大直径盾构机维修保养与配件管理.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 118 大直径盾构机维修保养与配件管理 梅荣东 中铁隧道股份有限公司，河南 郑州 450001 摘要：摘要：随着社会经济的不断发展，城市化进程的日益推进，城市工程项目的数量不断增多，在地面建筑以及地下交通工程中，均需要盾构机辅助施工，这就需要施工单位，掌握盾构机正确的使用方式，并做好维修保养与配件管理工作，确保盾构机的运行具备稳定性和可靠性。本文详细分析了大直径盾构机的保养方式后，通过实例分析的方式，阐述了盾构机可能会出现故障，并提出了配件管理手段，其中涵盖了建立健全采购机制、科学管理配件库存以及严格管控施工现场等，旨在提升大直径盾构机维修保养与配件管理的质量和效率，以期为相关人员提供参考和借鉴。关键词：关键词：盾构机；维修保养；配件管理 中图分类号：中图分类号：TH17 0 引言 盾构法的优势较多，如安全性高，可靠性强等，因此其在工程项目中得到了广泛的应用，尤其是在地下交通工程中，已经成为施工单位首选的技术。但盾构机的成本较高，在实际应用过程中，受内外部等多种因素的影响，容易出现故障，不仅会影响到工程的顺利推进，还会给施工单位造成难以挽回的经济损失。基于此，需要重视盾构机的维修保养和配件管理工作，结合盾构机的特点，制定有针对性的运维手段，将故障的发生概率控制在最小范围内，助推工程项目的高质量、高效率竣工成为现实。1 盾构机的维修保养方式 1.1 日常结合定期保养 这种保养方式指的是将日常保养与定期维修有机结合。在工程的日常施工中，应对盾构机的实际运行情况，展开密切的关注，以便于及时发现异常问题，并采取相应的措施解决问题，做到真正意义上的及时发现问题并解决问题，降低故障对工程的不良影响。在日常保养中，若发现盾构机的运行状态存在问题，可采取停机维修的方式，全面彻底的解决问题。与此同时，施工单位还要建立完善系统的维修保养制度，确保各项维修手段能够落到实处，以延长设备的使用年限，促使其运行质量和效率进一步升高1。1.2 集中结合强制保养 为更加全面地掌握盾构机的运行状态，可采取集中时间强制保养的运维方式。在开展盾构机的集中保养作业时，要硬性规定，强制要求盾构机所有的系统都要在规定时间内，进行全方位的检查，在制定集中保养计划时，要基于工程项目的现实需求，如每环或每班检查、每周、每月检查等，通常情况下，盾构机的强制保养周期要保持在 30d 左右，通过集中化的强制保养模式，可及时排查出潜在的故障隐患。为增强集中保养手段的实效性，避免其流于形式，要构建严格的责任机制，将集中强制保养的责任落实到个人，并在保养作业结束后，做好验收工作，防止保养人员之间出现互相推诿，不作为的情况。此外，还需利用好每次盾构机停机时间，组织维保人员开展盾构机保养作业。1.3 全面结合重点保养 全面检查与重点排查的养护手段，需要由项目机械总工牵头，每月组织一次设备全面排查。在排查过程中，要重点检查主驱动系统、液压系统，两大系统的油液污染，是导致盾构机出现故障的重要原因之一。因此每月需对油液进行检测分析。同时，应特别注意油液的跑冒滴漏问题，在检查漏油问题的过程中，要先对管路的接头位置加以检测，接头地带是主要的漏油点。在解决漏油问题时，要优先采取停机保养手段。对于液压系统的故障问题，要先将阀门关闭，再维修故障部位。2 盾构机故障处理措施 中国科技期刊数据库 工业 A 119 穗莞深城际琶洲支线项目，位于广州市海珠区，其中琶贝区间采用一台大直径泥水平衡盾构机施工，开挖直径为 13.65m，管片外径为 13.1m。该盾构机型号为 S985，主要由刀盘、主驱动、盾体、5 节后配套拖车等组成，具体参数见表 1。表 1 S985 盾构机设备参数 序号 S985 盾构机 设备参数 1 总长/m 137 2 刀盘直径/m 13.65 3 装机功率/kW 10380 4 最大工作压力/bar 10 5 总推力/kN 224310 6 额定扭矩/kNm 23289 7 最大扭矩/kNm 34933 8 最大推进速度 mm/min 40 9 最大刀盘转速 r/min 3.2 10 主机长/m 13.5 盾构机故障，可分为三种，即电气故障、机械故障以及液压故障。本文结合 S985 盾构机故障的实际案例，分析了故障产生的原因，并制定了行之有效的解决方法。2.1 故障案例 1 在该地下交通工程的施工过程中，当盾构机推到-3 环时，启动泥水循环系统时，发现泥浆冲刷泵 P0.2泵无流量，各个按钮指示灯显示正常，其余各管路有流量显示。随后操作人员停止循环，判断进浆管路出现故障。P0.2 泵前有一 DN300 的手动板阀与 DN300 的液压球阀。经维修人员排查手动板阀为打开状态。单独测试液压球阀状态，操作人员点击开启按钮后，液压球阀无动作。在检查盾构机故障的过程中，检查流程为电控信号液压阀组电气系统液压管路。盾构机常见的电气故障（见表 2），经过对设备电控信号检查后，发现主机室的操作按钮、继电器、wogo 模块在得到指令后均动作正常，检查液压控制阀组上电磁阀得电情况正常，证明电气部分正常。在检查液压系统的过程中，主要是核验油缸管路与控制阀组，经过测试液压控制阀组的油压，管路上的球阀开闭情况，未发现异常情况。为加快故障排除速度，维保人员将液压球阀的工况与原理图实行综合对比后发现，由液压控制阀组引出的一进一回的两条油管装反，导致液压油流向不正确。本次液压球阀无动作的原因就在于，在组装盾构机的过程中，装机人员将液压管路装反，导致在操作时，液压球阀无任何动作，随后经过调换管路，V25液压球阀动作恢复正常。表 2 盾构机常见电气故障 序号 故障类型 故障原因 1 动作模块锁定 因启动条件未满足，保护程序自动开启 2 动作模块报警 误触限制参数 3 动作模块错误 传感器参数反馈错误、原始参数错误 4 电气元件受损 短路、过载 5 固定程序紊乱 断电、模块短路 6 动作模块不受控制 信号不良、通讯不畅 针对 V25 液压球阀的故障问题，可重新调换安装进出油管，促使盾构机恢复正常的运行状态，同时也要密切关注除液压系统外的其他流体系统，一旦发现流量或者脉冲数异常，及时排查管路是否存在问题。2.2 故障案例 2 在该项目盾构机掘进施工期间，当盾构掘进至2000 环时，发现 12 号减速机位置出现漏水情况，经检查后可明确漏水位置在主轴承驱动箱，因此可得出结论，主轴承驱动箱齿轮油存在故障问题，通过对故障原因进行科学合理的分析可知，有水进入到驱动箱中，驱动箱底部呈白色乳化状态。在处理主轴承驱动箱齿轮油的故障问题时，要先对冷却水管、油位装置展开系统的核验，明确水的来源是外部还是内部，经核验可明确驱动箱中的水较清澈未携带泥沙，并非由掌子面渗入，可以确定主驱动内、外密封无问题。随后排查内循环水箱进行检查，发现水箱被齿轮油污染。由此可确定驱动箱中的水来自内循环冷却系统。经维修人员分析，内循环冷却系统与齿轮油系统存在的联系点为齿轮油泵前的热交换器，可判断热交换器的金属板片被击穿导致冷却水进入驱动箱。维修人员基于实际的渗透情况，制定了解决方案，及科学的拆掉故障的热交换器，并将污染的驱动箱内齿轮油放出并反复清洗驱动箱，随后再重新更换新齿轮油，主驱动试运行后重新取油进行检测，检测结果合格。同时，同样的将内循环水排出，并清洗水箱及管路，并重新添加专用内循环水。热交换器经拆解更换损坏的金属板片后恢复使用，最终解决渗水问题。2.3 故障案例 3 在该项目盾构机掘进施工期间，管片吊机在吊运管片过程中，出现物料吊机、管片吊具上下钩、管片吊机行走均无动作，在复位遥控器后，重启管片吊机中国科技期刊数据库 工业 A 120 电源等动作后，吊机各动作均无反应。在管片吊机故障排除时，首先检查遥控器内部线路、天线等是否正常，经维修人员核验，遥控器无故障。随后测试电控柜内遥控器接收盒与 PLC 模块信号接收情况，经过测试，发现接收盒内信号接收正常，PLC 模块信号灯未亮。检查 PLC 反馈线路与 PLC 模块，均未发现异响。维修人员查看管片吊机图纸与电控柜内线路走向，测试接收盒内信号指示灯的控制电路板线路电压，发现无电压。经判断是因为无控制电源导致信号接收异常。通过线号找到控制线路中，电源下的继电器 13-19-K5 测试未正常动作，短接 13-19k5 继电器后，使用遥控器测试所有动作恢复正常。维修人员判断13-9k5继电器上端控制线圈线路存在断路导致继电器无法正常工作，随后检查上端断路器 15-1Q2，发现断路器的常开点 13,14 号点断路，随后尝试短接15-1Q2 的常开点 13、14 号点，经测试管片吊机动作正常，由此可判断本次故障是由15-1Q2断路器损坏引起，取消短接点，更换备用 15-1Q2 断路器后，管片吊机物料钩、管片吊具上下钩，管片吊机行走动作恢复正常。在盾构机排除故障时，需不断对线路中各个元器件进行测试，同时结合原理图，找出故障原因，解决故障问题。2.4 维修与保养要点 大直径盾构机的维修保养要时刻秉持“养修并重，预防为主”的工作原则，通过对盾构机故障问题的分析可知，造成设备故障的原因较多，需要维修人员完善维修保养机制，为运维工作的有序开展，提供坚实的制度保障。在构建盾构机的维修、保养体系时，可从以下几方面入手：其一，对于新始发的盾构机，要实施试运行，即当盾构机首次推进 120m 后，要对设备展开系统的检查好，并更换刀盘齿轮油以及液压系统的过滤器，在掘进过程中，要制定定期检查表，定期检查设备，明确检查频次，对表内项目进行强制性检查，并做好故障识别，确保能够排查出首次负荷试验的故障，减少非必要的损失。其二，施工单位要构建严格的考核培训机制，施工过程坚持以老带新，确保设备的操作人员、维修人员专业能力达标，避免因人为失误，加大设备的故障几率，与此同时，施工人员以及维修人员要规范自身的工作行为，严禁随意拆除设备上的零部件，如电气控制元件、传感器等。其三，在开展盾构机的维修作业前，要对设备当前运行状态加以检测，当设备停止运行处于安全的状态时，可实施维修作业。对于电气系统的维修作业，要先切断电器的开关，并设置明显的警告标识，如严禁合闸等。3 大直径盾构机配件管理手段 3.1 科学制定采购方案 配件是盾构机维修作业的关键，为延长设备的使用年限，确保更换完配件后，设备能够安全稳定运行，需要做好配件的管理工作，防止因配件管理不当，使得其性能下降，无法发挥出应有的作用和价值。在开展盾构机配件的采购作业前，要制定合理的采购清单以及科学方案。盾构机配件主要分为两种，第一种是价格昂贵、生产时间长且不易损坏的配件，第二种是容易损坏，且需要定期更换的配件。在采购第一种配件时，要核验要生产商的资质和信誉，无问题后，可与生产商展开长期合作，为提升采购资金的利用效率以及压降现场配件库存，尽量与供应商沟通将配件暂存在厂内，若对这类配件有需要，可通过快运的方式运输到施工现场。第二种配件有继电器以及液压系统的滤芯等，这类配件是消耗件，使用需求较大，可根据设备的运行状态，储存一定量到施工场地。在编制采购方案时，可结合表 3。表 3 盾构机配件采购清单 序号 盾构机 配件 1 液压系统 密封圈、液压管接头、液压管、滤芯 2 机械系统 管片小车衬靴板、推进油缸衬靴板、泥浆软管、闸阀 3 电气系统 保险、电磁阀线圈、传感器、继电器 3.2 加强配件库存管理 在盾构机配件的库存管理中，要遵循规范性、有序性的管理原则，配件的种类不同，存放方式也应有所不同，因此，要基于配件的类型和特征分类存放，并将配件的名称以及规格型号等，清晰的标记在配件上。管理人员要详细记录配件的入库、出库信息，每月形成配件动态，可以借助信息技术，构建信息化管理系统，实现超市化管理，将配件的数量、编号以及成本费用等，统一录入到信息系统中，通过现代化的管理模式，强化盾构机配件的管理效果，为盾构机的稳定运行夯实基础4。中国科技期刊数据库 工业 A 121 3.3 全面管控施工现场 大直径盾构机的部分配件较为特殊，因此货源较少，这意味着配件的价格较高，因此配件的养护管理工作，起着至关重要的作用。在工程的施工过程中，配件多存于施工现场，需要根据相应的维保要求，加强现场管理。经权威调查研究表明，盾构机配件的运行环境，对配件的使用寿命，起着决定性作用，对此，要打造良好的施工环境，建立盾构机标准化，提升盾构机文明形象，减少外部因素对设备的影响，从而延长配件的使用年限。4 结论 综上所述，在大直径盾构机的维修保养与配件管理工作中，要提升对日常维护保养的重视程度，遵循“养修并重，预防为主”的原则，对盾构机及相关配件，建立标准化管理体系，展开动态化管控，通过精细化的管理模式，提高整体管理水平，助力于盾构机的高效率运行。参考文献 1廖涵.盾构设备维修保养与配件管理措施J.工程建设与设计,2021(13):225-227.2杜琦.盾构的维修保养与配件管理分析J.建材与装饰,2020(08):238-239.3周洋,肖鹏飞,冯志耀,等.盾构机穿越地下连续墙引 起 既 有 车 站 振 动 的 实 测 与 分 析 J.森 林 工程,2023,39(03):161-171.4周胜利.基于 ARX-FCM 的盾构机液压推进系统故障诊断方法J.液压与气动,2023,47(04):165-174.5李力.盾构机的维修保养与配件管理J.商品与质量,2017,40(30):11.