王營建

WANG Ying-jian

（中鐵隧道集團二處有限公司，河北 三河 065201）

液壓驅動盾構主驅動泵故障分析與處理

Fault analysis and processing of hydraulic shield main drive pump

王營建

WANG Ying-jian

（中鐵隧道集團二處有限公司，河北 三河 065201）

以海瑞克液壓驅動泥水平衡盾構為例，通過在盾構始發(fā)調(diào)試期間對主驅動泵故障的排查與處理，對盾構主驅動系統(tǒng)的早期預防及日常保養(yǎng)提出了相關建議，以最大限度地提高盾構主驅動泵的使用壽命，避免因主驅動的失效而造成工程停工等重大損失。

盾構；主驅動泵；故障分析

盾構主驅動類型分電力驅動和液壓驅動兩種，對于液驅盾構主驅動而言，主驅動泵起到輸出流量和壓力的作用，相當于是盾構主驅動系統(tǒng)的“心臟”。在實際使用中，主驅動故障的早期預防、常規(guī)保養(yǎng)，直接影響著盾構的使用機況，了解和重視主驅動系統(tǒng)的工作原理和維護保養(yǎng)，有助于提高主驅動系統(tǒng)核心部件的工作壽命，降低施工成本。

1 盾構主驅動液壓系統(tǒng)介紹

南昌某地鐵項目使用的德國海瑞克泥水平衡盾構，其主驅動系統(tǒng)為泵-馬達閉式液壓回路，由2臺并聯(lián)的斜盤式軸向柱塞變量泵和7臺并聯(lián)的軸向柱塞馬達組成。系統(tǒng)附帶補油泵、控制泵等原件。整個系統(tǒng)為電液比例調(diào)速，恒功率保護方式。其中液壓泵型號為A4VS6750HD1/22R-PPH10N009N，其原理如圖1所示。

圖1 盾構主驅動液壓原理圖

2 主驅動泵故障及原因分析

2.1 故障現(xiàn)象

盾構主驅動系統(tǒng)調(diào)試期間，刀盤轉動相關互鎖條件滿足后，在刀盤剎車已松開、刀盤轉速和旋向電信號還沒給的前提下（其中刀盤旋向控制電磁閥已被拆除，以確保沒有電信號），只啟動刀盤主驅動2#泵時刀盤就會自轉，此時主驅動2#泵A口壓力20bar、B口壓力120bar，斜盤角度為-5°，主驅動1#泵不存在此現(xiàn)象。反復試之，故障現(xiàn)象依舊存在。

2.2 原因分析

當?shù)侗P轉向電信號還沒給時，則刀盤轉向控制電磁閥處于中位狀態(tài)，此時X1和X2處的先導控制油壓力都為零（先導控制油回油箱卸荷），那么液動比例換向閥兩側因沒有壓力作用而處于中位狀態(tài)。在這種情況下，主驅動泵內(nèi)部的伺服油缸也是處于中位狀態(tài)的，即使啟動主驅動泵，主驅動泵斜盤傾角仍然自動歸零、無流量輸出，主驅動系統(tǒng)沒有產(chǎn)生流量、自然也不會產(chǎn)生壓力來驅動刀盤轉動，原理如圖2所示。

圖2 主驅動泵液壓原理圖

廠家售后服務技術人員來現(xiàn)場對2#刀盤驅動泵斜盤傾角進行調(diào)零，方法：啟動先導控制泵和刀盤驅動泵后，通過機械調(diào)節(jié)三位三通液動比例換向閥兩端的節(jié)流閥，使X1和X2處的先導控制壓力相等，達到使斜盤傾角歸零的目的。經(jīng)過幾次的調(diào)整，刀盤斜盤傾角在初始狀態(tài)下仍然不為零。根據(jù)主驅動故障現(xiàn)象及結合圖2分析，可能是液動比例換向閥或者伺服油缸自身出現(xiàn)機械故障導致主驅動泵斜盤傾角在初始狀態(tài)下不能自動歸零所致。

3 處理措施

根據(jù)主驅動泵故障原因初步分析，將主驅動泵返廠進行拆檢，拆檢結果判斷為伺服油缸非正常磨損所致，如圖3所示，由于進口元件精度較高，為了確保萬無一失，最后從同類型泵上拆卸下新的配件重新研磨裝配到原有泵上。在后續(xù)使用過程中，主驅動泵初始狀態(tài)下斜盤傾角不歸零位的故障得到解決。

圖3 伺服油缸

4 結論與建議

通過這次對主驅動泵初始狀態(tài)不歸零位的故障分析和處理，筆者有以下幾點體會及建議：①盾構技術人員必須熟悉液壓原理圖，這樣才能快速、準確地找出盾構液壓故障的根源所在；②對于進口液壓元件本身而言，其故障率很低，大多數(shù)盾構液壓系統(tǒng)故障都是油液污染導致液壓元件損壞，即使油液污染程度不高，液壓系統(tǒng)元件在長期運行后也會產(chǎn)生非正常磨損現(xiàn)象；③對于施工超過5km以上的盾構，在投入使用前建議將核心液壓部件上液壓測試平臺上進行檢測，提早發(fā)現(xiàn)問題，防范于未然；④在盾構始發(fā)和后續(xù)掘進過程中，一定要重視油水管理，加強油水檢測的力度和強度，一旦檢測到油樣不合格，必須立即更換新油。

[1]易 朋.盾構機主驅動常見故障分析[J].科技與企業(yè)，2013，(6)：273.

[2]吳根茂.新編電液比例控制技術[M].杭州：浙江大學出版社，2006.

（編輯 張海霞）

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