浅谈盾构掘进机液压系统维护保养和故障诊断

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1、浅谈盾构掘进机液压系统维护保养及故障诊断李金鑫张东清摘要随着隧道施工技术的发展，隧道掘进设备应运而生。发展至今，已经形成涵盖敞开式掘进机、复合式土压平衡式盾构机（EPB）、硬岩掘进机（TBM）等多个类别，直径从几米到十几米不等，且出现了可以完成非圆形开挖面的特种盾构。盾构机良好的工作性能离不开高效的工作系统。盾构机大多采用液压驱动系统，拥有一套完善、高效的液压系统，是盾构机正常掘进的基本动力。通过合理、规范、及时的维护和保养，确保液压设备正常运行，成了盾构施工中的一项重要工作。本文对盾构机液压系统的维护保养和故障判断进行简要的阐述，

2、希望为初学者提供一个简单的概念化指引和借鉴。关键词盾构机液压系统维护保养1介质清洁度现行的盾构液压设备采用液压油作为传动介质，油液的污染是导致液压系统出现故障的主要原因，它造成的元件故障占系统总故障率的70％～80％,它给设备造成的危害是严重的。实践证明：提高系统的油液清洁度是提高系统工作可靠性的重要途径，必须认真对待。1.1污染物的来源及危害液压系统中的污染物，主要指在油液中对系统可靠性以及元件寿命有害的各类物质。主要有以下几类：固体颗粒、水、空气、化学物质、微生物和能量污染物。不同的污染物会给系统造成不同程度的危害。固体污染物主

3、要包括：在制造过程中残留的切屑、焊渣、型砂等，从外界侵入的尘埃和机械杂质，工作中产生的磨屑、铁锈、油液氧化以及分解产生的沉淀物，这些污染物会加速元件磨损、影响元件性能、缩短其寿命，卡住运动副、划伤元件内表面引起内泄漏的增大并降低系统工作压力、使运动件动作不灵活。水主要是通过油箱内部凝结和冷却器内部漏水侵入系统，油液中的水会腐蚀金属表面，加速油液的氧化变质，并与添加剂作用产生胶质导致阀芯卡塞以及过滤器堵塞。空气主要通过油箱或低压区泄露部位侵入系统，空气会降低油液体积弹性模量，使系统响应缓慢并失去刚度，引起气蚀致使油液氧化变质，润滑性降

4、低。化学污染物主要包括：制造过程中残留、维修时侵入、工作中生成的各种溶剂、表面活性化合物、油液气化和分解产物。这些物质会与水反应形成酸类物质腐蚀金属表面。微生物会在含水液压油中生存并繁殖，并引起油液变质、劣化，降低润滑性，加速腐蚀。能量污染主要包括：由系统或环境引起的热能、静电、磁场，会使油液粘度降低，泄露增加，加速油液分解变质。1.2控制污染物的措施针对各种污染物的来源采取相应的防护措施很有必要，对系统残留物主要以预防为主，生成的污染物主要靠系统布置的过滤器进行控制。见图1、图2。图1液压油箱去毛刺并清洗干净图2液压阀组装配前彻底

5、清洗针对残留污染物，可采取加强各工作元件生产完成后的彻底清洗，清洗后要做好防尘，装配前再次认真清洗；装配前对液压油箱、管路、接头等彻底清洗，并进行必要的防尘处理。试运行之前进行系统冲洗。见图3、图4、图5。图3装配前除毛刺图4装配前清洁、除尘图5装配前做防尘保护针对侵入污染物，在油桶向油箱加油前，清除油桶封口周围污物，加油过程或从油箱向油桶中放油时都要经过过滤装置，通常采用滤油小车对其进行过滤。要确保油箱除呼吸孔外其它部位的有效密封，经常检查油箱各接口是否存在渗漏。油箱呼吸孔装有空气过滤器，并确保过滤精度满足通气量需求和有效防止空气

6、固体颗粒污染物进入系统的双重要求。泵站各泵吸油口要低于油箱液位最低液位适当距离，以防泵吸入空气，确保负压区和吸油管接口处气密性。冷却器选用正规厂家，确保热交换能力和密封性能，防止水侵入系统。最后，在维修时，务必做到规范、清洁。见图6、图7。图6油箱呼吸孔前加装过滤器图7加、放油采用滤油机对于生成污染物，可采取在系统的适当部位设置具有一定过滤精度和纳污容量的过滤器，并在使用过程中关注设备报警信息，根据报警信息更换滤芯。泵站采用开式布局，尽可能增加与环境接触面积，利用洞内通风设施降低环境温度，并设置热交换能力较强的水油热交换器对油液进行

7、冷却，使液压油的温度维持在30～50℃的较理想状态。单靠系统无法完成净化时可采用便携式过滤装置（例如滤油小车）进行系统外过滤。定期取油样进行检测，确定超标污染物品类，并针对其可能造成的原因进行控制。若油液内的污染物严重超标，则可考虑更换新的液压油，并对油箱进行彻底清洗。见图8、图9、图10。图8磁性过滤器滤芯图9带压差开关过滤器图10液压油过滤冷却系统1.3油液的过滤要尽量防止外界污染物侵入油液，并对系统残留和生成污染物进行强制性清除，其主要方法是采用安装过滤器进行清除。过滤器可根据系统和元件的实际需求以及整机布局和工艺性合理分配在

8、不同位置，如泵吸口、控制阀进口、回油管路、压力油管路等。选择过滤器，主要需要考虑以下几个方面：过滤精度应保证系统油液经过滤后能达到所需的污染度等级；油液通过过滤器所产生的压力损失应尽可能小；过滤器应具有一定纳污容量，防止频繁更换滤芯。