弃甚至是造成人员的伤亡。因此，对于盾构机的关键设备的状态监测以及故障诊断就变得格外重要。对于盾构机的故障诊断研究的

3、足够深入，可以及时的提前发现盾构机发生的故障并及时的进行诊断并修复，能够减少盾构机停机修复的次数，可以提高隧道工程的施工效率并增加施工过程中的安全性，降低人员伤亡。2盾构机各个主要零部件的故障机理与特性研究2.1减速箱的故障机理与特性研究减速箱是盾构机的重要零部件之一，是一个用来负责变速以及传递力和扭矩的行星齿轮状的装置。由于减速箱长时间的承受着盾构机本身以及来自外界的强扭矩作用，导致其很容易发生故障。减速箱主要是由箱体、轴体、齿轮、密封元件以及紧固元件等小的部分组成，而其中最容易发生故障的主要是齿轮以及轴体：（1）齿轮。齿轮常见的

4、故障一般有齿轮面部磨损严重、出现腐蚀、齿轮的齿部断裂、加工装配故障等，产生的原因一般是因为加工装配时的不正确、操作以及维修时的不当操作，除此之外，齿轮本身的材料、热处理时的工艺、运转参数等因素也会导致齿轮的故障。（2）轴承。轴承作为机械运动中最为重要的受力部件，在经过长时间的运转时，由于出现疲劳磨损或出现剥落，或是因为制作轴承的材料过差、加工装配不当、有杂物混入、出现过载现象等都会导致轴承部位出现磨损、胶合、腐蚀、变形等故障。综上可知，齿轮以及轴承发生故障的原因都可以大致归咎于混入杂物、加工装配失误、载荷过高、疲劳磨损严重、润滑效果

5、不良等原因。这些原因又可以总结为三类：第一类是疲劳磨损严重，多是由于某些零部件在经过长时间的使用过后导致的寿命完结，属于正常的消耗；第二类指的是加工装配不当引起的故障，这种情况是由于在装配减速箱的过程中出现的失误，并不属于减速箱的故障；第三类主要是包括润滑效果不良以及杂物混入等原因，主要是由于减速箱的外界环境的变化所致，属于减速箱的故障诊断的涉及范围。2.2液压系统的故障机理与特性研究在整个盾构机工作系统当中，除了刀盘旋转是电机驱动的之外，其他的驱动基本都是靠的液压驱动，因此液压系统在整个盾构机的工作系统中所起到的作用都是无比巨大的

6、。盾构机的液压系统主要是包括主推进液压系统、螺旋输送机液压系统、同步注浆泵液压系统以及管片拼装机液压系统等。一个完整的液压系统结构非常庞大，功能也极为复杂，是盾构机能够正常运作的核心系统，当液压系统出现故障的时候，会使得整个盾构机的运作停滞、瘫痪，因此，对于盾构机的液压系统的状态监测意义非凡。当液压系统内部的压力不正常时就会造成液压系统出现故障，而故障一旦发生，就很有可能导致盾构机的瘫痪，故障的主要原因主要是取决于液压系统的负载，而压力的不正常一般是因为液压油泵的进油口和出油口的反装、油泵使用时间过长导致内部泄露过大、溢流阀或是减压

7、阀失灵、液压系统其他元件损坏等原因造成。2.3主轴承的故障诊断与特性研究盾构机的主轴承是盾构机主驱动中最为精密的部件，作用是带动刀盘旋转，因此会承受极其巨大的扭矩，导致主轴承发生扭曲变形或是主轴承的润滑系统发生故障，从而导致主轴承的瘫痪。主轴承的结构运用最多的一般是三排三列滚柱式，对于润滑系统的要求非常的高，而一旦主轴承发生故障，要马上就行更换，不然就会对工程造成极大的危害。2.4主电机的故障机理与特性研究主电机是盾构机的刀盘转动的动力提供装置，一般采用直径较小但功率较大的水冷式专用电机。由于这种电机长时间的作用在盾构机的高扭矩下，

8、极易发生故障，发生故障的主要原因大概有以下几点：三相电机在运转时受到来自电网的周期力，导致三相交流电动机的定子异常，造成电磁振动，最终使得主电机发生故障；电机的转子在不平衡的情况下，会导致转动部件的质量分布变得不够均匀，很容易就产生额