盾构机主轴承润滑系统故障处理
2013-04-01
王宝佳
（中铁电气化局集团西安铁路工程有限公司）
（中铁电气化局集团西安铁路工程有限公司）
摘 要：通过对用于西安地铁一号线TJSG-9标的中铁6号盾构机，主轴承润滑系统工作原理及施工中故障处理的详细阐述，介绍盾构机日常维修保养的一般方法及处理盾构机液压、流体系统故障的分析思路，为相关工程作业人员提供了一种处理盾构机设备故障的参考方法。
关键词：盾构机；润滑系统；液压；流体；故障处理
随着城市轨道交通的高速发展，地铁施工成为工程建设单位关注的焦点。盾构施工作为地铁隧道施工的一种方法，因其对人民群众的日常生活影响Z小、施工人员劳动强度低、安全性高而备受各施工单位青睐。至今中铁股份公司及中铁建股份公司两大国营企业下属的数十家工程单位近七成已具备丰富的盾构施工经验，暂未进入盾构施工领域的单位正在进行盾构施工上马的各项准备工作。用于盾构施工的大型设备（盾构机）是一种集光、机、电、液一体化的机电产品，怎样保证其高性能、高效率地运转，发挥它的优越性能，正是盾构机操作及维保工作人员研究的主要项目。中铁电气化局从2009年开始进行了盾构施工上马的精心准备，2010年9月16日中铁电气化局用于西安地铁一号线TJSG-9标的首台盾构机经朝阳门站始发向西掘进，从此拉开了中铁电气化局盾构施工的大幕。现结合用于西安地铁一号线TJSG-9标左线的中铁六号盾构机主轴承润滑油脂系统故障处理实例，介绍主轴承润滑油脂系统的工作原理及其故障的排除方法，提供一种盾构机液压、流体系统故障排除的思路和方法，以做技术交流。
1 主轴承润滑油脂系统工作原理
欲快速准确地处理机械设备故障，特备是盾构机这种集光、机、电、液一体化的机电产品，首先需要维保工作人员根据故障现象结合发生故障系统的工作原理，分析造成故障的可能原因，然后从分析判断的各种原因入手由简单到复杂逐一排查直至问题解决。为了避免维修工作中盲目地拆卸元器件造成次生故障，从系统的工作原理及故障现象入手无疑是一种科学的维修方法。
现就用于西安地铁一号线TJSG-9标的中铁6号盾构机主轴承润滑系统管线连接原理简图、元件事物图及系统工作原理框图，详细介绍主轴承润滑系统的工作原理，为该系统故障排除提供理论依据。
主轴承密封系统的工作原理如图1所示，因油脂泵及多点泵不是本文叙述的重点故未给出详细图示。本系统由两大职能部分组成：，在工业空气系统压力充足的前提条件下，位于30L多点泵油脂桶9上的超音波传感器给出液位低信号，气动电磁阀1、电磁阀7分别得电，工业空气经气动三联件2、单向阀3进入油脂泵，油脂泵工作将盾构机后配套台车上油脂桶内的润滑油脂泵送出，经位于盾体内的电磁阀7、过滤器8进入30L储存润滑油脂的油脂桶内，在未出现供油中断的情况下待出现高液位信号后阀1和7断电复位供油终止。第二，盾构机工作时开启多点泵驱动电机10,30L储存润滑油脂桶内的油脂经多点泵泵体上的多个出口（图中未表示出）分别润滑盾构机需润滑的部分。
图2是中铁6号盾构机主轴承密封系统油脂泵和多点泵的实物图片。
关键词：盾构机；润滑系统；液压；流体；故障处理
随着城市轨道交通的高速发展，地铁施工成为工程建设单位关注的焦点。盾构施工作为地铁隧道施工的一种方法，因其对人民群众的日常生活影响Z小、施工人员劳动强度低、安全性高而备受各施工单位青睐。至今中铁股份公司及中铁建股份公司两大国营企业下属的数十家工程单位近七成已具备丰富的盾构施工经验，暂未进入盾构施工领域的单位正在进行盾构施工上马的各项准备工作。用于盾构施工的大型设备（盾构机）是一种集光、机、电、液一体化的机电产品，怎样保证其高性能、高效率地运转，发挥它的优越性能，正是盾构机操作及维保工作人员研究的主要项目。中铁电气化局从2009年开始进行了盾构施工上马的精心准备，2010年9月16日中铁电气化局用于西安地铁一号线TJSG-9标的首台盾构机经朝阳门站始发向西掘进，从此拉开了中铁电气化局盾构施工的大幕。现结合用于西安地铁一号线TJSG-9标左线的中铁六号盾构机主轴承润滑油脂系统故障处理实例，介绍主轴承润滑油脂系统的工作原理及其故障的排除方法，提供一种盾构机液压、流体系统故障排除的思路和方法，以做技术交流。
1 主轴承润滑油脂系统工作原理
欲快速准确地处理机械设备故障，特备是盾构机这种集光、机、电、液一体化的机电产品，首先需要维保工作人员根据故障现象结合发生故障系统的工作原理，分析造成故障的可能原因，然后从分析判断的各种原因入手由简单到复杂逐一排查直至问题解决。为了避免维修工作中盲目地拆卸元器件造成次生故障，从系统的工作原理及故障现象入手无疑是一种科学的维修方法。
现就用于西安地铁一号线TJSG-9标的中铁6号盾构机主轴承润滑系统管线连接原理简图、元件事物图及系统工作原理框图，详细介绍主轴承润滑系统的工作原理，为该系统故障排除提供理论依据。
主轴承密封系统的工作原理如图1所示，因油脂泵及多点泵不是本文叙述的重点故未给出详细图示。本系统由两大职能部分组成：，在工业空气系统压力充足的前提条件下，位于30L多点泵油脂桶9上的超音波传感器给出液位低信号，气动电磁阀1、电磁阀7分别得电，工业空气经气动三联件2、单向阀3进入油脂泵，油脂泵工作将盾构机后配套台车上油脂桶内的润滑油脂泵送出，经位于盾体内的电磁阀7、过滤器8进入30L储存润滑油脂的油脂桶内，在未出现供油中断的情况下待出现高液位信号后阀1和7断电复位供油终止。第二，盾构机工作时开启多点泵驱动电机10,30L储存润滑油脂桶内的油脂经多点泵泵体上的多个出口（图中未表示出）分别润滑盾构机需润滑的部分。
图2是中铁6号盾构机主轴承密封系统油脂泵和多点泵的实物图片。
主轴承密封系统工作及各电磁阀的开启都由PLC程序控制，其工作机理如图3所示。
值得注意的是：主轴承密封系统在供油的过程中如有中断，主要是台车油脂泵压力猛然升高或人为处于“维修”工作状态气动电磁阀将关闭，电磁阀7依然开启，正常后人为施加一低液位信号（翻开30L油脂桶盖后关闭），气动电磁阀开启至出现满信号后各阀关闭。总结起来主轴承密封系统在正常情况下，低液位信号供油、高液位信号停止供油，掌握这一原理便于维保工作人员调试主轴承密封系统，亦可判断是否彻底处理故障。
2 故障及处理方法
用于西安市地铁一号线TJSG-9标左线的中铁6号盾构机，在施工过程中润滑油脂系统多次出现故障。因其直接关系到主轴承的润滑及密封，影响着主轴承的使用寿命，厂家设计该系统时添加了连锁设计，及30L油脂桶内油脂不足时（低液位），多点泵无法开启，盾构机与之相关的系统无法开启不能正常施工。现就施工过程中润滑油脂系统的故障现象及处理方法作详细阐述：
2.1 故障一
多点油脂泵液位传感器损坏导致油脂系统无法向油脂桶自动供油脂，油脂桶内油脂用完后不会出现报警，长期在此状态下工作会损坏各需润滑系统元件影响盾构机使用寿命。
处理方法：盾构机分块调试时发现该问题，应是装机时紧固螺栓的工作人员无意中踩坏。检查发现液位传感器线路全部断开，需拆卸作锡焊处理。为不影响施工进度，处理传感器期间维保人员采用人为分别给“低液位”和“高液位”信号实现润滑油脂由台车向盾体内30L油脂桶内供润滑油脂，并派专人定时检查油脂液位情况，在低液位时给电信号供油脂至满后再给一电信号停止供油脂或将台车油脂泵工位选择开关拨到维修档位及时停止供油，人为实现系统设计的功能。传感器线路接好后油脂润滑系统正常工作。
2.2 故障二
多点泵启动指示灯闪烁，与润滑油脂系统有连锁的各系统无法工作，盾构机不能继续掘进。
处理方法：多点泵启动指示灯闪烁的原因分别有：多点泵电机主线路漏电开关跳闸；盾体多点泵油脂桶低液位报警。维保人员检查发现：多点泵电机主线路漏电开关未跳闸；盾体油脂桶内油脂液位低。按照系统设计，正常情况下，出现低液位报警信号后润滑油脂供给系统会立即向多点泵油脂桶内供油，低液位信号消失即无报警，待油脂桶满的高液位信号出现供油停止。事发时故障现象如下：如图1所示，气动电磁阀1及电磁阀7指示灯亮，压力表6呈现高压，油脂泵停止工作，打开手动球阀5泄压后关闭，油脂泵4工作待压力上升到一定程度停止工作。阀1和阀7呈开启指示，多点泵油脂桶内油脂少。由以上现象可以判断故障二是由于油脂泵出口至多点泵油脂桶入口处中间管路或元件堵塞造成无法实现润滑油脂系统自动供油的功能。因台车至盾体内阀7之间的管路采用了2寸和1寸高压油管，其堵塞的可能性很小，那么堵塞点就会出现在电磁阀7和过滤器8，拆卸过滤器8给低液位信号系统正常供油。维保人员拆卸下滤芯发现两层铜滤网堵塞严重，滤网间隙被铁屑和硬油脂填充，彻底清洗滤芯后装入原位，经调试系统正常工作。
2.3 故障三
多点泵启动指示灯闪烁，多点泵油脂桶液位低。
处理方法：故障三与故障二为同类故障，因引发故障的部件不同，处理故障相对复杂故对其单列出作详细叙述。
故障三是因供油管路、控制阀块、过滤器堵塞造成主轴承润滑系统无法完成润滑油脂由后配套台车到盾体30L油脂桶的供油，油脂桶液位低时连锁设计作用，盾构机无法正常掘进。维保人员总结处理故障二的经验，片面地认为过滤器堵塞造成了此次故障，发现故障后即对滤芯进行清洗安装调试未排除故障。维保人员拆开阀7出口与过滤器连接接头，系统不能供油；拆开阀7入口接口系统快速供油（将台车油脂泵工位选择开关拨到维修档位停止供油）。由此判断阀7堵塞造成本次故障，经仔细检查发现电磁阀控制线路脱落，线圈溅进油脂和水导致电磁阀损坏、阀芯无法正常开启导致台车油脂泵出口高压，迫使系统停止供油无法实现预定功能。维保人员采用将阀7的出入口之间开一小槽，定期清洗过滤器滤芯的方法彻底解决了台车林肯泵出口后的堵塞故障。
3 总结
处理液压、流体系统的故障需要维修作业人员熟悉系统的工作原理，掌握该系统的调试技巧。根据故障现象判断故障可能的原因，由简单到复杂排除故障直至故障消除。作业人员应当注重故障处理的方法，切忌盲目拆卸、凭“经验”工作。如故障三处理过程中拆去滤芯后系统未供油即可判断过滤器不是引发该故障的根本原因。本文叙述一简单的流体系统部分故障处理实例，为相关工程人员提供处理该类故障的一般处理程序和方法以作经验交流。
参考文献
[1] 徐福玲. 液压与气压传动.北京：机械工业出版社，2008.
[2] 关树宝.隧道工程施工要点集[M]. 北京：人民交通出版社，2003.
[3] 肖燕生. 工程机械使用手册.北京:中国水利水电出版社,1998
[4] 王宝佳. 盾构机拆机要点.北京：工程机械与维修2011年第10期，2011.
2 故障及处理方法
用于西安市地铁一号线TJSG-9标左线的中铁6号盾构机，在施工过程中润滑油脂系统多次出现故障。因其直接关系到主轴承的润滑及密封，影响着主轴承的使用寿命，厂家设计该系统时添加了连锁设计，及30L油脂桶内油脂不足时（低液位），多点泵无法开启，盾构机与之相关的系统无法开启不能正常施工。现就施工过程中润滑油脂系统的故障现象及处理方法作详细阐述：
2.1 故障一
多点油脂泵液位传感器损坏导致油脂系统无法向油脂桶自动供油脂，油脂桶内油脂用完后不会出现报警，长期在此状态下工作会损坏各需润滑系统元件影响盾构机使用寿命。
处理方法：盾构机分块调试时发现该问题，应是装机时紧固螺栓的工作人员无意中踩坏。检查发现液位传感器线路全部断开，需拆卸作锡焊处理。为不影响施工进度，处理传感器期间维保人员采用人为分别给“低液位”和“高液位”信号实现润滑油脂由台车向盾体内30L油脂桶内供润滑油脂，并派专人定时检查油脂液位情况，在低液位时给电信号供油脂至满后再给一电信号停止供油脂或将台车油脂泵工位选择开关拨到维修档位及时停止供油，人为实现系统设计的功能。传感器线路接好后油脂润滑系统正常工作。
2.2 故障二
多点泵启动指示灯闪烁，与润滑油脂系统有连锁的各系统无法工作，盾构机不能继续掘进。
处理方法：多点泵启动指示灯闪烁的原因分别有：多点泵电机主线路漏电开关跳闸；盾体多点泵油脂桶低液位报警。维保人员检查发现：多点泵电机主线路漏电开关未跳闸；盾体油脂桶内油脂液位低。按照系统设计，正常情况下，出现低液位报警信号后润滑油脂供给系统会立即向多点泵油脂桶内供油，低液位信号消失即无报警，待油脂桶满的高液位信号出现供油停止。事发时故障现象如下：如图1所示，气动电磁阀1及电磁阀7指示灯亮，压力表6呈现高压，油脂泵停止工作，打开手动球阀5泄压后关闭，油脂泵4工作待压力上升到一定程度停止工作。阀1和阀7呈开启指示，多点泵油脂桶内油脂少。由以上现象可以判断故障二是由于油脂泵出口至多点泵油脂桶入口处中间管路或元件堵塞造成无法实现润滑油脂系统自动供油的功能。因台车至盾体内阀7之间的管路采用了2寸和1寸高压油管，其堵塞的可能性很小，那么堵塞点就会出现在电磁阀7和过滤器8，拆卸过滤器8给低液位信号系统正常供油。维保人员拆卸下滤芯发现两层铜滤网堵塞严重，滤网间隙被铁屑和硬油脂填充，彻底清洗滤芯后装入原位，经调试系统正常工作。
2.3 故障三
多点泵启动指示灯闪烁，多点泵油脂桶液位低。
处理方法：故障三与故障二为同类故障，因引发故障的部件不同，处理故障相对复杂故对其单列出作详细叙述。
故障三是因供油管路、控制阀块、过滤器堵塞造成主轴承润滑系统无法完成润滑油脂由后配套台车到盾体30L油脂桶的供油，油脂桶液位低时连锁设计作用，盾构机无法正常掘进。维保人员总结处理故障二的经验，片面地认为过滤器堵塞造成了此次故障，发现故障后即对滤芯进行清洗安装调试未排除故障。维保人员拆开阀7出口与过滤器连接接头，系统不能供油；拆开阀7入口接口系统快速供油（将台车油脂泵工位选择开关拨到维修档位停止供油）。由此判断阀7堵塞造成本次故障，经仔细检查发现电磁阀控制线路脱落，线圈溅进油脂和水导致电磁阀损坏、阀芯无法正常开启导致台车油脂泵出口高压，迫使系统停止供油无法实现预定功能。维保人员采用将阀7的出入口之间开一小槽，定期清洗过滤器滤芯的方法彻底解决了台车林肯泵出口后的堵塞故障。
3 总结
处理液压、流体系统的故障需要维修作业人员熟悉系统的工作原理，掌握该系统的调试技巧。根据故障现象判断故障可能的原因，由简单到复杂排除故障直至故障消除。作业人员应当注重故障处理的方法，切忌盲目拆卸、凭“经验”工作。如故障三处理过程中拆去滤芯后系统未供油即可判断过滤器不是引发该故障的根本原因。本文叙述一简单的流体系统部分故障处理实例，为相关工程人员提供处理该类故障的一般处理程序和方法以作经验交流。
参考文献
[1] 徐福玲. 液压与气压传动.北京：机械工业出版社，2008.
[2] 关树宝.隧道工程施工要点集[M]. 北京：人民交通出版社，2003.
[3] 肖燕生. 工程机械使用手册.北京:中国水利水电出版社,1998
[4] 王宝佳. 盾构机拆机要点.北京：工程机械与维修2011年第10期，2011.
