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盾構機維修-常見故障及主要配件使用簡述

 二維碼 141
來源:盾構機維修網址:http://www.kudusbagus.com/h-col-134.html

目錄

一、盾構機使用中維保管理.............................................................................................. 1

1、盾構機常見故障排查思路..................................................................................... 1

2、盾構機使用常見故障及排故措施........................................................................... 2

1)刀盤刀具................................................................................................... 2

2主驅動系統.............................................................................................. 3

3推進及鉸接裝置....................................................................................... 4

4兩油三脂................................................................................................ 7

a.齒輪油系統主要故障點及預防措施..................................................... 7

b.液壓油相關故障點及預防措施............................................................ 8

c.HBW系統的主要故障點及預防措施................................................... 9

d.EP2系統的主要故障點及預防措施................................................... 10

e.盾尾油脂系統主要故障點及預防措施................................................ 10

5人閘裝置................................................................................................ 11

6)拼裝系統.................................................................................................. 12

a. 管片吊機........................................................................................ 12

b.管片小車.......................................................................................... 14

c.拼裝機............................................................................................. 14

7)渣土改良及排渣系統................................................................................ 17

8同步注漿系統......................................................................................... 18

9)液壓動力系統........................................................................................... 19

10電氣系統.............................................................................................. 20

3、海瑞克盾構機主要零配件使用說明............................................................. 21

1電氣系統......................................................................................... 21

a. MTS行程傳感器.............................................................................. 21

b. 電源............................................................................................... 22

c. 電磁流量計..................................................................................... 23

d. 享士樂計數器................................................................................. 24

e. 圖爾克轉速監控.............................................................................. 25

f. W.E.ST.放大板................................................................................. 26

g. Baumer、享士樂編碼器................................................................... 27

h. SICK安全繼電器............................................................................ 27

i. BECKHOFF模塊............................................................................. 29

j. WAGO模塊..................................................................................... 29

2液壓流體系統.................................................................................. 30

a. BoschRexroth 泵、馬達、閥組........................................................ 30

a. HAWE哈維壓力表、多路閥............................................................ 30

b.ALLWEILER螺桿泵........................................................................ 30

c. IST、固瑞克、英格索蘭、林肯氣動油脂泵...................................... 30

d. Lowara 、 Wilden隔膜泵................................................................ 30

二、技術創新................................................................................................................ 30


盾構機常見故障及主要配件使用簡述

一、盾構機使用中維保管理

1、盾構機常見故障排查思路

排故重點是找到故障點,分析問題原因,一旦故障點及原因找出后解決問題反而顯得簡單。首先詳實記錄故障現象,然后分析故障原因,再排除故障隱患,最后總結經驗舉一反三防微杜漸。以樹根狀思路逐步展開分析,以管片吊機故障為例。在現場施工過程中吊機操作手最先發現問題,比如離合片冒煙發燙,他第一反應應該是離合器沒打開,進一步會想到離合片磨損、或者整流模塊燒毀、線圈燒毀等,再次應該想到沒有及時保養、螺絲松動、缺相等等。等問題分析完畢,照本宣科去執行。故障分析思路圖如下:


對于每一個故障,維保人員先分系統梳理具體情況,詳實記錄經過及現象,然后分析排故,再反思積累經驗。


2、盾構機使用常見故障及排故措施

1)刀盤刀具

    刀盤是盾構機上的主要部件。因此有必要根據地質條件對刀盤(刀具)進行檢查。盾構始發完成后,在施工環境允許的前提條件下,有必要進行第一次刀盤(刀具)檢查。此后,則必須按規定的時間間隔進行檢查。檢查過程中,必須查看刀具是否損壞。關鍵檢查點包括格柵、攪拌棒、刀盤開口、耐磨裝置,并將檢查情況記錄于刀盤檢查單上。此外,還需要檢查定位用材料的完好性以及定位螺栓擰緊力矩。在切削刀具損壞或缺失的情況下進行推進,將會導致刀盤本體嚴重損壞。圖為廣州13號線3標上軟下硬段掘進時刀具磨損情況:


單刃滾刀磨損             中心刀磨損

(2)主驅動系統

刀盤驅動通過高強度聯接螺栓安裝在前盾上面,為刀盤提供扭矩。驅動扭矩的傳動路線為:馬達減速機小齒輪主軸承內齒圈刀盤。齒輪區有兩個密封系統:內、外密封系統負責密封齒輪箱內部油液以及對開挖倉內渣土的密封,防止渣土及灰塵進入到齒輪油箱內。主驅動、行星減速機及整臺設備內所有的減速機應按說明書規定時間更換相應的油品。行星減速機內各級是利用齒輪油的噴濺潤滑來實現各級齒輪的潤滑,使用殼牌320齒輪油。下為某臺盾構機主驅動解體檢修的照片。在拆檢中發現主驅動外密封損壞未及時更換,導致密封跑道過度磨損。

日常掘進過程中,盾構司機應關注油脂注入壓力及次數,如有異常需及時排查故障,不允許在注入量及注入壓力異常的情況下掘進,否則有損壞主驅動及主驅動密封的風險。在硬巖不建壓掘進時,要注意油脂的注入,保證油脂整環擠出,防止局部密封和潤滑不好,雜物進入主驅動。

(3)推進及鉸接裝置

推進系統主要由推進泵、控制閥組、推進油缸組成。在上位機界面可監測推進壓力、推進速度、總推力、各組的位移及壓力等數值。

推進中應盡量避免踩踏推進油缸,防止因鞋底的泥沙污染、磨損推進油缸桿。盾構施工中,應及時做好隧道內清潔,避免元器件(包含有防水功能的)因長時間浸泡造成的腐蝕和損壞。



防塵密封外翻                        鉸接油缸

主要故障點有:

某組油缸工作不穩定,主要表現為在低負載掘進過程中,某一組油缸壓力調節控制不靈敏。主要原因是推進系統的四組調速閥由同一電位控制,并且四組調速閥通過流量不可能做到完全相同。這種設計有利于推力的集中控制,四組油缸會相互影響,不會引起姿態的大幅度變動。圖為推進系統控制原理圖,通過調整控制每組油缸的電位計進而調整分區油缸的壓力;通過調整油缸速度電位計,進而調整總的推進速度。


推進油缸內泄,廣州地鐵13號線某項目為例,在正常掘進的過程中,其中19#根油缸經常存在頂不到管片的現象,且該推進組不能正常加力,壓力最多只能達到40bar左右。驗證油缸內泄的辦法是在管片拼裝模式下,通過將推進油缸頂緊管片,拆開油缸回油管路,繼續加壓伸出油缸時,由于油缸行程未改變,油缸回油口有液壓油源源不斷地流出,因此證明該油缸內泄。其中19#油缸內泄十分嚴重,在推進時所有有些基本從19#油缸內泄回到回油管,所以造成了改組油缸無力的現象。

管片拼裝模式下油缸不能動作,具體現象是推進壓力和電氣控制部分正常,但所有油缸無法動作。處理措施是用400bar壓力表在推進閥塊測量時發現,液控換向閥的控制油沒有壓力。從泵站檢查管路連接,發現在設備橋處控制油泵與輔助泵管路接錯。管路更換后故障解除。

在盾構機接近使用壽命時推進及鉸接油缸基本都會出現點蝕、劃傷、密封失效等情況,通過大修使性能恢復出廠狀態。下面是油缸修復圖:


鉸接油缸行程傳感器測試              鉸接油缸更換密封


推進油缸密封件                   推進油缸油缸桿

4兩油三脂

a.齒輪油系統主要故障點及預防措施

齒輪油系統是主驅動的主要潤滑系統。主軸承的驅動小齒輪軸承、小齒輪和三排滾子軸承通過噴濺潤滑和壓力循環潤滑來實現潤滑和冷卻。主驅動箱使用殼牌OMALA320齒輪油。故障點多在電氣方面,如果維護不當也會造成機械部件的損傷。如磁性濾芯、計數器、液位計、螺桿泵等都是易損部件。

齒輪油泵

預防措施:嚴格按照廠家指導進行維保工作,尤其是螺桿泵首次啟動油腔內必須充油,謹防干轉。

b.液壓油相關故障點及預防措施

液壓系統故障基本與液壓油污染相關,其中油品氧化變質最為典型。因油品變質而導致的液壓系統故障具體情況如下圖所示:


預防措施是:嚴把關,勤換油。

油脂系統常見故障為油脂泵不動作、漏氣、內部密封件損壞、油脂分配器和分配馬達堵塞或損壞、泵無法建立壓力等。

c.HBW系統的主要故障點及預防措施

HBW起主驅動密封作用,主要故障點是因各種原因導致的脈沖計數低于設定值,進而限制刀盤旋轉。

  處理措施:首先確定HBW脈沖計數是否為調試時設定值,如有變動,維保人員及時調整。如果沒有變動,首先觀察HBW泵是否工作正常,是否有嚴重漏氣現場;其次觀察進氣壓力是否過低而導致泵動作緩慢;再觀察泵出口壓力是否過大,管路已堵塞;最后檢查中盾部位HBW分配馬達是否正常工作,檢查有沒有堵塞和內部磨損。另外,需要注意的是油脂質量也會嚴重影響馬達分配器工作情況。


油脂內纖維較多杜塞馬達分配器

d.EP2系統的主要故障點及預防措施

EP2系統的主要故障點在多點泵、遞進式分配器方面,多因為濾芯失效導致系統內進入硬質磨粒造成摩擦副的磨損失效。


注射器                           多點泵

預防措施是:嚴格遵照油脂桶更換標準流程,勤換黃油濾芯。

e.盾尾油脂系統主要故障點及預防措施

盾尾油脂主要作用是:1.潤滑作用,盾尾和管片外壁之間的摩擦,會影響盾構的推進和損壞盾尾裝置,有效保護盾尾;2.密封作用,土層中的泥漿滲入會影響盾構的正常工作和增加施工難度。隔絕泥漿,防止泥水和泥漿的滲入,保障盾構的順利推進;3. 盾尾密封油脂對鋼絲刷和鋼結構有防銹、防腐蝕和減少磨損的效果。其主要故障點和EP2、HBW系統一樣在于泵桿損壞,原因為在更換油脂桶時,未排干凈桶內空氣,油脂泵一直處于空打的狀態,致使油脂泵溫度升高,損壞泵桿內密封。


氣動馬達                    泵桿密封

另外,氣動換向閥也是常見故障點,保持清潔,定期檢修就能保證其正常運作。


氣動換向閥

預防措施是:更換油脂時,應使用油脂泵排氣裝置徹底排氣,油脂泵工作正常后方能離開。選用油脂時,注意油脂質量,不能使用含雜質較多的油脂,避免油脂泵的非正常損壞。

(5)人閘裝置

   人閘系統主要故障點多在于操作不當導致的平衡管路堵塞,調節裝置極其精密,多因為工業氣體清潔度不夠或外部浸水等原因損壞。預防措施是:嚴格按照規范操作,勤防護。



氣動執行件                     保壓管路調節裝置


工作原理圖

6)拼裝系統

管片拼裝系統包括管片吊機、管片小車、管片拼裝機三大部分。

a.管片吊機

吊機主要故障點在于供電系統的電纜卷筒、操作手柄、起升部分,另外減速箱偶爾也會故障。電纜在長時間工作后容易斷股,卷筒內部滑環易老化,起升部分電機線圈、剎車線圈容易燒毀,整流模塊、接觸器容易燒蝕。


電纜卷筒                 操作手柄


減速箱                         離合片


接觸器和整流模塊                剎車線圈和電動機

b.管片小車

管片小車在使用過程中一定要及時沖洗底部的臟物和泥土,特別是起升架內,防止因泥土填充,導致起升架無法正常升降。維保人員應每天對管片小車進行檢查,防止過度磨損帶來的安全隱患。下圖為管片小車的主要故障形式,變形、磨損老化。最好的預防措施就是勤加保養,及時維護。


油缸桿磨損             老化                   變形

c.拼裝機

拼裝機故障點有一下幾點,依次描述如下。

紅藍缸自動泄壓下降現象,具體表現為在管片安裝機不工作一段時間后,紅/藍油缸會自動泄壓下降一段距離。首先分析故障,要確定管路及油缸內是否充滿油,在油缸里沒有油的情況下,在停機一段時間后可能會出現油缸下降的現象。其次,檢查連接紅/藍油缸的平衡閥。平衡閥是一種壓力閥,用于控制對雙向執行元件回油側的壓力。他以其設定的壓力保持回油的閉鎖(設定壓力約大于最大負載壓力的15%),并克服移動負載壓力,只有剩余壓力迫使泵推動并吸取閥內介質,才能卸荷。下圖為海瑞克盾構機拼裝機平衡閥,因內部彈簧損壞而出現該故障。


                        液壓鎖

旋轉限位器失效,管片拼裝機旋轉+/-200°,有時候在操作拼裝機旋轉時,由于傳感器失效和定位錯誤導致旋轉機構超出極限位置而致使電氣線路和液壓管路斷裂而無法操作。在這種情況下先查找旋轉編碼器失效原因(大多因操作不當或進水燒蝕,也有可能是因為限位器卡塊松解引起感應不靈敏造成。建議完善傳感器線路線槽更好地保護傳感器線路)然后恢復斷開的電氣線路和液壓管路,慢慢操作讓旋轉機構恢復到正常位置。

管片安裝機拖鏈損傷,多為清潔不到位導致,預防手段是及時清理,按保養規范保養。另外,拖鏈安裝弧形板上下不同心,會導致拖鏈內的油管在安裝時為未充油,在充油后油管變硬,如若在量管時留出的軟管過長,在充油時油管變硬發生扭曲。解決方法是校正弧形板。

管片安裝機抓舉頭斷裂,不能抓舉。原因是維修閥組時未安裝減壓閥,抓舉壓力過大扯斷抓舉頭連接絲。解決方法是恢復減壓閥,勤加保養。


拆解抓舉機構              抓舉閥組更換換向閥

管片安裝機抓舉盤無法擺動,原因是關節軸承外緣較臟,配合過緊,解決方法是用清洗劑清洗了關節軸承外緣,恢復擺動動作。

管片安裝機不能轉動原因是抓取頭壓力未抓緊報警,解決方法是適當調整壓力繼電器報警值到正常范圍。

拼裝機其他非常規故障如下圖示,總體預防措施有:1、保持清潔;設備越臟則人越不愿意去維修,長期下去機況將會越來越差,腐蝕越來越歷害,以至重要的部位無法檢查,也不愿去檢查。正常使用過程中一定要及時沖洗底部的臟物和泥土,并且管路一定要綁好防止拉斷。2、每天給需要潤滑的部位加注潤滑脂。3、定期檢查和調整同步齒輪馬達的工作情況。


7)渣土改良及排渣系統

常見故障為螺桿泵定子和轉子磨損、腐蝕,需要掌握正確的使用和維保方法。另外一個常見故障為流量異常,多為馬達開關活動不暢或者是流量計異常。


馬達開關內部結構                  螺桿泵更換定子


馬達開關彈簧閥卡組                  泡沫發生器堵塞

隔膜泵常見故障為換向閥進水發卡、隔膜片磨損、中軸斷裂等,多與盾尾清理不及時,吸取泥污較多有關。預防關鍵在于嚴格按規范施工。

(8)同步注漿系統

注漿系統常見問題為注漿管堵塞、注漿壓力傳感器故障,砂漿罐軸端漏漿等。處理措施是更換新配件,盡職盡責認真維保。

更換柱塞及其配套部件


9)液壓動力系統

盾構液壓系統主要包括主驅動液壓系統、推進液壓系統、管片安裝液壓系統、螺旋輸送機液壓系統、注漿液壓系統、輔助液壓系統。設備在運轉過程中要經常檢查:油箱油位和溫度;管路是否破損;泵、馬達溫度和運轉的聲音;泵、馬達、閥、油管、冷卻器、壓力表等液壓元件否有漏油現象。系統防護方面要做好下面幾點:拆機前要為管路做好標識;卸管路前一定要將壓力釋放完全;清潔管路接頭,并用堵板和堵頭進行封堵;管路拆除后應進行相應的固定。

當液壓系統運行長時間后,由于液壓油內雜質增多,會出現堵塞過濾器的現象,上位機報警界面會提示出現在哪個位置,以便維保人員及時處理。畢竟液壓系統故障十之八九與有污染相關。

預防措施是參考盾構機操作說明書,更換油液和加強日常維保。

(10)電氣系統

電氣系統主要包括:高壓電纜、電纜卷筒、高壓開關柜、變壓器、配電柜以及主機控制系統、地面監控系統等。需要做好以下防護工作:

拆機時應避免線纜拖拽導致線纜標示脫落;對于標示松動的線纜應及時用電工膠帶或者透明膠帶緊固;對于標示缺失的線纜,拆機前根據接線位置重新標示;拆除線纜時,禁止隨意截斷電纜,應保證其完整性。線纜接頭應用自封袋和透明膠帶封裝,防止雨水侵入;拆機時應對關鍵部位進行防護。例如油變、動力柜、變頻柜、泵站電機、盾體內電機、傳感器、編碼器其及其配電柜等元件的防護。

   主要故障點多為元器件的老化、損壞,預防措施是定期檢測,及時更換。

3、海瑞克盾構機主要零配件使用說明

(1)電氣系統

a.MTS行程傳感器

海瑞克盾構機鉸接及推進油缸行程傳感器型號、安裝、調試及工作原理詳細情況如下圖所示:


磁致伸縮技術工作原理


b.電源

盾構機工控電源多使用普爾世、菲尼克斯、穆爾、j-schneider等,中鐵裝備慣用臺灣明緯。具體型號見下圖:


品牌官網:普爾世http://www.pulspower.com/cn

菲尼克斯  https://www.phoenixcontact.com/online/portal/pc

穆爾       http://www.murrelektronik.com.cn/

j-schneider  https://www.j-schneider.de/

明緯       http://www.china-meanwell.com/

c.電磁流量計

電磁流量計在泡沫、膨潤土系統均有應用,中鐵裝備海瑞克多用恩德斯豪斯品牌產品,其官方網址為https://www.cn.endress.com/zh。使用前根據《操作手冊》按需設定參數,具體操作見《操作手冊》。

d.享士樂計數器

注漿系統、齒輪油系統、HBW系統等計數裝置均有享士樂的使用,例如齒輪油732雙向多功能計數器,其具體型號、電子計數器連線示意、連接方法、編程方式等詳見下圖:

計數器                           電子計數器連線圖例


e.圖爾克轉速監控

    我公司盾構機刀盤及螺旋輸送機轉速監控裝置使用IM21-14-CDTRI圖爾克轉速監控器,在使用之前需要設定參數。官網:http://www.turck.us/en/。在設參數時既可以用數據線連接電腦設置,也可以用監控器自帶按鈕輸入。具體型號、數據線、產品接線示意圖、調試軟件、調試菜單結構圖、接線端子定義、參數含義及設定方法詳見下圖:

f.W.E.ST.放大板

放大板用于刀盤、螺機轉速,推進拼裝、注漿機液壓系統的比例閥調節。其官網為:http://www.w-e-st.de/en/home。具體型號、參數設置詳見下圖:

放大板                            數據線


調試軟件

g.Baumer、享士樂編碼器  

拼裝機旋轉限位多用絕對值編碼器,部分中鐵裝備盾構機中心回旋也使用編碼器來直觀讀取回轉角度。享士樂編碼器技術手冊如下:

h.SICK安全繼電器

SICK安全繼電器在海瑞克盾構機有著廣泛的應用,拿S-814為例詳述其具體應用情況:

實物圖                         程序使用示意圖

項目建立

組態

i.BECKHOFF模塊

倍福模塊是實現盾構機現場自動化控制的基礎元件,其公司致力于為客戶實現基于 PC 控制技術的開放式自動化系統,需要我們認真學習。官網:http://www.beckhoff.com.cn/。


使用案例圖

j.WAGO模塊


WAGO公司作為自動化和電氣連接領域長期的開拓者,擁有著十分廣泛的產品范圍及出色的產品性能。在盾構機上有著重要的應用,比如齒輪油計數器模塊、行程傳感數據轉換模塊等。其官網為http://www.wago.com.cn/。


實物圖                         產品線

(2)液壓流體系統

a.BoschRexroth 泵、馬達、閥組

http://www.rexroth-sh.cn/。

a.HAWE哈維壓力表、多路閥

http://www.hawe.sh.cn/。

b.ALLWEILER螺桿泵

http://www.allweiler.com/16001/Home/awr_start.。

c.IST、固瑞克、英格索蘭、林肯氣動油脂泵

   http://www.istpumpen.com/、http://www.graco.com/cn/zh.html、http://www.lincolnindustrial.de、http://www.lincolnindustrial.de/。

d.Lowara、 Wilden隔膜泵

http://www.lowara.com/ http://www.psgdover.com/en/wilden/。

二、技術創新

技術創新主要為設備使用過程過的小改小革,根據創新力度大小分增設、改進、優化三個部分。

增設部分:增設常見電氣故障自我診斷系統,目前為止盾構機能夠做到準確提示故障點,但不夠智能,僅僅提供故障點,不具備分析能力,不能自我修復。我們將盾構機PDV(上位機)與外網互通并建立大數據庫,每發生一次故障將具體原因、解決辦法、使用工具、修復時間、修復人力等信息錄入,等下次故障發生時機器能夠從數據庫調用記錄,作為自我診斷的基礎依據,等數據足夠準確缺龐大后,盾構機便具備排故智能化的能力。增設流體液壓故障預警系統、油脂自動填裝系統、核心部位油脂壓力流量監控系統,增設土倉土壓與螺旋輸送機的PID控制系統,實現螺旋機自動控制,在既定土壓下精準控制出土量,有效防止地表沉降。

改進部分:改進循環冷卻技術,目前流行的水冷形式在全斷面硬巖掘進中因散熱而待機的時間較長,可增加熱交換器工作面積或者進行二次熱交換來提高冷卻效率。另外改進了人倉通訊系統,改造了拼裝機遙控系統改造。

優化部分:優化了遠程監控及遠程控制系統,建立了大數據云平臺,實現全局盾構機互聯互助;優化了渣土改良系統,改善渣土和易性,減小磨損提高效率。

編輯:上海豐悅物流盾構機維修?公司