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

盾構(gòu)機(jī)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(jī)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(jī)，該盾構(gòu)機(jī)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(jī)大修改造前的情況如圖 1 所示。

從經(jīng)濟(jì)性、時(shí)效性、實(shí)用性等方面綜合考慮，該盾構(gòu)機(jī)大修改造主要分為 2 個(gè)方面：一是對盾構(gòu)機(jī)老化和損壞的設(shè)備進(jìn)行大修，二是對盾構(gòu)機(jī)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(gè)方面對該盾構(gòu)機(jī)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(dòng)，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(jī)，徹底修復(fù)存在的故障；五是更換螺旋輸送機(jī)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(dòng)機(jī)。 

根據(jù)用戶反映，該盾構(gòu)機(jī)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(gè)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(dú)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(dòng)油脂泵，更換為技術(shù)成熟的氣動(dòng)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(jī)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(jī)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(xiàng)目施工要求，基本符合新機(jī)使用性能，一些升級改造后的系統(tǒng)達(dá)到或超過原機(jī)性能。該盾構(gòu)機(jī)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(yàn)，得到了施工項(xiàng)目部的較高評價(jià)。

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(jī)在工廠完成大修改造，在工廠存放1 年零 2 個(gè)月后，運(yùn)往蘇州項(xiàng)目工地進(jìn)行掘進(jìn)施工。在盾構(gòu)機(jī)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(shí)伸出故障。經(jīng)查找，該故障原因是項(xiàng)目部人員將 4 根液壓膠管的 4 根液壓鋼管接錯(cuò)。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(cuò)，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(cuò)的電磁閥線路，更換行程傳感器轉(zhuǎn)換模塊后試機(jī)，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(jī)調(diào)試完成后，正式用于蘇州地鐵項(xiàng)目的掘進(jìn)工作。該盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn) 100 環(huán)過程中，出現(xiàn)了 15 項(xiàng)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(jī)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(jī)掘進(jìn)過程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后可知，大多數(shù)故障是因?yàn)椴僮髡卟僮鞑划?dāng)造成的。這些故障的出現(xiàn)，導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)多次停機(jī)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(jī)故障，給施工造成了損失。其原因是在大修改造時(shí)，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(jī)與新盾構(gòu)機(jī)相比，一些機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的技術(shù)性能存在一定差距，這給項(xiàng)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(jī)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(gè)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(jī)在掘進(jìn)過程中出現(xiàn)故障，會給施工項(xiàng)目造成很大損失，因此在盾構(gòu)機(jī)大修改造時(shí)，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(jī)在掘進(jìn)到一定里程且需要大修改造時(shí)，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(jī)技術(shù)性能下降，給施工項(xiàng)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(jī)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(jī)的超挖刀系統(tǒng)升級改造時(shí)設(shè)置了獨(dú)立液壓油箱，雖然避免了超挖刀在惡劣工況作業(yè)時(shí)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(dú)立液壓油箱在實(shí)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(qiáng)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(jī)故障。在大修改造后存放期間，要加強(qiáng)管理，防止盾構(gòu)機(jī)的零部件被盜或丟失。

作者：繆楠

來源：《工程機(jī)械與維修》2018年第3期