盾构液压系统故障检测及其诊断策略分析

撰文/张光辉

盾构液压系统故障检测及其诊断策略分析

撰文/张光辉

社会经济的不断发展与进步，有力推动了隧道建设工程的快速发展。盾构机作为一种大型的机械设备，其具备良好的液压传动性能，在隧道建设工程中得到了广泛的应用。盾构液压系统作为盾构机的重要构成部分，其在实际运行过程中易出现一些故障，并且由于故障具有交叉性和隐蔽性的特征，往往难以及时发展，影响盾构液压系统的安全稳定运行。本文就对盾构液压系统常见的故障进行深入分析，并试探性提出相应地诊断策略，以便相关人士借鉴和参考。盾构液压系统；故障检测；诊断策略

■450000 中铁工程装备集团有限公司 河南 郑州

液压系统作为盾构机的关键机构，刀盘驱动系统和盾构推进系统等都需要利用液压系统来进行动力的传递，因此液压系统在实际运行过程中较易出现故障，是故障检测的重点工作。对于液压系统故障而言，其具有多样性，如果仅仅只采用一种方式来检测系统故障，往往会导致诊断结果缺乏准确性，需要采用多元化的检测方式，以此保证诊断结果的正确，实现盾构液压系统的正常稳定运行。

1　盾构液压系统常见故障分析

盾构液压系统常见的故障主要表现在四个方面：

一是液压系统泄漏。液压系统在实际工作过程中，会产生一定的振动与冲击，从而导致油液污染、油温过高、元器件相互磨损以及管接头松动等情况[1]。系统泄漏可分为内泄漏和外泄漏，其中内泄漏具有隐蔽性的特征，多是液压阀内部系统动力的泄漏，从而导致系统压力无法建立或难以有效调整，影响管片拼装作业的顺利实施。而外泄漏则是液压泵、液压管路和液压缸等元器件液压油的渗出。

二是元器件损坏。元器件损坏主要是由于液压阀中含有金属颗粒物，从而导致液压阀与液压泵出现磨损，降低输出流量，增加泄漏。值得注意的是，液压阀的磨损会在一定程度上使得阀芯运动阻力加大，导致刀盘驱动系统和推进系统的压力出现失去稳定与动作滞后等异常情况。

三是油温升高。对于盾构机而言，受其外负载多变性的影响，推进系统和刀盘驱动系统等的流量和压力会出现一定的变化，或者是液压油在换向阀或液压弯管处直行时产生很高的压力和动能，导致管壁折向，这些都会使得液压能转变为热能而引起油温升高。油温升高会增加机件泄漏与发热，从而影响元器件的灵活操作，降低油液的黏度，一旦油温超过55℃后，将会减少油的一半使用寿命。同时高温影响下，液压油会因氧化作用而产生沉积物，导致油液通道和滤油器的堵塞，影响液压系统的安全稳定运行。

四是油液污染。盾构液压系统存在的一个重要问题就是液压油污染问题，管路与滤油器被污染物堵塞，则难以建立压力以及缺乏足够的流量，从而导致盾构机难以有效工作，影响施工的安全[2]。一般而言，油液污染产生的原因可分为两点：首先是元器件在实际工作过程中因摩擦产生的金属屑；其次是水进入高温高野的油液后出现瞬间炸开现象而损坏元器件，或者是空气进入液压系统，导致液压油的氧化变质加快。

2　盾构液压系统故障的诊断策略

2.1传统诊断方式

对于盾构液压系统的故障进行检测与诊断时，可采用传统的诊断方式，利用人工经验法，如目测法、触摸法、耳听法、仪器检测等。其中目测法主要是现场检修人员可对液压系统的油温表和压力表的变化情况进行目测，并检测其是否存在漏油等现象，以此来对液压系统的具体故障情况加以判断。触摸法是通过用手触摸感知相关元器件的温度与振动等情况，从而判断系统是否存在故障。由于系统故障的不同，其产生的噪声也不尽相同，检修人员可利用聆听的方式来对故障的位置及其产生原因进行判断。而仪器检测法则是检修人员利用温度计、流量计和压力检测仪等来对阀体两侧的油温、流量和压力进行检测，判断其是否与系统正常运行标准相符合。当然该方法在检测过程中，检测的项目具有一定的分散性，难以将系统进行有效，只能应用于单一故障的分析检测中。

2.2故障智能诊断技术

由于盾构液压系统具有非线性和复杂性特点，其故障存在多层面和深层次性，传统的诊断方式则难以快速准确、系统全面查明故障发生的原因，需要利用故障智能诊断方式来检测故障。首先可利用传感器来对系统运行参数信息进行采集，并将其转化为电信号，在此基础上输入处理设备、信号采集以及故障智能诊断系统软件，从而进行放大、滤波和提高信噪比等处理，有效检测和诊断系统故障[3]。其次可借助故障智能诊断系统软件，对传感器中的故障参数进行调取，并将其与以往的相关故障参数加以对比分析，有效判断故障。最后充分挖掘数据库中的相关数据，并利用故障树分析法等来形成故障分析报告，有效排除故障。

3　结束语

综上所述，盾构液压系统具有高集成度和复杂性，在对其故障进行检测时，必须要结合具体情况来选择合理的诊断方式，从而保证诊断结果的准确性与可靠性。目前，随着科学技术的不断发展，开发融合参数测量和人工智能等方式已经成为盾构液压系统故障检测的重要发展趋势，这样能够对故障进行科学准确判断，保证系统的正常高效运行。

参考：

[1]周奇才，黄克，赵炯，熊肖磊.基于改进型滑动窗主元分析的盾构液压系统故障诊断研究[J].中国机械工程，2013，05:638-643.

[2]李琳，张丽丽.土压平衡盾构机主驱动液压系统污染故障处理[J].市政技术，2013，04:162-163.

[3]杨正强，杜随更.现代机械设备液压系统状态评估及故障诊断综述[J].西安航空学院学报，2015，05:47-53.

作者简介：

张光辉(1982.10.29-)，男，中铁工程装备集团有限公司，机械设计与制造。