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【摘 要】以中煤隧道工程有限公司两台863土压平衡盾构机为例,阐述了盾构机液压系统污染的危害,对盾构转场运输、车架转换与调头、掘进施工及维修保养等过程中容易发生液压污染的环节进行了分析,并提出一些有效的防治管理措施。
【关键词】863盾构机;液压系统;污染;防治
Shallow argument 863 shield machine liquids press system maintenance and management
Xu Xiang-li
(Coal in China five construction company branch in Shanghai Shanghai 201900)
【Abstract】Lead-acid battery is an important vehicle electrical equipment, its regular inspection, maintenance and proper operation, use, make a longer lead-acid batteries, such as when you hear enough to play a normal role in ensuring that mechanical vehicles or large equipment is in good condition .
【Key words】863 shield machine;The liquid press system;Pollution;Prevention and cure
1. 概述
863盾构机作为集机械、液压、电气与自动化控制等于一体的综合性大型施工机械,其故障率的高低直接影响到隧道施工的质量、安全和进度,而液压系统污染是造成盾构故障停机一个非常重要的原因。因此我们在863盾构机使用、维保过程中,深入研究盾构液压系统的污染原因,并针对盾构转场运输、车架转换与调头、推进施工以及维修保养等各个环节,采取了必要的污染防治措施,减少故障停机时间,提高盾构设备完好率。
2. 863盾构机液压系统简介
863盾构机的大部分动作都是由液压系统完成的,如盾构推进、螺旋输送机、管片安装机、仿形刀等。主要液压设备与液压元器件有液压油箱、液压泵、油马达、千斤顶、阀块、各种阀件、液压管路、接头以及滤清器(包括油滤和空滤)等。整个液压系统包含多个小系统,含有液压闭式回路、开式回路和控制回路等。盾构液压系统的特点是系统复杂、工作压力高、流量大,执行机构动作准确,是一个精密的大型液压系统。 液压系统作为盾构中其他各系统的动力源与执行机构,具有举足轻重的作用。
3. 液压系统油液清洁度标准
液压油清洁度指标主要可以分为含水量、灰分、残炭和机械杂质等,通常液压油品中灰分和残炭的含量都很小,一般不影响液压系统的正常运转。油品中含水量和机械杂质含量达到一定程度,会明显影响液压元器件的功能、寿命和稳定性。目前国际上通用的油品清洁度标准主要有ISO标准和NAS1638标准,其主要依据是100mL油品中污染物直径大于5μm和15μm颗粒数量,因为5μm的颗粒最容易堵塞元件缝隙,15μm的颗粒则会造成元件的显著磨损。
不同类型的液压系统由于所配置的动力元件、控制元件、执行元件等不同,对油品的清洁度要求也有所不同的。盾构液压系统中有柱塞泵、油马达、伺服机构以及各种阀件,如电液比例阀、换向阀等,对液压油清洁度要求相当高,液压系统的污染在某种程度上说就是液压油的污染,因此在盾构掘进施工过程中保持液压油的清洁就显得非常重要。
4. 盾构液压系统污染的危害
油液污染是引起盾构液压元件、系统故障的主要原因,其危害性主要表现在如下几个方面:(1)盾构液压泵等元件磨损加剧、烧伤甚至破坏,比例阀、换向阀等的动作失灵或者引起噪声;(2)污染物会堵塞液压元件的节流孔或节流缝隙,改变系统的工作性能,引起定位不准、动作失调甚至完全失灵;(3)颗粒污染会造成推进油缸等活塞杆与密封件的损坏,缸筒内表面的拉伤,造成推力不足、速度下降以及产生异常声响与振动;(4)引起滤网堵塞,液压泵吸油困难,回油不畅等,甚至造成滤网击穿,完全丧失过滤作用。(5)液压系统的频繁故障势必会造成盾构的经常性停机。在软土地层掘进施工时,盾构停机时如果措施不力还会造成盾构低头、整体下沉或偏离隧道设计轴线等,同时对隧道经过区域的地表变形控制产生不利影响。
5. 液压系统故障判断方法
5.1 压力异常:盾构机液压系统管路设计时预留很多压力测点,使用压力表测出读数,与正常值比较分析即可确定引起压力异常的液压元件。
5.2 速度异常:逐一调节节流阀、调速阀及变量泵变量机构,对应测试执行元件的速度范围值,与设定值比较分析即可确定。
5.3 动作异常:切换每个换向阀,观察相关执行元件的动作状态是否正常,即可找出异常换向阀,再检查动作顺序和行程控制,找出异常处。
5.4 其它:出现异常振动、噪音、漏油、发热等。一般液压系统故障都能通过一摸二看三观察,确定异常部位并判断分析处理。
6. 盾构液压系统污染环节分析
863盾构机外径6340mm、总重量超过300t,考虑到水平运输和垂直吊装的困难,特制成分体式,现场进行就位拼装,其间对液压站内液压油形成污染,必须有效对液压油处理后注油。必须拆卸分解后方能搬运转移。盾构的拆装作业频繁,加之使用环境恶劣、高温、大载荷等特点,液压系统油液颗粒污染问题十分突出。
6.1 盾构液压系统颗粒污染的类型。从污染颗粒的来源分析,盾构液压系统颗粒污染主要有如下几种:
6.1.1 装配性污染:盾构在车间、井下总装调试过程中,毛刺、砂、金属碎片等颖粒进入系统造成的先天性污染;
6.1.2 生成性污染:盾构掘进施工中,装配颗粒引起的运动副表面磨损加剧造成的污染;
6.1.3 吸入性污染:颗粒通过液压系统透气孔、油缸密封、新油加注等进人系统造成的污染。
6.2 盾构液压系统污染的主要环节。结合盾构施工不同阶段的特点和污染产生的机理,造成液压系统颗粒污染的主要环节可以分为如下几个方面:
6.2.1 解体运输与井下总装阶段:盾构运输中防护不当或装配中措施不到位引起的污染;
6.2.2 掘进施工阶段:盾构液压系统运转中运动副表面磨损并不断加剧造成的生成性污染、液压系统呼吸过程中产生的吸人性污染和更换液压元器件造成的装配性污染;
6.2.3 盾构车架转换和洞内调头阶段:转接软管不清洁引起的污染;
6.2.4 盾构大修保养阶段:维修、清洁以及装配过程中控制不当造成的污染。
7. 盾构液压系统污染防治
针对盾构下井总装调试、掘进施工及维修保养等过程的特点,为了避免造成液压污染,需要从控制易污染环节、加强油样监测以及解决污染间题等几个方面采取针对性的技术措施。
7.1 加强液压污染环节的控制。容易造成液压污染的环节主要有:盾构液压元件的清洗与装配、盾构解体运输、临时转接施工、备件更换以及油箱的清洁与加油等。
7.1.1 液压元件的清洗。液压件组装前须用煤油、汽油以及相同牌号的液压油在专用清洗台上进行清洗,清洗后的零件可用洁净干燥的压缩空气吹干;拆装液压件时应避免纤维、灰尘、金属屑、垃圾等散落人液压系统造成人为污染;清洗后暂不装配的零件应放人防锈油中保存,潮湿地区和季节尤其要注惫防锈;液压硬管安装完毕后,必须经过管道酸洗、系统冲洗后方可作为系统的一部分并入系统;液压软管须投油后方可安装,中途若拆卸应及时包扎好接头。接头体安装前用煤油清洗干净,并用洁净压缩空气吹干。
7.1.2 液压元件的装配。液压件应在零件表面干燥后再进行装配,避免清洗液留在零件表面影响装配质量。液压件装配时,可用木锤、橡皮锤、铜锤和铜棒敲打,禁止使用铁制榔头敲打。装配时不准带手套和用纤维织品擦拭安装面,防止纤维类污染物侵入。已装配完的液压元件、组件暂不进行组装时,应用塞子封堵油口。盾构施工过程中发生液压件损坏需要更换备件时,也应按照装配的要求进行操作。
7.1.3 解体运输。 盾构液压元件、组件解体运输中,应注意防尘、防雨,对长途运输的液压件要用防雨纸或塑料包装纸打好包装,放入适当的干燥剂,避免雨水接触液压件。装卸车前后均应仔细检查所有油口是否用塞子堵住、堵牢,对受到轻度污染的油口及时采取补救措施,对污染严重的液压件必须再次分解、清洗。
7.1.4 临时转接。在盾构车架转换阶段,临时转接软管必须经清洁投油并达到精度要求后方可使用。投油结束必须用清洁的闷头及时封口,避免在运输过程中污染物进人。转接软管尽可能一次排设到位(如转接软管需连接到100m等),避免多次拆、接造成污染。车架转换结束要检查回油滤芯,发现有污染情况应及时更换。
7.1.5 油箱清洁与加油。盾构各油箱注油前必须检查其内部的清洁度,不合格的要按要求进行清理;油液加入前要检验它的清洁度;注油时必须经过过滤,不允许将油直接注人油箱。
7.2 加强油质监控。为了及时掌握液压油的污染情况,除了对容易造成液压污染的各个环节进行控制以外,还需要对油液的质量加强监控。
在盾构施工的各个环节,油液质量监控工作应当制度化。如在盾构大修结束、初始掘进开始前、车架转换或井下调头工作结束以及盾构正常掘进施工过程中均应定期(按照使用时间或掘进距离长短)对油液进行清洁度检测,确保盾构液压系统能够正常工作。目前我们配备了LasPaC I激光颗粒计数器方便实现离线或在线检测. 另外,我们在重要部位改装具有堵塞报警功能的滤芯,以便能在油液顺粒污染比较严重时提醒操作人员。
7.3 油液污染的应对措施。通过检侧发现油液已经产生污染情况,可以根据油液污染的程度不同,采取不同的处理措施。如果油液污染情况较轻,可以更换或清洗滤芯并利用盾构油液自循环系统进行清洁,直到油液清洁度达到规定的标准为止;如果油液污染严重,靠盾构自身循环系统难以达到效果,则要对整个液压系统进行解体、清洗、重新安装和加油调试等。
8. 结束语
探索盾构液压系统污染的原因,确保盾构液压系统的清洁,可以有效减少盾构的故障停机发生频率,提高盾构掘进施工的稳定性和安全、可靠性。因此,在盾构运输与总装调试、车架转换与洞内调头以及大修与保养等各个阶段都应该加强重视并采取必要措施,尽量避免液压系统污染的发生,有效提高盾构设备的完好率。
[文章编号]1006-7619(2009)09-29-902
【关键词】863盾构机;液压系统;污染;防治
Shallow argument 863 shield machine liquids press system maintenance and management
Xu Xiang-li
(Coal in China five construction company branch in Shanghai Shanghai 201900)
【Abstract】Lead-acid battery is an important vehicle electrical equipment, its regular inspection, maintenance and proper operation, use, make a longer lead-acid batteries, such as when you hear enough to play a normal role in ensuring that mechanical vehicles or large equipment is in good condition .
【Key words】863 shield machine;The liquid press system;Pollution;Prevention and cure
1. 概述
863盾构机作为集机械、液压、电气与自动化控制等于一体的综合性大型施工机械,其故障率的高低直接影响到隧道施工的质量、安全和进度,而液压系统污染是造成盾构故障停机一个非常重要的原因。因此我们在863盾构机使用、维保过程中,深入研究盾构液压系统的污染原因,并针对盾构转场运输、车架转换与调头、推进施工以及维修保养等各个环节,采取了必要的污染防治措施,减少故障停机时间,提高盾构设备完好率。
2. 863盾构机液压系统简介
863盾构机的大部分动作都是由液压系统完成的,如盾构推进、螺旋输送机、管片安装机、仿形刀等。主要液压设备与液压元器件有液压油箱、液压泵、油马达、千斤顶、阀块、各种阀件、液压管路、接头以及滤清器(包括油滤和空滤)等。整个液压系统包含多个小系统,含有液压闭式回路、开式回路和控制回路等。盾构液压系统的特点是系统复杂、工作压力高、流量大,执行机构动作准确,是一个精密的大型液压系统。 液压系统作为盾构中其他各系统的动力源与执行机构,具有举足轻重的作用。
3. 液压系统油液清洁度标准
液压油清洁度指标主要可以分为含水量、灰分、残炭和机械杂质等,通常液压油品中灰分和残炭的含量都很小,一般不影响液压系统的正常运转。油品中含水量和机械杂质含量达到一定程度,会明显影响液压元器件的功能、寿命和稳定性。目前国际上通用的油品清洁度标准主要有ISO标准和NAS1638标准,其主要依据是100mL油品中污染物直径大于5μm和15μm颗粒数量,因为5μm的颗粒最容易堵塞元件缝隙,15μm的颗粒则会造成元件的显著磨损。
不同类型的液压系统由于所配置的动力元件、控制元件、执行元件等不同,对油品的清洁度要求也有所不同的。盾构液压系统中有柱塞泵、油马达、伺服机构以及各种阀件,如电液比例阀、换向阀等,对液压油清洁度要求相当高,液压系统的污染在某种程度上说就是液压油的污染,因此在盾构掘进施工过程中保持液压油的清洁就显得非常重要。
4. 盾构液压系统污染的危害
油液污染是引起盾构液压元件、系统故障的主要原因,其危害性主要表现在如下几个方面:(1)盾构液压泵等元件磨损加剧、烧伤甚至破坏,比例阀、换向阀等的动作失灵或者引起噪声;(2)污染物会堵塞液压元件的节流孔或节流缝隙,改变系统的工作性能,引起定位不准、动作失调甚至完全失灵;(3)颗粒污染会造成推进油缸等活塞杆与密封件的损坏,缸筒内表面的拉伤,造成推力不足、速度下降以及产生异常声响与振动;(4)引起滤网堵塞,液压泵吸油困难,回油不畅等,甚至造成滤网击穿,完全丧失过滤作用。(5)液压系统的频繁故障势必会造成盾构的经常性停机。在软土地层掘进施工时,盾构停机时如果措施不力还会造成盾构低头、整体下沉或偏离隧道设计轴线等,同时对隧道经过区域的地表变形控制产生不利影响。
5. 液压系统故障判断方法
5.1 压力异常:盾构机液压系统管路设计时预留很多压力测点,使用压力表测出读数,与正常值比较分析即可确定引起压力异常的液压元件。
5.2 速度异常:逐一调节节流阀、调速阀及变量泵变量机构,对应测试执行元件的速度范围值,与设定值比较分析即可确定。
5.3 动作异常:切换每个换向阀,观察相关执行元件的动作状态是否正常,即可找出异常换向阀,再检查动作顺序和行程控制,找出异常处。
5.4 其它:出现异常振动、噪音、漏油、发热等。一般液压系统故障都能通过一摸二看三观察,确定异常部位并判断分析处理。
6. 盾构液压系统污染环节分析
863盾构机外径6340mm、总重量超过300t,考虑到水平运输和垂直吊装的困难,特制成分体式,现场进行就位拼装,其间对液压站内液压油形成污染,必须有效对液压油处理后注油。必须拆卸分解后方能搬运转移。盾构的拆装作业频繁,加之使用环境恶劣、高温、大载荷等特点,液压系统油液颗粒污染问题十分突出。
6.1 盾构液压系统颗粒污染的类型。从污染颗粒的来源分析,盾构液压系统颗粒污染主要有如下几种:
6.1.1 装配性污染:盾构在车间、井下总装调试过程中,毛刺、砂、金属碎片等颖粒进入系统造成的先天性污染;
6.1.2 生成性污染:盾构掘进施工中,装配颗粒引起的运动副表面磨损加剧造成的污染;
6.1.3 吸入性污染:颗粒通过液压系统透气孔、油缸密封、新油加注等进人系统造成的污染。
6.2 盾构液压系统污染的主要环节。结合盾构施工不同阶段的特点和污染产生的机理,造成液压系统颗粒污染的主要环节可以分为如下几个方面:
6.2.1 解体运输与井下总装阶段:盾构运输中防护不当或装配中措施不到位引起的污染;
6.2.2 掘进施工阶段:盾构液压系统运转中运动副表面磨损并不断加剧造成的生成性污染、液压系统呼吸过程中产生的吸人性污染和更换液压元器件造成的装配性污染;
6.2.3 盾构车架转换和洞内调头阶段:转接软管不清洁引起的污染;
6.2.4 盾构大修保养阶段:维修、清洁以及装配过程中控制不当造成的污染。
7. 盾构液压系统污染防治
针对盾构下井总装调试、掘进施工及维修保养等过程的特点,为了避免造成液压污染,需要从控制易污染环节、加强油样监测以及解决污染间题等几个方面采取针对性的技术措施。
7.1 加强液压污染环节的控制。容易造成液压污染的环节主要有:盾构液压元件的清洗与装配、盾构解体运输、临时转接施工、备件更换以及油箱的清洁与加油等。
7.1.1 液压元件的清洗。液压件组装前须用煤油、汽油以及相同牌号的液压油在专用清洗台上进行清洗,清洗后的零件可用洁净干燥的压缩空气吹干;拆装液压件时应避免纤维、灰尘、金属屑、垃圾等散落人液压系统造成人为污染;清洗后暂不装配的零件应放人防锈油中保存,潮湿地区和季节尤其要注惫防锈;液压硬管安装完毕后,必须经过管道酸洗、系统冲洗后方可作为系统的一部分并入系统;液压软管须投油后方可安装,中途若拆卸应及时包扎好接头。接头体安装前用煤油清洗干净,并用洁净压缩空气吹干。
7.1.2 液压元件的装配。液压件应在零件表面干燥后再进行装配,避免清洗液留在零件表面影响装配质量。液压件装配时,可用木锤、橡皮锤、铜锤和铜棒敲打,禁止使用铁制榔头敲打。装配时不准带手套和用纤维织品擦拭安装面,防止纤维类污染物侵入。已装配完的液压元件、组件暂不进行组装时,应用塞子封堵油口。盾构施工过程中发生液压件损坏需要更换备件时,也应按照装配的要求进行操作。
7.1.3 解体运输。 盾构液压元件、组件解体运输中,应注意防尘、防雨,对长途运输的液压件要用防雨纸或塑料包装纸打好包装,放入适当的干燥剂,避免雨水接触液压件。装卸车前后均应仔细检查所有油口是否用塞子堵住、堵牢,对受到轻度污染的油口及时采取补救措施,对污染严重的液压件必须再次分解、清洗。
7.1.4 临时转接。在盾构车架转换阶段,临时转接软管必须经清洁投油并达到精度要求后方可使用。投油结束必须用清洁的闷头及时封口,避免在运输过程中污染物进人。转接软管尽可能一次排设到位(如转接软管需连接到100m等),避免多次拆、接造成污染。车架转换结束要检查回油滤芯,发现有污染情况应及时更换。
7.1.5 油箱清洁与加油。盾构各油箱注油前必须检查其内部的清洁度,不合格的要按要求进行清理;油液加入前要检验它的清洁度;注油时必须经过过滤,不允许将油直接注人油箱。
7.2 加强油质监控。为了及时掌握液压油的污染情况,除了对容易造成液压污染的各个环节进行控制以外,还需要对油液的质量加强监控。
在盾构施工的各个环节,油液质量监控工作应当制度化。如在盾构大修结束、初始掘进开始前、车架转换或井下调头工作结束以及盾构正常掘进施工过程中均应定期(按照使用时间或掘进距离长短)对油液进行清洁度检测,确保盾构液压系统能够正常工作。目前我们配备了LasPaC I激光颗粒计数器方便实现离线或在线检测. 另外,我们在重要部位改装具有堵塞报警功能的滤芯,以便能在油液顺粒污染比较严重时提醒操作人员。
7.3 油液污染的应对措施。通过检侧发现油液已经产生污染情况,可以根据油液污染的程度不同,采取不同的处理措施。如果油液污染情况较轻,可以更换或清洗滤芯并利用盾构油液自循环系统进行清洁,直到油液清洁度达到规定的标准为止;如果油液污染严重,靠盾构自身循环系统难以达到效果,则要对整个液压系统进行解体、清洗、重新安装和加油调试等。
8. 结束语
探索盾构液压系统污染的原因,确保盾构液压系统的清洁,可以有效减少盾构的故障停机发生频率,提高盾构掘进施工的稳定性和安全、可靠性。因此,在盾构运输与总装调试、车架转换与洞内调头以及大修与保养等各个阶段都应该加强重视并采取必要措施,尽量避免液压系统污染的发生,有效提高盾构设备的完好率。
[文章编号]1006-7619(2009)09-29-902