中铁装备公司技术服务分公司---土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理课件

1、中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,盾构机常见故障案例分析和处理,开放交流 合作共赢,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,盾构是集机械、流体、液压、电气系统于一体，并进行综合统筹控制的设备。由于子系统繁多，控制点也多，因此出现故障是不可避免的。为了避免给正常施工造成不便，必须及时查出故障原因，并快速解决，才能够有效地加快施工进度、节约生产成本，创造良好的经济效益。 但是不断改进设备，提高设备的可靠性也是我公司不断追求的目标,前 言,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务

2、,目 录,刀盘及主驱动系统,推进铰接系统,管片拼装系统,出渣系统,液压、流体系统常见故障,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,刀盘及主驱动系统,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,刀盘及主驱动系统,若要启动刀盘，必须保证所有的启动条件都已经满足。在相关的启动条件满足后，上位机相应显示项会变绿。如启动条件中有一项不变绿，就说明该项没有启动或启动功能出现故障，应立即对其进行检查，排除故障后启动,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,刀盘及主驱动系统,1

3、、内循环水低液位报警 如果内循环水液位低于设定值，冷却泵会停止工作，引起空压机、驱动马达等冷却系统故障，最终停机。 处理措施：在水位低于设定报警值前及时加注蒸馏水直至报警取消。 2、 HBW脉冲计数低于最低值 如果HBW泵工作时脉冲计数低于最低设定值，在刀盘运行时间超过设定的保护值时，刀盘会自动停止转动,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,刀盘及主驱动系统,HBW油脂系统说明： TC1 HBW气动泵启动条件：HBW维修开关正常，油脂桶不空，调试模式或盾体、（螺机）阀至少有其一打开； 内、外（螺机）HBW密封控制模式：一分钟为一个控制周期，满足注

4、脂启动条件情况下。前30秒打开外密封注入气动阀，当检测此路注入达到3个脉冲或者30秒时间到时关闭此路气动阀，随之打开内密封注脂气动阀，此路注脂脉冲达到2次或者20秒时间到时关闭此路气动阀（随之打开螺机注脂气动阀，此路注脂脉冲达到1次或者10秒时间到时关闭此路气动阀）； TC1 HBW油脂泵在启动后，内、外密封（螺机密封）气动阀任何一路打开的情况下，TC1 HBW油脂泵即启动； 计数监视：内、外密封小于1次/min时即报警；内或者外密封持续两分钟检测脉冲都小于1次/min时即报警且停止刀盘,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,刀盘及主驱动系统,处

5、理措施： 观察HBW泵是否工作正常，是否有严重漏气等现象 观察进气压力是否过低而导致泵动作缓慢 观察泵出口压力是否过大，管路已堵塞 检查中盾部位HBW分配马达是否正常工作 检查有分配马达或者管路有没有堵塞和内部磨损的现象,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,刀盘及主驱动系统,3、主驱动内、外密封EP2压力低报警停机 多点泵持续启动1分钟后内/外EP2油脂密封压力没有达到0.4Bar时报警,延时一分钟后叫停刀盘。 多点泵启动1分钟后，当内/外密封压力小于0.4Bar报警，报警持续10分钟，报警叫停刀盘； 内/外密封压力大于6Bar报警；检查方法与

6、HBW类似,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,刀盘及主驱动系统,4、主驱动泵软启动器跳闸 主要表现为在正常掘进过程中，软启动1/2开关突然出现故障跳闸并引起刀盘停止转动。 处理措施：首先要确定是不是由于温度过高，风扇没有及时开启降温引起跳闸。一般情况下在温度达到45度后风扇会自动开启降温，但是在一些恶劣环境下可能风扇开启后降温效果不是很好，温度会继续上升引起跳闸。如果是风扇不能及时降温的问题可以更改风扇的运行模式（由温度控制更改为运行控制），也就是说只要软启动开关一启，风扇就自动运行，降温效果显著提高，但是风扇的轴承寿命会大大简短。所以在没有

7、必要的情况下不要更改运行模式。其次，也有可能是因为空气开关电流整定未调整好，这时候就得联系设计方取得参数资料并进行相应调整,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,刀盘及主驱动系统,5、主驱动变频柜进线铜排烧坏 在盾构机掘进过程中，主驱动泵突然跳闸，检查时发现是由于主驱动变频柜的一侧进线铜排烧坏引起。 分析原因：经现场检查，原因确定为铜排顶紧螺栓松懈，掘进时通过大电流引发起弧发热，致使铜排外面绝缘胶皮和壳体烧坏。 建议：为保证设备正常运转，必须定期对盾构关键电气元件接线端子（软启动器、变频器、高压相变、高压隔离开关、主断路器、无功补偿系统、主接触器

8、等）的螺栓紧固力进行检查，达到要求的扭矩。特别是对于一些硬岩地层中掘进的盾构，本身震动较大，螺栓在长期震动过程中容易松懈，所以要定期进行复紧,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,刀盘及主驱动系统,6、刀盘扭矩增大、总推力上升、速度下降 软土地层：在盾构掘进过程中，如突然出现刀盘扭矩增大、总推力上升等现象，首先检查渣土改良系统。一般都是由于泡沫注入不顺畅，造成渣土改良不善引起，检查管路是否堵塞，如堵塞尽快查明原因并解决,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,刀盘及主驱动系统,中铁装备公司技术服务分公

9、司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,刀盘及主驱动系统,在广州、深圳、北京、大连、成都等复合式地层以及像重庆泥岩和砂岩地层中掘进时，除了要考虑渣土改良系统的影响，更要注意刀具磨损带来的影响。滚刀的大面积磨损或损坏会严重影响刀盘扭矩、推力、推进速度等参数。在这些地层中，除了定期开仓检查更换刀具外，如发现参数变化较大，应立即停机检查刀具，以免造成其他严重后果,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,刀盘及主驱动系统,刀具偏磨,合金脱落,滚刀端盖脱落,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业

10、服务,刀盘及主驱动系统,滚刀异常损坏的原因 （1）检查不及时，检查间隔时间过长。刀具在硬岩工况下工作，要承受较大的振动与冲击，容易造成刀具螺栓失效，检查不及时，检查间隔时间过长，使刀具长期在不可控状态下工作，极易导致刀具异常损坏。 （2）总推进力过大，容易造成刀具过载，发生刀具轴承、刀圈等异常损坏。贯入度过大，容易造成刀具受轴向力增大，发生因密封漏油导致轴承损坏，刀圈移位或断裂等异常损坏。以重庆某项目为例，在前期施工过程中，采用的掘进模式多为软岩施工时的掘进参数，即大推力，低转速，大贯入度，总推力经常达到1800T，减去盾体与岩层的摩擦力和岩渣对刀盘的阻力等等，剩下的力全部由超前布置的44把滚

11、刀承受，每把刀承受的力已经超过了该刀的额定承载（大约25T），所以长时间的过载造成了滚刀的大量损坏和刀座的变形,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,刀盘及主驱动系统,3）刀具安装质量差。因检查间隔时间长，使刀具长期在不可控状态下工作，一旦发生螺栓失效，将导致刀具产生移位或晃动，并在振动和冲击作用下，进一步损坏刀座和楔紧块，从而使刀具安装的配合面受到损坏，以至于发生联锁反应，导致后期刀具大面积出现问题。如下图所示，到安装斜面不到位差1.1mm时，刀高就会变动5.7mm,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专

12、业服务,刀盘及主驱动系统,建议： （1）及时检查刀具、减小刀具检查间隔 每次换完刀具掘进第一环后，开仓检查换刀质量，掘进15环或每天安排专门时间，定时进行刀具检查。 （2）合理选择掘进参数，确保刀具工况 合理选择总推进力，确保刀具不过载，特别要关注掘进姿态和盾尾铰接压力变化。合理选择刀盘转速，硬岩工况下，建议采用高转速3.54.5rpm左右（1200KW）。控制刀具贯入度，建议810mm/rpm。 （3）注意刀具安装质量 结合面清洁无夹渣（特别是要注意掘进期间，刀具螺栓松动后的结合面清洁，需重新安装）；刀座、楔紧块结合面无损伤；螺栓及螺孔质量要保证；在螺栓紧固时，要对楔紧块敲击震动，确保安装到

13、位；螺栓紧固要保证紧固力矩,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,刀盘及主驱动系统,7、主驱动电机减速机的扭矩限制器脱开 驱动电机与减速机之间用扭矩限制器连接，一般将扭矩限制器的脱扣扭矩设置为规定的额定扭矩，当刀盘扭矩过载时，扭矩限制器脱开，从而起到保护电机与减速机连接轴的作用。一般常见故障为：在掘进过程中，刀盘扭矩未达到额定扭矩，但某组电机减速机显示过载而跳闸。原因为扭矩限制器出厂调定未达到额定扭矩标准，需要重新调整,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,刀盘及主驱动系统,中铁装备公司技术服务分公

14、司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,刀盘及主驱动系统,8、内、外密封跑道磨损 原因： 使用寿命内正常的接触磨损 。 EP2润滑油脂注入量不足，加速了磨损速度。 HBW注入量不够，导致土仓内的渣土进入跑道，造成磨损。严重时，油脂进入主驱动齿轮箱,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,推进系统,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,推进系统,1、某组油缸工作不稳定 主要表现为在低负载掘进过程中

15、，某一组油缸压力调节控制不灵敏。 原因分析：这属于正常现象，主要原因是推进系统的四组调速阀由同一电位控制，并且四组调速阀通过流量不可能做到完全相同。 例如：C组调速阀原厂家设定通过流量可能比其它三组要稍微低点，在刀盘前部负载较低的情况下，总推进压力低，主控室反映出的负载就低。A、B、D三组油缸的溢流阀没有达到溢流压力不溢流，所以油量会向三组阀块一直供给，而C组调速阀因为通过油量不足而压力下降，甚至为零。此时只要下降其它三组压力，C组通过流量增加压力便会回升，这是在C组压力下降情况下的原因分析，反之也是同一道理。这种设计有利于推力的集中控制，四组油缸会相互影响，不会引起姿态的大幅度变动。而小松盾

16、构是通过每组的比例减压阀独立控制单组的推进压力,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,推进系统,2、推进油缸内泄 以一项目为例，在正常掘进的过程中，其中有3根油缸经常存在顶不到管片的现象，它们分别在不同的组。 证明方法：在管片拼装模式下，通过将推进油缸顶紧管片，拆开油缸回油管路，继续加压伸出油缸时，由于油缸行程未改变，油缸回油口有液压油源源不断地流出（见附图），因此证明该油缸内泄。油缸内泄会造成伸出动作不正常，最终影响正常推进,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,推进铰接系统,3、铰接油缸伸出量大

17、，无法缩回 出现此类情况，一般为盾尾被卡所致，尝试用手动回收盾尾 ，多次尝试后仍不能缩回的情况下，必须在盾尾和中盾之间焊接连接钢板以防止铰接油缸继续伸出，在掘进到盾尾脱困以后继续恢复原状。另外也可以根据现场实际情况在铰接位置增加几个拉杆，通过拉杆用力回收盾尾,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,铰接系统,4、盾尾铰接环与中盾连接部位变形引起漏水（少见） 此类现象常见于改造后的旧泥水盾构，铰接密封已不能起到应有的密封作用，导致盾尾铰接处漏水。所以应提前制定铰接密封的漏水应急预案,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专

18、业制造 专业服务,铰接系统,铰接部位设有三种注入口： A孔：用于向铰接密封加注油脂，防止铰接密封的渗透泄漏，沿圆周有6个。 B孔：使用气囊式密封时，从B孔向气囊注入工业压力气体。 C孔：紧急情况下用于加注聚氨酯密封，沿圆周有6个。 正常施工过程中，要及时检查压环方头螺钉（M16x70）松紧程度，适当调整压环方头螺钉的紧固程度来进行增强密封效果。方头螺钉从自由状态下（外漏20mm）旋进16mm后，铰接密封会增高7mm,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,铰接系统,当铰接密封漏水时,首先调整绞接油缸行程及盾构机姿态，再调整压环方头螺钉的紧固程度。建

19、议平时掘进中加强盾构机掘进姿态控制,避免大幅度的调整盾构机姿态,每环盾构机姿态调整控制在4mm以内,减小铰接油缸长度差,尽量将长度差控制在25mm以内。 在异常情况下盾尾严重漏水时,应急预防措施： 1.现场配备聚氨酯材料及其注入装置，并备有棉絮和遇水膨胀橡胶材料（止水条）。 2.在A孔接入EP2油脂管，通常情况下关闭球阀，以免注入压力过大损坏橡胶密封。在紧急情况发生时，开启A孔管路球阀，加注油脂，推动橡胶密封弥补泄露缝隙,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,铰接系统,3.启用紧急气囊密封（紧急气囊启用后，只能停机不能掘进，以防气囊被活动的铰接挤

20、破）。 若紧急气囊破裂漏气，将B孔接入EP2油脂管，开启EP2注入系统，填充中盾与盾尾之间空隙，达到密封效果。 4.在C处添加三通，一路接盾尾油脂注入装置，另一路接聚氨酯注入装置。铰接密封处漏水量不大时，可开启盾尾油脂注入系统，密封漏水空隙；当泄漏量很大时，可开启聚氨酯注入系统，填充尾盾之间过量间隙，以达到增强密封的效果。 5.及时进行二次双液注浆,并加入速凝剂,加快管片周围水土体的固结,阻止尾盾后部的水流入。 6.在压环处增设遇水膨胀橡胶密封或用棉絮压紧封堵,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,管片拼装系统,1、管片拼装机红蓝缸自动泄压下降现

21、象 具体表现为在管片安装机不工作一段时间后，红/蓝油缸会自动泄压下降一段距离。 分析原因时首先要确定管路及油缸内是否充满油，在油缸里没有油的情况下，在停机一段时间后可能会出现油缸下降的现象。其次，检查连接红/蓝油缸的平衡阀。平衡阀是一种压力阀，用于控制对双向执行元件回油侧的压力。他以其设定的压力保持回油的闭锁（设定压力约大于最大负载压力的15%），并克服移动负载压力，只有剩余压力迫使泵“推动”并吸取阀内介质，才能卸荷,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,管片拼装系统,2、旋转限位器失效 管片拼装机旋转的角度为+/-200，在两个位置各装有限位传

22、感器，由于不小心碰短线路或限位器卡块松懈导致传感器失效，最终造成拼装机旋转时超限，将管路及线缆拉断,3、拼装机吊管片旋转时机子发抖 原因分析：为节流孔被堵塞所致。解决办法为放大节流孔，由高压油将堵塞物冲开，再调回去即恢复正常,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,管片拼装系统,4、管片输送小车清洁问题 一个公司对于设备的管理水平首先就是看设备的清洁，设备就象人一样，如果一个人脏乱差那别人都不愿意亲近，如果设备上脏乱差，那他的维修和操作人员也不愿意接近，设备越脏则人越不愿意去维修，长期下去机况将会越来越差，腐蚀越来越历害，以至重要的部位无法检查，也

23、不愿去检查。如右图所示管片运输小车没有及时冲洗，已全部积泥水。正常使用过程中一定要及时冲洗底部的脏物和泥土,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,管片拼装系统,5、管片吊机常见故障 管片吊机工作于1号拖车与设备桥双梁，负责从平板车到管片输送小车的管片运输。它由一对电驱动吊链起重装置、一对电驱动行走装置和控制系统组成，起重装置和行走装置都有快、慢两档速度。平时要注意对管片吊机行走轨道进行清洁，行走链条进行润滑。注意不要在提升装置链条上涂抹黄油，可抹少量机油,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,管片拼

24、装系统,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,管片拼装系统,管片吊机所有动作异常，行走无效 处理过程：用万用表测量吊机电源电压正常，但吊机操作手柄启动按钮无效，经检查管片吊机控制盒内相序继电器保护，断电后调相序，吊机电源正常。将手柄选择开关打到中位后按下行走按钮，吊机不能前进，检查吊机电气柜主电路，前进接触器行走正常，检查吊机行走十字限位发现前进动作，起保护作用，逆时针转动十字限位90度恢复故障排除，重新按下前进按钮，前进正常,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,出渣系统,螺旋输送机 1、螺旋机扭

25、矩过大而堵塞 在西安等老黄土、古土壤地层掘进中，因土质坚韧，且成大块状，不易被泡沫和水改良，稍不注意容易造成螺旋机扭矩过大而堵塞。最后通过螺旋机伸缩和正反转来实现脱困,在硬岩地层掘进过程中，大块岩石进入螺旋机内造成堵塞现象（一般采用带式螺旋轴设计,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,出渣系统,在砂卵石地层掘进过程中，大块岩石进入螺旋机内造成堵塞现象（一般采用带式螺旋轴设计,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,出渣系统,2、喷涌现象 以一项目为例，掘进区间内含水量很大，螺旋机采用了双闸门设计以降低

26、喷涌现象发生。降低推进速度，减小螺旋输送机仓门开度，降低螺旋输送机转速来调整。 3、螺旋机磨损,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,出渣系统,皮带输送机 1、皮带跑偏 皮带机在运行一段时间后，会出现皮带跑偏、刮泥板磨损、滚筒（倾斜段出口处的减震滚筒）磨损等现象。平常维保过程中应时刻注意皮带机运行状态，如出现跑偏或皮带拉长，应及时调整；刮泥板根据磨损情况进行调整，如磨损严重需更换新件,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,出渣系统,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专

27、业制造 专业服务,出渣系统,2、皮带机急停故障 在上位机报警界面显示皮带机急停故障。 急停故障对应的是皮带机的急停按钮、左右皮带拉绳和跑偏开关。首先应检查TC5-DG52控制盒中急停按钮电源是否正常；其次检查皮带机拉绳开关和跑偏开关；最后检查皮带机现场控制钥匙与主控室钥匙位置是否一致,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,液压系统,1、过滤器报警 当液压系统运行长时间后，由于液压油内杂质增多，会出现堵塞过滤器的现象，上位机报警界面会提示出现在哪个位置，以便维保人员及时处理。 2、油污染 参考盾构机操作说明书，更换油液和加强日常维保,中铁装备公司技术服务分公司-土压平衡盾构机常见故障案例分析与处理,专业制造 专业服务,流体系统,泡沫系统 1、