盾构机液压系统常见故障原因分析及对策

摘 要：在日常机械运用中，无论机械哪个部位出问题都会导致机械本身不能使用，系统的故障与各元件的状况和使用状况有着密切联系，本文通过对盾构机液压系统中主要故障特征进行总结，分析了盾构机液压系统主要故障产生的原因，并提出了相应的准确分析和判断液压系统故障的方法。

关键词：盾构机；液压系统；故障分析；对策

一、引言

在日常机械运用中，无论机械哪个部位出问题都会导致机械本身不能使用，系统的故障与各元件的状况和使用状况有着密切联系，本文通过对盾构机液压系统中主要故障特征进行总结，分析了盾构机液压系统主要故障产生的原因，并提出了相应的准确分析和判断液压系统故障的方法。

二、液压系统常见故障原因分析及对策

1.头部周期性下降原因分析及对策

推進过程中，由于泥土仓实际土压力值低于理论值，使盾构机头部周期性地下降。造成盾构机“磕头”。实际操作中，应使泥土仓土压力值略高于理论值，并在推进时按工况条件和地质情况在盾构机正面加入发泡剂、膨润土和水等改良土体的添加剂，改良开挖面的土体。施工过程中要根据隧道的埋深、所在位置的土层状况和地层变形量等信息的反馈，对土压力设定值、推进速度和注浆量等施工参数及时地进行调整。

2.止推进后泥土仓土压自动上升原因分析及对策

往前推进后，泡沫系统已关闭，但由于泡沫系统某个进气阀故障，阀芯被卡住，进气阀仍处于开启状态，压力空气继续通过该进气阀进入泥土仓，导致在盾构机停止往前推进后泥土仓出现土压自动上升的现象。若出现此现象，首先关掉空气压缩机，打开压缩空气储气罐的放气阀，放掉压力空气卸压，直至泥土仓土压不再上升为止。若泥土仓土压上升幅度很大，为防止地表面隆起，启动皮带输送机和螺旋输送机，打开螺旋输送机出土闸门，低速运转螺旋输送机，慢慢地出土，直至泥土仓土压降至正常值为止；若泥土仓土压上升幅度较小，不会引起地表面隆起，故不需要降低泥土仓土压。同时，检查泡沫系统空气进气阀，查明进气阀阀芯被卡住的具体原因，修理或更换进气阀，使进气阀能正常打开和关闭。

工作人员在盾构机停止往前推进后，除正常检查维修盾构机外，一般不要离开操作室，以保证盾构机在出现异常情况时，能及时发现，并采取措施。

3.磁阀电源漏电保护器跳闸原因分析及对策

源有ELB41～ELB45，分别控制不同区域的电磁阀。电磁阀电源跳闸的原因多为该电源下某个电磁阀接线短路，比如电磁阀接线处进水。电磁阀电源跳闸，如果合闸不上，则检查对应的电磁阀，观察电磁阀表面是否有水迹。如果没有明显迹象，则找到电磁阀对应的接线端子箱，通过拔下熔断器断开某个区域的电磁阀电源，测试并确定故障发生在哪个区域。确定区域之后，拔下所有的电磁阀熔断器，用万用表逐一测电磁阀接线电阻。如果某个电磁阀接线阻值很小几乎为零，就说明该电磁阀发生短路。找到对应的电磁阀，对电源接线进行检查。

4.星轮转盘转动慢或不转原因分析及对策

（1）液压系统压力不够。造成系统压力不够的原因有：一是由于液压泵的效率降低。二由于单联阀损坏或溢流阀调整的压力不够造成的。对于第一种原因造成的星轮转盘过慢，可更换液压泵解决。第二种原因造成的星轮转动慢，可通过调整溢流阀压力解决，如果单联切换阀故障，可单联阀解决。

（2）液压马达泄漏大或内部损坏。液压马达内部损坏、泄漏大会造成液压马达功率降低，输出的么扭矩及功率较小，因而造成星轮转盘转动慢。处理方法：更换新马达

（3）液压马达连接内花键严重磨损。马达与星轮转盘减速器通过花键连接如果马达花键轴或者减速器输入轴花键套磨损严重，都不能正常传递扭矩，导致星轮转盘转动慢或不转动。处理方法更换马达或更换减速器输入轴。

5.履带部不行走原因分析及对策

（1）液压系统压力不够。其原因一是液压泵效率降低或损坏，二是双联换向阀泄漏大或溢流阀调整值小。处理方法：一是更换液压泵，二是调大溢流阀的压力值或更换双向换向阀。

（2）行走马达故障。其原因有一是：先导管堵塞或漏液，二是马达泄漏大或马达内部故障。处理方法是更换新的先导管，二是更换行走液压马达。

（3）液压马达过载，安全阀调整压力低。这种原因也会造成履带不行走，处理方法：重新调整过载安全阀，

（4）行走制动器不能完全打开。如果掘进机行走时，其行走制动器不能完全打开将会加大行走阻力，导致行走困难或不行走。造成行走制动器不能完全打开的原因一是控制制动器的减压阀或梭阀损坏，二是制动器泄漏或内部结构损坏，处理方法一是更换减压阀或梭阀，二是更换制动器。

（5）履带减速器内部驱动断裂或行星机构齿轮、轴承损坏。判断的方法是拆卸行走马达，判断马达的运转性能，如马达完好无损，说明履带减速机内部故障，或者用探棍耳朵检测，如发现马达运转后，减速机内部有明显杂音，且声音较大不均匀，就可断定行走减速器内部故障。处理方法是更换行走减速器。如果是减速机输入轴（一轴）损坏，最简单的方法是更换减速器的输入轴。

6.液压油温度过高原因分析及对策

温度超过70℃时掘进机的工作性能会大大较低，甚至会导致液压系统发生故障。造成液压油温度超限的原因及处理方法如下：

（1）油箱的油量不足。油箱的油量不足，会导致液压油循环加快，从而导致油温迅速上升。处理方法是把液压油加到规定油位。

（2）液压油质量不良。如果液压油内混入水分、固体颗粒等杂质，使液压油的物理性能、化学性能明显降低，液压适应性较差，抗磨性能降低，在液压循环过程中温度会很快升高。处理方法是更换油箱的液压油。

（3）油冷却器水量不足或内部堵塞。液压油依靠冷却水进行降温，如果冷却水水量不足或冷却器内部堵塞，都将不能实现正常的降温。处理方法是如果因水的流量不足所致，可以调大水的流量开机作业时必须开水，如果因冷却器内部堵塞所致，可拆卸清理冷却器，或更换新的冷却器。

（4）各溢流阀的调整值过高。各溢流阀的调整值过高，使掘进机的各液压工作元件克服的负荷较大，功率增加，因而液压油的温度升高过快。处理方法是：高速各溢流阀，其压力值适应。

（5）马达的质量问题。马达的质量问题会对液压系统造成重大影响。劣质的液压马达，不仅使液压油循环加快，功率降低，而且容易導致液压油温度升高，使液压系统运转不正常。处理方法是更换质量低劣的马达。

7.液压泵运转异常原因分析及对策

异常主要表现为有异常声响、发热故障原因：油箱的量不足；吸油过滤器堵塞；液压泵吸油侧密封不好，进入空气；安全阀调整值过高；液压泵内部损坏。

处理方法：将油箱油量加足；打开油箱，清洗过滤器；对液压泵吸油侧进行密封紧固，杜绝进气；调整溢流阀的整定值，使其压力值适应；更换损坏的液压泵。

三、总结

总之，设备进行认真细致的维修、保养，可防止设备零部件非正常磨损与损坏，减缓磨损程度，延长修理间隔期，减少维修费用。目前，在施工单位主要存在两种形式的维修浪费：一是设备的失修。由于设备检查的漏项，预测不准确或经费不足，对设备不重视，造成的设备失修现象，使本来较好的设备、较完善的功能由于某一零件或部件的失修而造成其他零件与功能的连锁性急速损坏，设备性能状况恶化。二是过剩维修。这是由于对设备进行过多的维修，以及过分追求设备性能的完好，如要求修旧如新等，造成的维修浪费。只要正确操作并谨慎维护，盾构机就能够达到如下要求：1.通过正确操作和维护、使用适宜的润滑剂进行充分润滑、密切注意设备的运行状态，就可以防止功能不正常；2.维护工作必须严谨实施，确保盾构机能够安全可靠地运行，减少故障和停机次数。

参考文献：

[1]王世明.工程机械液压系统故障监测诊断技术现状和发展趋势[A].中国振动工程学会故障诊断专业委员会.2008年全国振动工程及应用学术会议暨第十一届全国设备故障诊断学术会议论文集[C].中国振动工程学会故障诊断专业委员会，2008

[2]张军霞.液压系统故障诊断与维修典型案例的研究[D].北京：北京工业大学，2013

作者简介：

温银萍（1976--）女，硕士，讲师，陕西铁路工程职业技术学院机电工程系教师，主要研究方向：机电一体化。