修機｜盾構(gòu)機大修改造成果及對出現(xiàn)故障的改進(jìn)措施

盾構(gòu)機掘進(jìn)到一定里程后，不可避免地出現(xiàn)老化、損壞現(xiàn)象，需要通過大修改造恢復(fù)其原有技術(shù)性能。本文介紹 1 臺小松品牌盾構(gòu)機的大修改造成果，以及對大修改造后出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)措施。

1. 大修改造成果

本次大修改造的設(shè)備為 1 臺小松公司生產(chǎn)的土壓平衡盾構(gòu)機，該盾構(gòu)機于 2008 年投入使用，已經(jīng)掘進(jìn)了 7.5km，其各系統(tǒng)均出現(xiàn)了不同程度的老化和損壞現(xiàn)象，無法繼續(xù)使用，需對其進(jìn)行大修改造。該盾構(gòu)機大修改造前的情況如圖 1 所示。

從經(jīng)濟性、時效性、實用性等方面綜合考慮，該盾構(gòu)機大修改造主要分為 2 個方面：一是對盾構(gòu)機老化和損壞的設(shè)備進(jìn)行大修，二是對盾構(gòu)機不適宜施工的系統(tǒng)或部件進(jìn)行改造。

我們主要從以下 7 個方面對該盾構(gòu)機進(jìn)行了大修：一是修復(fù)磨損的刀盤、刀圈及面板；二是拆檢主驅(qū)動，修復(fù)主軸承的大齒圈，更換所有密封件和部分結(jié)構(gòu)件；三是拆檢減速器，更換所有深溝球軸承；四是拆檢管片拼裝機，徹底修復(fù)存在的故障；五是更換螺旋輸送機的螺旋軸和筒壁，拆檢其減速器；六是由專業(yè)公司對液壓系統(tǒng)進(jìn)行全面檢修；七是對電氣系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，更換線路，修復(fù)或更換存在故障的配電柜、電動機。 

根據(jù)用戶反映，該盾構(gòu)機在使用過程中存在不適宜施工的系統(tǒng)。我們主要從以下 4 個方

面對其進(jìn)行了升級改造或整體替換：一是改造超挖刀液壓系統(tǒng)，設(shè)置超挖刀獨立液壓油箱；二是改造注漿系統(tǒng)，更換新型 KSP 注漿泵和更小的殼體；三是升級油脂供給系統(tǒng)，淘汰原電動油脂泵，更換為技術(shù)成熟的氣動油脂泵；四是升級管片拼裝系統(tǒng)，將原來的有線控制方式升級為無線控制方式。該盾構(gòu)機大修改造后整體情況如圖 2 所示。升級改造后的注漿系統(tǒng)和油脂供給系統(tǒng)如圖 3 所示。

該盾構(gòu)機大修改造后，在掘進(jìn)期間沒有出現(xiàn)大齒圈損壞或減速器內(nèi)軸承損壞等嚴(yán)重故障，故障率僅為 4.6%，達(dá)到了項目施工要求，基本符合新機使用性能，一些升級改造后的系統(tǒng)達(dá)到或超過原機性能。該盾構(gòu)機在蘇州地層掘進(jìn)過程中最高月進(jìn)尺達(dá)到 440 環(huán)，創(chuàng)造了單日進(jìn)尺 20 環(huán)（24m）的好成績，順利通過了粘土、粉細(xì)沙地層的掘進(jìn)考驗，得到了施工項目部的較高評價。

2. 出現(xiàn)的故障及排除方法

（1）組裝調(diào)試階段

該盾構(gòu)機在工廠完成大修改造，在工廠存放1 年零 2 個月后，運往蘇州項目工地進(jìn)行掘進(jìn)施工。在盾構(gòu)機組裝調(diào)試階段，發(fā)現(xiàn)的故障如下所述。

超挖刀 在調(diào)試超挖刀的過程中，首先出現(xiàn)了超挖刀無法伸出故障，隨后又出現(xiàn) 2 把超挖刀同時伸出故障。經(jīng)查找，該故障原因是項目部人員將 4 根液壓膠管的 4 根液壓鋼管接錯。調(diào)換了超挖刀 4 根液壓膠管，并按正確方法連接 4 根液壓膠管后，故障現(xiàn)象消失。

推進(jìn)系統(tǒng) 在主控室發(fā)現(xiàn)推進(jìn)系統(tǒng)油壓偏低，加壓后油壓仍然偏低，推進(jìn)速度較慢，有 2 組液壓缸無推進(jìn)。經(jīng)排查，發(fā)現(xiàn)該故障原因是電磁閥線路接錯，電氣系統(tǒng)中的行程傳感器轉(zhuǎn)換模塊出現(xiàn)故障。糾正接錯的電磁閥線路，更換行程傳感器轉(zhuǎn)換模塊后試機，推進(jìn)系統(tǒng)工作恢復(fù)正常。

（2）施工掘進(jìn)階段

該盾構(gòu)機調(diào)試完成后，正式用于蘇州地鐵項目的掘進(jìn)工作。該盾構(gòu)機在掘進(jìn) 100 環(huán)過程中，出現(xiàn)了 15 項各類故障。這些故障大都與操作者操作不當(dāng)有關(guān)，其主要故障如附表所示。

3. 故障原因及改進(jìn)措施

我們針對該盾構(gòu)機調(diào)試及掘進(jìn)期間出現(xiàn)的故障和問題進(jìn)行了認(rèn)真分析，并提出了改進(jìn)措施，如下所述。

（1）故障原因

操作不當(dāng) 對該盾構(gòu)機掘進(jìn)過程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行統(tǒng)計分析后可知，大多數(shù)故障是因為操作者操作不當(dāng)造成的。這些故障的出現(xiàn)，導(dǎo)致盾構(gòu)機多次停機待修。

設(shè)備老化 在掘進(jìn)過程中，出現(xiàn)多次因膠管及線路老化而導(dǎo)致的停機故障，給施工造成了損失。其原因是在大修改造時，沒有對設(shè)備上所有的管路和線路進(jìn)行徹底更換。

技術(shù)性能有差距 大修改造后的盾構(gòu)機與新盾構(gòu)機相比，一些機構(gòu)系統(tǒng)的技術(shù)性能存在一定差距，這給項目部和操作者造成一定的心理壓力。修后存放疏于管理 該盾構(gòu)機在大修改造后，在工廠里存放了 1 年多。存放期間由于疏于管理，造成多個配件被盜，影響其正常使用及技術(shù)性能。

（2）改進(jìn)措施

更新低值易損零部件 由于盾構(gòu)機在掘進(jìn)過程中出現(xiàn)故障，會給施工項目造成很大損失，因此在盾構(gòu)機大修改造時，應(yīng)當(dāng)規(guī)定必須更新已經(jīng)老化的低值易損零部件。例如管路、線路、接頭、開關(guān)等零部件。

保證關(guān)鍵零部件技術(shù)性能 盾構(gòu)機在掘進(jìn)到一定里程且需要大修改造時，其液壓泵、液壓馬達(dá)、閥組、液壓缸等關(guān)鍵零部件雖經(jīng)專業(yè)公司進(jìn)行修復(fù)，但是修復(fù)后基本上無法完全恢復(fù)其技術(shù)性能。為此，應(yīng)當(dāng)選購原廠配件或質(zhì)量較好的國產(chǎn)配件進(jìn)行更新，避免大修改造后的盾構(gòu)機技術(shù)性能下降，給施工項目造成損失。

設(shè)備升級改造要考慮周全 設(shè)備升級改造會提升盾構(gòu)機的技術(shù)性能，但是也可能帶來一些隱患。本次小松盾構(gòu)機的超挖刀系統(tǒng)升級改造時設(shè)置了獨立液壓油箱，雖然避免了超挖刀在惡劣工況作業(yè)時因其液壓系統(tǒng)污染給主液壓系統(tǒng)造成的危害，但是沒有考慮到新的獨立液壓油箱在實際使用過程中存在的低油位等問題，沒有安裝油位傳感器和相關(guān)裝置，出現(xiàn)低油位狀態(tài)下液壓泵吸空隱患，容易造成液壓泵損壞。

其他方面 要加強對操作者的技術(shù)培訓(xùn)，防止因操作者操作不當(dāng)造成盾構(gòu)機故障。在大修改造后存放期間，要加強管理，防止盾構(gòu)機的零部件被盜或丟失。

作者：繆楠

來源：《工程機械與維修》2018年第3期