地鐵施工中NFM盾構(gòu)機(jī)使用中的常見問題及故障處理

摘要

摘 要：結(jié)合日常維修與調(diào)試NFM盾構(gòu)機(jī)時(shí)出現(xiàn)的典型故障，探討解決NFM盾構(gòu)機(jī)常見問題的思路，尋求比較合理而簡(jiǎn)單的處理故障的方法

摘 要：結(jié)合日常維修與調(diào)試NFM盾構(gòu)機(jī)時(shí)出現(xiàn)的典型故障，探討解決NFM盾構(gòu)機(jī)常見問題的思路，尋求比較合理而簡(jiǎn)單的處理故障的方法。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機(jī)，故障處理

1、引言

近些年，盾構(gòu)技術(shù)在我國(guó)發(fā)展的很快，盾構(gòu)機(jī)是一種集機(jī)械、液壓、電氣和自動(dòng)化控制于一體、專用于地下隧道工程開挖的技術(shù)密集型重大工程裝備，其技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)龐大。但由于其控制環(huán)節(jié)多，工序復(fù)雜，并且相互關(guān)聯(lián)，相互影響，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都將影響正常掘進(jìn)甚至停機(jī)修理，為了保障盾構(gòu)機(jī)工作的高度可靠性安全性，作者摸索出一些解決常見問題的方法。

2、NFM盾構(gòu)機(jī)概況及原理

盾構(gòu)機(jī)的最大直徑為8.83m，總長(zhǎng)105m，其中盾體長(zhǎng)12.5m，后配套設(shè)備長(zhǎng)85m，總重量約1080t，總配置功率3300kW，最大掘進(jìn)扭矩12680kN·m，最大推進(jìn)力為70000kN，最大掘進(jìn)速度可達(dá)6cm／min。盾構(gòu)機(jī)主要由10大部分組成，他們分別是刀盤、盾休、刀盤驅(qū)動(dòng)、人閘、管片拼裝機(jī)、排土機(jī)構(gòu)、后配套裝置、電氣系統(tǒng)和輔助設(shè)備。如下圖1所示

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NFM盾構(gòu)機(jī)采用電力作為動(dòng)力來(lái)源，通過(guò)PLC、變頻器、液壓、氣動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)隧道掘進(jìn)中各個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化。高自動(dòng)化控制是NFM盾構(gòu)機(jī)的主要特點(diǎn)，盾構(gòu)施工過(guò)程包括掘進(jìn)、導(dǎo)向、渣土的改良、渣土的傳送、注漿、管片的拼裝等，這些過(guò)程都采用PLC及一些主令開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。但是，高自動(dòng)化也為盾構(gòu)機(jī)的安裝、調(diào)試、維修帶來(lái)了更大的困難。

PLC是實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)自動(dòng)化的途徑，在盾構(gòu)機(jī)維修和調(diào)試過(guò)程中如果能夠?qū)D紙、PLC程序和實(shí)際情況有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，將大大的縮短維修和調(diào)試的時(shí)間，提高故障判斷的準(zhǔn)確性，減少很多可以避免的麻煩。

3.NFM盾構(gòu)機(jī)故障分類

盾構(gòu)機(jī)的故障可分為兩大類，即機(jī)械類故障和邏輯類故障。發(fā)現(xiàn)這兩類故障原因的方法迥然不同。

對(duì)于機(jī)械類故障，其關(guān)鍵方法是看、聽、聞。如：皮帶是否跑偏、推進(jìn)油缸的撐靴是否有故障、各連接處螺栓是否松動(dòng)、電纜行走和循環(huán)水路是否正常、管線是否斷裂等等這些問題，通過(guò)巡檢就可以很容易看出來(lái)；皮帶主從動(dòng)滾筒、電動(dòng)機(jī)等轉(zhuǎn)動(dòng)部件是否正常很容易就可聽出來(lái)；皮帶磨損出現(xiàn)異味、電線是否燒壞等這些故障是很容易聞出來(lái)的。以上列舉的問題只要勤巡查、多留心，都是很容易就可以找出的。

邏輯故障包括電氣故障和液壓故障，但不管是電氣故障還是液壓故障，都必須了解盾構(gòu)機(jī)控制原理，采用邏輯思維的方法去解決。找這類故障病因，關(guān)鍵在于分析，分析產(chǎn)生故障的原因有哪些，然后采用排除法找出真正的原因。當(dāng)然，分析故障原因是有章可尋的，下面舉例說(shuō)明。

4、工程實(shí)例

4.1故障1

4.1.1故障現(xiàn)象

管片拼裝機(jī)負(fù)載管片旋轉(zhuǎn)停止后，拼裝機(jī)大齒圈滑動(dòng)。
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4.1.2故障查處過(guò)程

1）檢查和拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作相關(guān)的各個(gè)電氣部件動(dòng)作與否，以及動(dòng)作順序是否正常，均處于正常狀態(tài)。這表明故障原因非電氣及控制方面，確定為液壓故障。

2）查看圖紙分析有三種可能原因：

⑴EV5108斷電后，馬達(dá)剎車片沒有完全回復(fù)到位，以致剎車片不能完全鎖住傳動(dòng)軸。出現(xiàn)此種狀況主要是由以下兩種情況造成：①.PV5106的剎車控制壓力沒有達(dá)到50bar ②.剎車片控制油液沒有快速的回流，剎車片沒有完全回位。

⑵液壓鎖(雙單向順序閥/平衡閥)PV5202/5203反向開啟順序閥的設(shè)定壓力小于負(fù)載后管片對(duì)之產(chǎn)生的壓力。

⑶液壓鎖閥芯沒有完全恢復(fù)到位或者閥芯上的密封毀壞。

經(jīng)在閥塊檢測(cè)口檢測(cè)壓力分析得知，為液壓鎖的故障。

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4.2故障2

4.2.1故障現(xiàn)象

在盾構(gòu)機(jī)準(zhǔn)備開始掘進(jìn)的過(guò)程中突然發(fā)現(xiàn)有半部分推力油缸沒有壓力而左半部分壓力正常。

4.2.2故障查處過(guò)程

推進(jìn)系統(tǒng)液壓圖紙如下圖3所示

1）通過(guò)故障現(xiàn)象分析，左部油缸正常說(shuō)明油泵及系統(tǒng)進(jìn)回油總控閥工作正常，查看控制每個(gè)油缸動(dòng)作的電磁閥都工作正常則原因集中到了比例減壓閥FV2209和FV2259上，因?yàn)檫@兩個(gè)閥控制油缸回路起壓的。比例閥屬于PLC模擬量控制輸出，電壓范圍±10V。檢查電箱CB1接線和圖紙一致，但量PLC模塊輸出電壓卻不在±10V范圍內(nèi)，懷疑PLC模塊故障。更換PLC模塊后故障依然存在，后來(lái)通過(guò)比較CB2內(nèi)左部比例閥的接線，發(fā)現(xiàn)與CB1內(nèi)接線不同，CB1內(nèi)接線按CB2內(nèi)接法故障排除。分析原因之前之所以使用正常而現(xiàn)在無(wú)法工作，應(yīng)該是PLC模塊的接地存在問題，接地點(diǎn)發(fā)生了漂移，使電壓不在正常工作范圍之內(nèi)。
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2）當(dāng)然，若你具備豐富維修經(jīng)驗(yàn)，對(duì)盾構(gòu)機(jī)各系統(tǒng)、運(yùn)行狀態(tài)等都心中有數(shù)，可以采用最大可能原因直接測(cè)試法，也就是根據(jù)你的經(jīng)驗(yàn)判斷出最有可能的故障原因，然后直接檢測(cè)看是否就是。如上例中直接測(cè)量PLC輸出模塊的電壓值在不在正常值范圍之內(nèi)。其實(shí)在盾構(gòu)機(jī)上工作幾個(gè)月會(huì)發(fā)現(xiàn)，大部分故障都是多次出現(xiàn)的老毛病。例如：輔助泵站無(wú)法啟動(dòng)，刀盤不能轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)法推進(jìn)等等。

解決這類故障的關(guān)鍵在于結(jié)合圖紙、程序和實(shí)際故障狀況，排除其他因素的干擾，盡可能采取辦法縮小故障的可能發(fā)生范圍，最后將故障確定在一個(gè)點(diǎn)上。

4結(jié)論

用一句話總結(jié)NFM盾構(gòu)機(jī)維修之經(jīng)驗(yàn)，即準(zhǔn)備充分、問清現(xiàn)象、區(qū)別對(duì)待。

問清現(xiàn)象就是處理故障之前，要向相關(guān)人員（如：使用者）問明故障發(fā)生之前所發(fā)生的一切和所有不正?，F(xiàn)象。這對(duì)快速解決故障非常有好處，否則，有可能你會(huì)走入誤區(qū)。比如有人將拼裝機(jī)沒有開到最前限位或者角度沒有在正負(fù)30度之外，導(dǎo)致喂片機(jī)不能向前運(yùn)動(dòng)，如你了解情況，不費(fèi)吹灰之力就可解決；再比如有人將泡沫系統(tǒng)參數(shù)更改造成此系統(tǒng)不工作，若你不問明情況就開始查找故障原因，可能永遠(yuǎn)也找不出原因，因?yàn)槠浔緛?lái)就沒有故障。
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區(qū)別對(duì)待就是對(duì)于不同的故障采取不同的方法，若是復(fù)雜新故障就首先考慮采用排除分析法，若是常見故障可采用最大可能原因直接測(cè)試法，若是獨(dú)立設(shè)備（如空壓機(jī)）就根據(jù)其資料和此設(shè)備特點(diǎn)進(jìn)行分析等等。

同時(shí)，也引發(fā)了我一些思考。目前盾構(gòu)施工中存在一些通?。褐厥褂?、輕維修；多數(shù)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)設(shè)備管理的重視程度不夠，投入不足；為趕工期不顧設(shè)備運(yùn)行、磨損規(guī)律，忽略了機(jī)械承受能力，一味拼設(shè)備，使設(shè)備失保失修，設(shè)備不壞不修；根據(jù)現(xiàn)在設(shè)備制造的特點(diǎn)，之前的設(shè)備管理方法都存在一定的弊端，應(yīng)該大力推行使用更多檢測(cè)設(shè)備和測(cè)量方法的狀態(tài)維修管理。

參考文獻(xiàn)：

⑴NFM盾構(gòu)機(jī)電氣圖紙、液壓圖紙

⑵NFM盾構(gòu)機(jī)操作說(shuō)明