盾構(gòu)機(jī)典型潤滑問題解析

田水清

（中鐵一局集團(tuán)城市軌道交通工程有限公司，陜西 西安 710000）

1 盾構(gòu)機(jī)油液檢測的必要性

盾構(gòu)機(jī)是地鐵工程、水利工程等隧道施工中重要的機(jī)械設(shè)備，其造價昂貴，出現(xiàn)故障不易維修，故要求設(shè)備有較好的完好率。因地鐵隧道施工環(huán)境中存在大量粉塵、水分等污染物，導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)潤滑故障率高，帶來了較大的經(jīng)濟(jì)損失，也延誤了施工工期。而油液檢測作為機(jī)械設(shè)備的“潤滑體檢技術(shù)”，通過定期抽檢有代表性的在用潤滑油進(jìn)行檢測分析，判斷設(shè)備運(yùn)行磨損狀況和潛在潤滑風(fēng)險，能夠保證設(shè)備長期穩(wěn)定處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)防和避免產(chǎn)生較大事故。

2 典型潤滑問題解析

中鐵一局集團(tuán)城市軌道交通工程有限公司油液檢測中心成立于2015年，專業(yè)從事盾構(gòu)機(jī)在用潤滑油檢測、潤滑故障診斷分析的服務(wù)機(jī)構(gòu)。中心某年度共為51臺次盾構(gòu)機(jī)提供在用潤滑油油液檢測服務(wù)，檢測盾構(gòu)機(jī)在用潤滑油樣1481個。檢測油樣分布見圖1。所有盾構(gòu)機(jī)在用油樣中，存在潤滑問題的油樣共計(jì)279個，占盾構(gòu)機(jī)在用油樣總數(shù)的18.8%。潤滑問題率偏大，說明盾構(gòu)機(jī)潤滑狀況不容樂觀，設(shè)備常處于潤滑不良狀態(tài)。

典型潤滑問題有：油品劣化、水分污染、運(yùn)動粘度異常、液壓油固體顆粒污染、磨損異常、潤滑脂污染和輕質(zhì)燃油污染，其分布見圖2。其中油品劣化、水分污染、運(yùn)動粘度異常、液壓油固體顆粒污染、磨損異常油樣占總問題油樣的95.7%，需要重點(diǎn)關(guān)注，屬于主要潤滑問題。而潤滑脂污染和輕質(zhì)燃油污染占4.3%，屬于少數(shù)特殊潤滑故障情況。典型潤滑問題分析如下。

圖2 典型潤滑問題分布

（1）油品劣化，占總問題油樣率35.5%，是最突出的潤滑問題，表現(xiàn)為潤滑油變質(zhì)，通常伴隨著潤滑油較新油顏色加深，甚至變成黑色墨水狀，油品性質(zhì)不穩(wěn)定出現(xiàn)分層現(xiàn)象，上層或下層出現(xiàn)不溶物顆粒，黑色油泥等劣化產(chǎn)物出現(xiàn)。油品劣化后，油品不足于維持正常潤滑，會導(dǎo)致油溫持續(xù)升高進(jìn)而出現(xiàn)嚴(yán)重的異常磨損，需要重點(diǎn)關(guān)注。產(chǎn)生油品劣化的原因?yàn)椋孩贊櫥烷L時間使用，設(shè)備中污染物逐步沉積導(dǎo)致油品變質(zhì)；②設(shè)備使用溫度高，超出潤滑油的正常使用溫度，導(dǎo)致油品發(fā)生氧化質(zhì)變進(jìn)而產(chǎn)生劣化；③盾構(gòu)機(jī)日常潤滑保養(yǎng)維護(hù)不到位不正確，將未知污染物通過加油補(bǔ)油維修等工序進(jìn)入油箱，進(jìn)而導(dǎo)致油品劣化。

（2）水分污染，占總問題油樣率22.2%，是次突出的潤滑問題，表現(xiàn)為外來的水分大量進(jìn)入潤滑油中，發(fā)生渾濁、乳化、乃至油水分離等情況。水分的存在會水解潤滑油添加劑使?jié)櫥褪ヌ厥獾目鼓サ刃阅埽節(jié)櫥突A(chǔ)油發(fā)生氧化變質(zhì)，導(dǎo)致潤滑不良等事故出現(xiàn)。因盾構(gòu)隧道環(huán)境中濕度大，極易發(fā)生油樣水分污染，需要重點(diǎn)關(guān)注。水分污染常見原因?yàn)椋孩俚侗P主軸承、螺旋機(jī)減速箱等部件密封損壞，導(dǎo)致冷卻水、環(huán)境水進(jìn)入油箱；②新潤滑油存儲不當(dāng)，出現(xiàn)新潤滑油產(chǎn)生水分污染，進(jìn)而污染潤滑部件；③加油或補(bǔ)油工作不潔凈，過程不規(guī)范，導(dǎo)致外部水分進(jìn)入油箱。

（3）運(yùn)動粘度異常，占總問題油樣率19.0%。按照國家通用的換油標(biāo)準(zhǔn)，一般潤滑油的運(yùn)動粘度與新油比較，液壓油變化率在±10%范圍內(nèi)，齒輪油變化率在±15%范圍內(nèi)，均屬于正常，超過此范圍為異常。盾構(gòu)機(jī)每個潤滑部件，廠家都會推薦潤滑油型號，給出最佳運(yùn)動粘度值，要盡量遵守。運(yùn)動粘度異常分為運(yùn)動粘度過大和過小2種。運(yùn)動粘度過小會導(dǎo)致潤滑油產(chǎn)生的油膜不足以分開設(shè)備潤滑接觸面，產(chǎn)生擦傷、劃傷等方向的異常磨損。油品粘度過大，會導(dǎo)致設(shè)備傳動能量加大，潤滑油溫度升高，導(dǎo)致油品劣化，機(jī)械耗能異常等情況出現(xiàn)。運(yùn)動粘度是判斷油品是否可以使用的核心指標(biāo)。產(chǎn)生油樣運(yùn)動粘度異常的原因主要如下：①油品劣化或因機(jī)械剪切作用，導(dǎo)致的油品分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的改變，導(dǎo)致油樣運(yùn)動粘度減?。虎谟推分性稣愁愄砑觿┑南?，使?jié)櫥瓦\(yùn)動粘度產(chǎn)生大的改變。③設(shè)備使用人員或者維護(hù)人員工作不規(guī)范，未按要求加注設(shè)備所需要的潤滑油，導(dǎo)致加油或者補(bǔ)油錯誤；④未知污染物進(jìn)入油箱，導(dǎo)致油品運(yùn)動粘度發(fā)生巨變。

（4）液壓油固體顆粒污染，占總問題油樣率12.5%，是液壓油樣最常見的潤滑問題。液壓系統(tǒng)對液壓油要求高，油樣中固態(tài)顆粒物太多，尺寸和數(shù)量超過了液壓系統(tǒng)的承受量，就會出現(xiàn)重大的潤滑問題。液壓油固體顆粒物污染，通過顆粒度檢測來表征，顆粒度是衡量液壓油是否合格的關(guān)鍵性指標(biāo)。液壓油固體顆粒污染的主要原因?yàn)椋孩僭O(shè)備在換油、維修時，沒有將油箱中的固體顆粒物清理干凈；②液壓系統(tǒng)濾芯失效，導(dǎo)致大量固體顆粒物存在；③加油換油的時未能按正常要求操作，帶入大量固體顆粒物，并產(chǎn)生了異常磨損，導(dǎo)致設(shè)備故障；④未重視呼吸器的作用，部分盾構(gòu)機(jī)的液壓油呼吸器臟亂差，反而會污染液壓油；⑤維修或維護(hù)，使用了不合適的密封件或橡膠墊等，這些材料在液壓油中發(fā)生反應(yīng)變質(zhì)，導(dǎo)致材料降解，大量固體顆粒物的出現(xiàn)。

（5）磨損異常，占總問題油樣率6.5%，表現(xiàn)為油樣中金屬顆粒濃度大、且磨損顆粒尺寸大。通過持續(xù)取樣檢測比較，同一潤滑部件油樣金屬顆粒濃度持續(xù)增加，且增長幅度較大，就證明設(shè)備發(fā)生了異常磨損。發(fā)現(xiàn)了設(shè)備產(chǎn)生異常磨損需要及時拆機(jī)檢查，找出異常磨損的原因，及時維修恢復(fù)。還有一種假性磨損異常情況，一般為盾構(gòu)機(jī)維修人員在盾構(gòu)機(jī)潤滑部件維修中，未將油箱中殘留的磨損顆粒徹底清除出去，在后續(xù)設(shè)備運(yùn)行時，歷史殘留的磨損顆粒物會隨著潤滑油運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致油樣顆粒濃度大。

（6）潤滑脂污染，占總問題油樣率2.5%，表現(xiàn)為油樣運(yùn)動粘度大幅度增加。因其原因特殊，危害大，單獨(dú)列出說明。潤滑脂污染是盾構(gòu)機(jī)刀盤主軸承或者螺旋機(jī)減速箱的密封損壞，導(dǎo)致外部潤滑脂通過壓力作用進(jìn)入齒輪油箱中。潤滑脂持續(xù)大量進(jìn)入齒輪箱中，導(dǎo)致油品運(yùn)動粘度增加，油品由液壓轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍虘B(tài)甚至固態(tài)，對設(shè)備運(yùn)行造成極大的安全隱患。

（7）其他潤滑問題主要為輕質(zhì)燃油污染和油品混加，占總問題油樣率1.8%。輕質(zhì)燃油污染表現(xiàn)為輕質(zhì)燃油進(jìn)入潤滑油中。通常因?yàn)槎軜?gòu)機(jī)維修時會用輕質(zhì)燃油清洗潤滑部件，清洗輕質(zhì)燃油未排放干凈殘留在油箱中，在后續(xù)設(shè)備使用中，殘留的輕質(zhì)燃油與新加入的潤滑油混合，會導(dǎo)致潤滑油運(yùn)動粘度大幅度下降，產(chǎn)生大量異常磨損。輕質(zhì)燃油污染雖然屬于個例，但是危害大，需要重點(diǎn)關(guān)注，設(shè)備維修人員和使用人員一定要注意此種情況。

油品混加，就是發(fā)生了不同牌號不同類型的油品混合，通常表現(xiàn)為液壓油和齒輪油的混合。因液壓油和齒輪油性能不同，運(yùn)動粘度相差數(shù)倍，導(dǎo)致油品運(yùn)動粘度急劇變化。發(fā)生此種情況的主要原因?yàn)椋孩僭O(shè)備潤滑人員加注補(bǔ)油時不正確不規(guī)范，將液壓油和齒輪油錯用；②液壓油和齒輪油加油工具混用，使加油工具中的殘油錯誤進(jìn)入油箱。

3 潤滑管理建議

通過上述分析，我們可以得出結(jié)論：（1）盾構(gòu)機(jī)使用單位應(yīng)加強(qiáng)盾構(gòu)機(jī)潤滑管理，培訓(xùn)專業(yè)的潤滑管理人員，避免出現(xiàn)加油補(bǔ)油錯誤等低級因管理不善產(chǎn)生的潤滑問題；（2）油液檢測報(bào)告要合格利用，通過檢測分析結(jié)論指導(dǎo)日常油品更換，做到按質(zhì)換油；（3）應(yīng)加強(qiáng)盾構(gòu)機(jī)使用單位油品的存儲管理、制度化加油、補(bǔ)油、換油制度，從根本上避免制度有誤或執(zhí)行不力等情況，造成新潤滑油污染，避免因加油、補(bǔ)油、換油等工序錯誤造成的過程污染；（4）對于盾構(gòu)機(jī)典型潤滑問題，設(shè)備維修單位和使用單位應(yīng)制定專門方案，逐步逐項(xiàng)排除隱患，專項(xiàng)治理，將問題消除在萌芽狀態(tài)。（5）潤滑管理人員建立健全問題油樣整改反饋制度，將潤滑問題上升到設(shè)備管理部門領(lǐng)導(dǎo)層，督促設(shè)備維護(hù)人員，做好潤滑問題原因查究，問題整改。（6）對于液壓油樣，固體顆粒物污染直接換油會產(chǎn)生很大的資源浪費(fèi)。目前液壓油凈化技術(shù)完善，可以用凈化設(shè)備除去大量顆粒污染物和少量水分，使液壓油重新煥發(fā)生機(jī)，延長油品使用壽命；（7）對于新購置的盾構(gòu)機(jī)，廠家出廠時會用調(diào)試潤滑油進(jìn)行調(diào)試，目標(biāo)是為了測試設(shè)備功能，也會將生產(chǎn)制造及安裝時產(chǎn)生的少量磨損顆粒帶入調(diào)試潤滑油中。設(shè)備使用方應(yīng)按廠家要求，及時更換調(diào)試潤滑油，將運(yùn)行產(chǎn)生的磨損顆粒去除；（8）目前施工單位經(jīng)常租用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工，且逐步常態(tài)化，但盾構(gòu)機(jī)租賃也會對潤滑管理產(chǎn)生不利影響，租賃單位無法了解盾構(gòu)機(jī)在上個施工項(xiàng)目的潤滑情況和維修情況。建議在租賃初期就做關(guān)鍵潤滑部位的油樣檢測，及時了解設(shè)備的潤滑狀況，防患于未然。

4 結(jié)語

典型潤滑問題，多數(shù)來源于基礎(chǔ)潤滑管理不夠重視或者制度不完善。建議企業(yè)重視潤滑管理，借助油液檢測技術(shù)手段規(guī)范盾構(gòu)機(jī)維修、維護(hù)維保，減少典型潤滑問題的發(fā)生，以保證盾構(gòu)機(jī)處于健康狀態(tài)。