液壓驅(qū)動(dòng)盾構(gòu)主驅(qū)動(dòng)泵故障分析與處理

王營(yíng)建

WANG Ying-jian

（中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司，河北 三河 065201）

液壓驅(qū)動(dòng)盾構(gòu)主驅(qū)動(dòng)泵故障分析與處理

Fault analysis and processing of hydraulic shield main drive pump

王營(yíng)建

WANG Ying-jian

（中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司，河北 三河 065201）

以海瑞克液壓驅(qū)動(dòng)泥水平衡盾構(gòu)為例，通過(guò)在盾構(gòu)始發(fā)調(diào)試期間對(duì)主驅(qū)動(dòng)泵故障的排查與處理，對(duì)盾構(gòu)主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的早期預(yù)防及日常保養(yǎng)提出了相關(guān)建議，以最大限度地提高盾構(gòu)主驅(qū)動(dòng)泵的使用壽命，避免因主驅(qū)動(dòng)的失效而造成工程停工等重大損失。

盾構(gòu)；主驅(qū)動(dòng)泵；故障分析

盾構(gòu)主驅(qū)動(dòng)類(lèi)型分電力驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)兩種，對(duì)于液驅(qū)盾構(gòu)主驅(qū)動(dòng)而言，主驅(qū)動(dòng)泵起到輸出流量和壓力的作用，相當(dāng)于是盾構(gòu)主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的“心臟”。在實(shí)際使用中，主驅(qū)動(dòng)故障的早期預(yù)防、常規(guī)保養(yǎng)，直接影響著盾構(gòu)的使用機(jī)況，了解和重視主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作原理和維護(hù)保養(yǎng)，有助于提高主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)核心部件的工作壽命，降低施工成本。

1 盾構(gòu)主驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)介紹

南昌某地鐵項(xiàng)目使用的德國(guó)海瑞克泥水平衡盾構(gòu)，其主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為泵-馬達(dá)閉式液壓回路，由2臺(tái)并聯(lián)的斜盤(pán)式軸向柱塞變量泵和7臺(tái)并聯(lián)的軸向柱塞馬達(dá)組成。系統(tǒng)附帶補(bǔ)油泵、控制泵等原件。整個(gè)系統(tǒng)為電液比例調(diào)速，恒功率保護(hù)方式。其中液壓泵型號(hào)為A4VS6750HD1/22R-PPH10N009N，其原理如圖1所示。

圖1 盾構(gòu)主驅(qū)動(dòng)液壓原理圖

2 主驅(qū)動(dòng)泵故障及原因分析

2.1 故障現(xiàn)象

盾構(gòu)主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)試期間，刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)互鎖條件滿(mǎn)足后，在刀盤(pán)剎車(chē)已松開(kāi)、刀盤(pán)轉(zhuǎn)速和旋向電信號(hào)還沒(méi)給的前提下（其中刀盤(pán)旋向控制電磁閥已被拆除，以確保沒(méi)有電信號(hào)），只啟動(dòng)刀盤(pán)主驅(qū)動(dòng)2#泵時(shí)刀盤(pán)就會(huì)自轉(zhuǎn)，此時(shí)主驅(qū)動(dòng)2#泵A口壓力20bar、B口壓力120bar，斜盤(pán)角度為-5°，主驅(qū)動(dòng)1#泵不存在此現(xiàn)象。反復(fù)試之，故障現(xiàn)象依舊存在。

2.2 原因分析

當(dāng)?shù)侗P(pán)轉(zhuǎn)向電信號(hào)還沒(méi)給時(shí)，則刀盤(pán)轉(zhuǎn)向控制電磁閥處于中位狀態(tài)，此時(shí)X1和X2處的先導(dǎo)控制油壓力都為零（先導(dǎo)控制油回油箱卸荷），那么液動(dòng)比例換向閥兩側(cè)因沒(méi)有壓力作用而處于中位狀態(tài)。在這種情況下，主驅(qū)動(dòng)泵內(nèi)部的伺服油缸也是處于中位狀態(tài)的，即使啟動(dòng)主驅(qū)動(dòng)泵，主驅(qū)動(dòng)泵斜盤(pán)傾角仍然自動(dòng)歸零、無(wú)流量輸出，主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)沒(méi)有產(chǎn)生流量、自然也不會(huì)產(chǎn)生壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，原理如圖2所示。

圖2 主驅(qū)動(dòng)泵液壓原理圖

廠家售后服務(wù)技術(shù)人員來(lái)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)2#刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)泵斜盤(pán)傾角進(jìn)行調(diào)零，方法：?jiǎn)?dòng)先導(dǎo)控制泵和刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)泵后，通過(guò)機(jī)械調(diào)節(jié)三位三通液動(dòng)比例換向閥兩端的節(jié)流閥，使X1和X2處的先導(dǎo)控制壓力相等，達(dá)到使斜盤(pán)傾角歸零的目的。經(jīng)過(guò)幾次的調(diào)整，刀盤(pán)斜盤(pán)傾角在初始狀態(tài)下仍然不為零。根據(jù)主驅(qū)動(dòng)故障現(xiàn)象及結(jié)合圖2分析，可能是液動(dòng)比例換向閥或者伺服油缸自身出現(xiàn)機(jī)械故障導(dǎo)致主驅(qū)動(dòng)泵斜盤(pán)傾角在初始狀態(tài)下不能自動(dòng)歸零所致。

3 處理措施

根據(jù)主驅(qū)動(dòng)泵故障原因初步分析，將主驅(qū)動(dòng)泵返廠進(jìn)行拆檢，拆檢結(jié)果判斷為伺服油缸非正常磨損所致，如圖3所示，由于進(jìn)口元件精度較高，為了確保萬(wàn)無(wú)一失，最后從同類(lèi)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(guò)程中，主驅(qū)動(dòng)泵初始狀態(tài)下斜盤(pán)傾角不歸零位的故障得到解決。

圖3 伺服油缸

4 結(jié)論與建議

通過(guò)這次對(duì)主驅(qū)動(dòng)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(diǎn)體會(huì)及建議：①盾構(gòu)技術(shù)人員必須熟悉液壓原理圖，這樣才能快速、準(zhǔn)確地找出盾構(gòu)液壓故障的根源所在；②對(duì)于進(jìn)口液壓元件本身而言，其故障率很低，大多數(shù)盾構(gòu)液壓系統(tǒng)故障都是油液污染導(dǎo)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(zhǎng)期運(yùn)行后也會(huì)產(chǎn)生非正常磨損現(xiàn)象；③對(duì)于施工超過(guò)5km以上的盾構(gòu)，在投入使用前建議將核心液壓部件上液壓測(cè)試平臺(tái)上進(jìn)行檢測(cè)，提早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，防范于未然；④在盾構(gòu)始發(fā)和后續(xù)掘進(jìn)過(guò)程中，一定要重視油水管理，加強(qiáng)油水檢測(cè)的力度和強(qiáng)度，一旦檢測(cè)到油樣不合格，必須立即更換新油。

[1]易 朋.盾構(gòu)機(jī)主驅(qū)動(dòng)常見(jiàn)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(shù)[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2006.

（編輯 張海霞）

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