泥水盾构机液压系统污染分析及控制

2016-02-04266000中铁十四局青岛地铁2号线项目部山东青岛卞淑琴

中国机械 2016年6期

关键词：液压系统控制方法轨道交通

266000 中铁十四局青岛地铁2号线项目部山东青岛|卞淑琴

泥水盾构机液压系统污染分析及控制

266000 中铁十四局青岛地铁2号线项目部山东青岛|卞淑琴

摘要：以青岛地铁施工中成功应用泥水平衡盾构机为例，阐述了液压系统污染的危害性及途径，并对控制和减少油液污染提出了相应对策。关键词：泥水盾构；轨道交通；液压系统；污染；控制方法

轨道交通以其快速、便捷、运量大、无污染等优点，迅速成为缓解城市交通拥挤的首选方案。与此同时，盾构法隧道施工也得到了日益广泛的应用。

盾构作为集机械、液压、电气与自动化控制等于一体的综合型大型施工机械，其故障率的高低直接影响到隧道的质量、安全和进度，而液压系统污染是造成盾构故障停机一个非常重要的原因。液压油污染严重时，会导致液压元件磨损加剧出现故障，使液压系统工作性能变坏。据统计，液压系统故障中70%以上的故障是由于油液污染而造成，其中75%以上是固体颗粒的污染。因此深入研究盾构机液压系统的污染原因，并针对新盾构制作、转场运输、掘进施工以及维保等各个环节，采取必要的污染控制方法，减少液压污染造成的故障停机时间，提高盾构设备完好率，显得异常重要。

液压油污染的原因及危害

a液压油氧化变质

盾构机在工作时，液压系统由于各种压力损失产生大量的热量，使系统液压油温度上升，系统温度过高时液压油容易氧化，氧化后会生成有机酸，有机酸会腐蚀金属元件，还会生成不溶于油的胶状沉淀物，使液压油的粘度增大，抗磨性能变差。

b液压油中混入水分和空气

液压油新油有吸水性，含有微量水分；液压系统停止工作时系统温度降低，空气中的水气凝结成水分子混入油中。液压油中混入水分后，将降低液压油的粘度，并促使液压油氧化变质，还会形成水气泡，使液压油的润滑性能变差还会产生气蚀。液压油能溶解部分空气，有时还会吸入气泡。空气混入液压油中可加快液压油氧化变质，还会引起噪声、气蚀、振动等。

c液压油中混入颗粒污物

液压系统及元件在加工、装配、储运中将污物混入系统中；使用中漏气或漏水后形成不溶物；使用中金属零部件磨损后产生的磨屑；空气中灰尘的混入等，这些都易形成液压油中的颗粒污物。液压油中混入颗粒污物，容易形成磨料磨损，降低液压油的润滑性能，冷却性能。固体颗粒污染的原因有以下几种：①液压系统本身原有残留杂质，如制造装配过程中产生的，又未得到彻底清除；②新油中含有杂质，因为油液流经的油管和储存油液的油桶含有杂质；③隧道下作业环境恶劣，各种飞扬的物质颗粒浸入液压系统；④液压系统维护时拆装元件和管路等过程中造成污染物的侵入，或加油、换油时使用了不洁的过滤容器带进的污染物等；⑤来自机械摩擦、变形和化学反应等方面的污染。

液压油污染的控制

为保证盾构机的正常掘进，就必须保证液压系统正常可靠的工作，要保证液压系统正常可靠的工作，必须对液压油污染进行控制。

a控制液压油的工作温度

液压油工作温度过高对液压系统的工作元件不利，同时会使液压油加速氧化。一般盾构液压系统的工作温度最好控制在65℃以下，盾构机液压系统工作温度以控制在80℃以下。控制液压油的工作温度主要是对液压系统的冷却器性能的控制，整个液压系统液压油油量的合理控制，液压系统元器件负荷及转速的控制。

b元件和系统在加工和装配过程中进行清洁

元件在加工制造中，每一工序都必须对加工中残留的污染物进行净化清除；元件装配前必须进行清洁处理，装配后必须进行严格的清洁和检验；油箱和管道在去除毛刺、焊渣等污染物后，需进行酸洗以去除其表面氧化物；对初装好的液压系统作循环冲洗，并定时从系统中取样分析，循环冲洗直至系统清洁达到要求。

c防止污染物混入液压系统

油箱要合理密封并装设高效能的空气滤清器以防止尘土、水分的进入；注入新油必须经过有效的过滤，系统的回油也应进行有效的过滤；管路接头等连接处密封严密，防止尘土、水分和空气进入液压系统；活动件（如液压缸活塞杆端）必须装有防尘密封装置。

d液压油的过滤和净化

液压油过滤器（滤油器）是液压系统中控制油液污染的重要元件，滤油器的应用必须保证过滤精度符合系统的使用要求，由流体阻力引起的压力损失应尽可能小，并应具有足够的油垢容量；定时对滤油器进行检查和净化。液压系统油液的污染度随着外界污染颗粒侵入率和系统内各种磨损颗粒数的增加而增大，随着过滤比的增大而减小，因此合理选择过滤器可有效地降低系统的污染度。固体颗粒是工程机械液压系统污染的主要来源，通过合理选择滤油器的过滤比是控制系统污染的主要措施。

e定期检查、加注或更换液压油

液压油在使用过程中，污染物的侵入会对液压系统造成不良的影响，要对液压油污染进行有效的控制，必须定期对各密封处、接头处进行检查处理，对液压系统的液压油进行检查分析，还要定期更换液压油。更换液压油时必须将旧液压油放净，整个液压系统必须先清洁后，再注入新的液压油。

f采用液压油污染度的离线监测技术

在盾构机械上采用液压油取样污染度离线监测，监测液压油在使用过程中的品质，而且能及时准确地显示污染等级及相应的原因，当滤芯的污染度达到相应的值时，报警装置也会进行报警，提示维护人员及时更换，以确保盾构机在使用中液压油性能及品质的良好性。