掘進(jìn)機(jī)故障診斷

1、掘進(jìn)機(jī)故障診斷一、概 述二、故障診斷主要內(nèi)容：一、概 述 鉆爆法 明挖法 機(jī)械法機(jī)械法掘進(jìn)機(jī)法掘進(jìn)機(jī)法 沉埋法 隧道掘進(jìn)機(jī)械，一般分為兩種： （1）臂式掘進(jìn)機(jī)(Boom-type Roadheader)； （2）全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)，簡稱TBM。一、概 述 隧道掘進(jìn)機(jī)(Tunnel Boring Machine)，簡稱TBM ，是利用回轉(zhuǎn)刀具切削破巖及掘進(jìn)，形成整個隧道斷面的一種新型、先進(jìn)的隧道施工機(jī)械。一、概 述 臂式掘進(jìn)機(jī)又稱為部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)，是一種集切削巖石、自動行走、裝載石碴等多種功能為一體的高效聯(lián)合作業(yè)機(jī)械。一、概 述 (1) 在巖石中開挖隧道的TBM 通常適用于穩(wěn)定性良好、中厚埋深、中

2、高強(qiáng)度的巖層中掘進(jìn)長大隧道。 (2) 在松軟地層中掘進(jìn)隧道的TBM 一般適用于在具有有限壓力的地下水位以下基本均質(zhì)的軟弱地層中開挖有限長度的隧道。 目前在國內(nèi)通常有兩種提法： (1)巖石掘進(jìn)機(jī)(TBM ) ； (2) 盾構(gòu)機(jī)。 巖石掘進(jìn)機(jī)(TBM )就是適合硬巖開挖的隧道掘進(jìn)機(jī)，盾構(gòu)機(jī)指的是適于在軟巖、土中的隧道掘進(jìn)機(jī)。 鑒于學(xué)術(shù)及現(xiàn)實(shí)中稱法混亂，造成許多麻煩，有些學(xué)者提出采用“硬巖TBM”和“軟巖TBM（也即盾構(gòu)機(jī)）”兩種來規(guī)范。一、概 述(1) 安全人員在局部或整體的護(hù)盾下工作(2) 快速常規(guī)鉆爆法掘進(jìn)速度的310倍(3) 優(yōu)質(zhì)洞壁光滑美觀(4) 自動化和機(jī)械化程度高（節(jié)省勞動力經(jīng)濟(jì)）(5

3、) 圍巖擾動小(6) 對環(huán)境影響小一、概 述(1) 能耗大(2) 斷面單一(3) 對巖層變化的適應(yīng)性差 (4) 一次性購買TBM投資高(5) 主機(jī)重量大，運(yùn)輸不方便，安裝工作量大(6) 短隧道不能發(fā)揮其優(yōu)越性(不經(jīng)濟(jì))一、概 述 1846年TBM由意大利人Maus發(fā)明。 1851年美國人威爾遜開發(fā)了一臺TBM，在花崗巖中試用未獲 成功。 1881年波蒙特開發(fā)了壓氣式TBM，成功應(yīng)用于英吉利海峽隧 道直徑為2.1m的勘探導(dǎo)坑。 1952年美國羅賓斯公司研制了現(xiàn)代意義上的第1臺軟巖TBM。 1956年美國羅賓斯公司又研制成功中硬巖TBM。 從此，TBM 進(jìn)入快速發(fā)展時期。掘進(jìn)機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展掘進(jìn)機(jī)的

4、應(yīng)用與發(fā)展一、概 述 近年來，國外采用掘進(jìn)機(jī)完成的大型隧道有： (1) 英法海底鐵路隧道單洞長約50km，使用11臺掘進(jìn)機(jī)，工期 三年多時間； (2) 瑞士費(fèi)爾艾那隧道長19km，其中約9.5km采用掘進(jìn)機(jī)施工； (3) 瑞士穿越阿爾卑斯山新圣哥達(dá)鐵路隧道長達(dá)57km； (4) 美國芝加哥TARP工程排水隧道大約40多km，全部采用 掘進(jìn)機(jī)施工。一、概 述 (1) 1970年代末，甘肅引大入秦和山西萬家寨引水工程采用掘進(jìn)機(jī)獲得成功(意大利CMC公司承包)。 (2) 1998.11999.8，西康鐵路秦嶺特長隧道引入德國Wirth公司TB880E型掘進(jìn)機(jī)，進(jìn)行長18.5km，直徑8.8m的I線隧

5、道施工，平均掘進(jìn)速度為313.7/月。 開挖直徑范圍為1.8-11.87m； 可在抗壓強(qiáng)度360MPa的巖體中掘進(jìn)80-100m2大斷面隧道， 平均掘進(jìn)速度350-400m/月； 能開挖45的斜井； 盤形滾刀的最大直徑達(dá)483mm，其承載能力達(dá)312kN；刀具 的壽命達(dá)300500m； 單臺掘進(jìn)機(jī)的最大總進(jìn)尺已超過40km。一、概 述 美 國：羅賓斯(obbins)公司(已歸屬阿特拉斯公司) 佳瓦(Jarva)公司 德 國：維爾特(Wirth)公司 海瑞克(Herrenknecht)公司 瑞 典：阿特拉斯.科普柯 (Atlas.Copco)公司 加拿大：拉瓦特(Lovat)公司 日 本：川崎(

6、Kawasaki)公司 三菱(Mitsubishi)公司 日立(Hitachi)公司一、概 述掘進(jìn)機(jī)的類型與構(gòu)造隧道掘進(jìn)機(jī)(巖石)全斷面掘進(jìn)機(jī)開敞式懸臂式掘進(jìn)機(jī)護(hù)盾式單臂式多臂式單撐靴式雙撐靴式單護(hù)盾式雙護(hù)盾式 掘進(jìn)機(jī)的類型掘進(jìn)機(jī)的類型一、概 述全斷面掘進(jìn)機(jī)全斷面掘進(jìn)機(jī) 適合于軟巖隧道； 頂推反力利用尾部安裝的襯砌管片。 適合于硬巖隧道； 頂推反力與刀盤扭矩力依靠圍巖堅硬壁面提供；(1) 開敞式掘進(jìn)機(jī)(2) 護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)一、概 述開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)一、概 述中鐵隧道局研發(fā)的開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)中鐵隧道局研發(fā)的開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)型型 號：號：TB880E開開 挖挖 直直 徑：徑：8.8米

7、米掘掘 進(jìn)進(jìn) 速速 度：度：3.5m/h西康鐵路秦嶺隧道西康鐵路秦嶺隧道西安西安-南京線磨溝嶺隧道南京線磨溝嶺隧道 最高月進(jìn)度：最高月進(jìn)度：574米（磨溝嶺隧道）米（磨溝嶺隧道） 最高日進(jìn)度：最高日進(jìn)度：41.3米（磨溝嶺隧道）米（磨溝嶺隧道）一、概 述開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)一、概 述開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)一、概 述開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)一、概 述開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)一、概 述開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)一、概 述開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)一、概 述開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)一、概 述開敞式掘進(jìn)機(jī)模型開敞式掘進(jìn)機(jī)模型護(hù)盾式隧道掘進(jìn)機(jī)護(hù)盾

8、式隧道掘進(jìn)機(jī) 刀座 吊耳 人工檢查用腳踏點(diǎn)和把手 周邊鏟斗，可更換鏟齒或鏟碴板 帶防護(hù)罩噴水孔 人孔通道 與刀盤回轉(zhuǎn)軸承相連接的精加工部件及螺栓孔開敞式掘進(jìn)機(jī)構(gòu)造(1)刀 盤主要構(gòu)造：刀盤；控制系統(tǒng)，支撐和推進(jìn)系統(tǒng)；后部配套設(shè)備。 The biggest hard rock tunnel boring machine in the world is set to start work on the Brisbane North-South Bypass Tunnel inDecember 2007. The machine is 250M long, weighs 4000T and is a

9、lmost 13M in diameter. 掘進(jìn)中，刀具受順刀圈徑向和側(cè)向復(fù)合壓力及刀圈和巖石間摩擦力。 在均一完整巖石中，刀具主要受徑向壓力，而所受側(cè)向力并不大。 實(shí)際巖石是不均質(zhì)和有裂紋的，每把滾刀受力不均一。 刀具破碎巖石過程，機(jī)械能轉(zhuǎn)換成熱能，產(chǎn)生大量熱能，將降低刀圈壽命，因此須作降溫處理。 (2)刀具的力學(xué)特性(3)滾刀數(shù)量的確定3094107856102013111412705040608010090圖10-6 刀盤直徑與滾刀數(shù)量關(guān)系曲線圖刀盤直徑（m）滾刀數(shù)量（個） 切削刀盤上滾刀平面布置是根據(jù)滾刀類型和合理刀間距確定的。在一定間距下，刀盤直徑與滾刀數(shù)量間的關(guān)系可以從右圖中查驗

10、。 (4)支撐和推進(jìn)系統(tǒng)單撐靴式雙撐靴式圖10-4 掘進(jìn)機(jī)撐靴型式推力千斤頂單撐靴型雙撐靴型撐靴推力千斤頂X型配置T型配置撐靴主梁(5) 驅(qū)動系統(tǒng) 刀盤驅(qū)動方式有兩大類：電動和液壓。 電動又分單速電機(jī)、雙速電機(jī)和調(diào)頻電機(jī)。 液壓系統(tǒng) 供電系統(tǒng) 運(yùn)輸系統(tǒng) 通風(fēng)系統(tǒng) 降溫、防塵、供水及安全系統(tǒng) 隧道支護(hù)設(shè)備系統(tǒng) 其它輔助設(shè)施(6) 后配套設(shè)備TBM組裝圖TBM組裝圖TBM組裝圖TBM組裝圖(1) 單護(hù)盾TBM常用于劣質(zhì)地層。(2) 雙護(hù)盾TBM適用于各種地質(zhì)，既適應(yīng)軟巖，也適應(yīng)硬 巖或軟硬巖交互地層。 對比：單護(hù)盾TBM推進(jìn)時，要利用管片作為支撐，與雙護(hù)盾TBM相比，掘進(jìn)與安裝管片兩者不能同時進(jìn)行

11、，速度較慢。護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī) 臂式掘進(jìn)機(jī)又稱為部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)，是一種集切削巖石、自動行走、裝載石碴等多種功能為一體的高效聯(lián)合作業(yè)機(jī)械。臂式掘進(jìn)機(jī)臂式掘進(jìn)機(jī) 臂式掘進(jìn)機(jī)具有效率高、機(jī)動性強(qiáng)、對圍巖擾動小、超挖量小、安全性高、適應(yīng)性強(qiáng)，以及費(fèi)用相對較低等優(yōu)點(diǎn)。 可以適應(yīng)任意形狀的斷面； 對地質(zhì)條件的要求較低，適合軟巖及中硬巖隧道的掘進(jìn)； 連續(xù)掘進(jìn)，支護(hù)可實(shí)現(xiàn)平行作業(yè) 基本投資費(fèi)用少，約為全斷面掘進(jìn)機(jī)的15%左右。 中短隧道施工更為適用。臂式掘進(jìn)機(jī)的特點(diǎn) 臂式掘進(jìn)機(jī)開挖作業(yè)示意圖 重型隧道掘進(jìn)機(jī) 臂式掘進(jìn)機(jī)切削頭 在掘進(jìn)時切削刀盤上的滾刀沿巖石開挖面滾動，切削刀盤均勻地對每個滾刀施加壓力，形成對巖面的滾

12、動擠壓，切削刀盤每轉(zhuǎn)動一圈，就會貫入巖面一定深度，在滾刀刀刃與巖石接觸處，巖石被擠壓成粉末，從這個區(qū)域開始，裂縫向相鄰的切割槽擴(kuò)展，進(jìn)而形成片狀石碴，從而實(shí)現(xiàn)破巖，如右圖。掘進(jìn)機(jī)施工破巖機(jī)理破巖機(jī)理巖石龜裂紋圖10-11 掘進(jìn)機(jī)切削巖石機(jī)理示意圖相鄰刀具產(chǎn)生的粉碎巖石粒切削石碴滾刀粉碎巖石粒二、故障診斷 故障案例（一）故障現(xiàn)象：該設(shè)備液壓系統(tǒng)為閉勢系統(tǒng)。全部為派克控制元件。升井大修試車。當(dāng)時廠房氣溫為-25左右。設(shè)備起動后無壓力，開車一段時間后壓力正常。但試車20分鐘后壓力消失，只有待命壓力。執(zhí)行元件無反映。先導(dǎo)手柄反彈力較大。故障分析：（1）大修設(shè)備在廠房氣溫較低，造成油液的冷凝現(xiàn)象。（2）

13、安全閥調(diào)制過低。（3）LS敏感壓力閥調(diào)整不當(dāng)及閥芯滯澀。（4）由于天氣太冷造成油液冷凝，使控制回油不暢。故障排除：（1）將油泵空轉(zhuǎn)給油液加溫，加溫后壓力不上升，推先導(dǎo)手柄只有一個星輪轉(zhuǎn)動。安全閥有噪聲，T管有發(fā)熱現(xiàn)象。將安全閥清洗后調(diào)整壓力，設(shè)備正常。但試車隊2030分鐘后壓力消失，執(zhí)行元件無動作。 （2）檢查LS供油及LS過濾器，未發(fā)現(xiàn)故障，油路暢通。二、故障診斷 故障案例（一）3）檢查控制元件，發(fā)現(xiàn)兩聯(lián)閥閥面溫度為45，而先導(dǎo)閥溫為2。5。手柄反向彈力較大。分析可能是控制回油不暢通造成。拆開先導(dǎo)手柄回油管十字接著處。先導(dǎo)回油管噴出氣體后，流出大量的氣泡和冷凝油液。先導(dǎo)手柄反向彈力消失。設(shè)備

14、壓力及操縱正常。但接上回油導(dǎo)管后，由于先導(dǎo)閥太冷。一時無法升溫，又出現(xiàn)先前故障。為了現(xiàn)場驗收順利。將先導(dǎo)回油管直接做到油箱回油集油塊上。故障排除。排故體會：（1）由于天氣太冷，造成了先導(dǎo)油路的回油不暢通。油液凝結(jié)在先導(dǎo)閥中使流量減少，而先導(dǎo)閥供油量較少使先導(dǎo)閥升溫困難。導(dǎo)致?lián)Q向閥兩端操縱壓力漸漸平衡，閥芯回到中立位置壓力消失。（2）先導(dǎo)油管出現(xiàn)的大量氣泡，是由于油液的特性造成的。空氣由液體中溢出有兩個條件，一是低溫，二是負(fù)壓。先導(dǎo)系統(tǒng)的氣泡造成了油路的堵塞，使油液流動減慢，當(dāng)流到十字回油接著時，由于兩閥回油回油升溫快，流量壓力都增高，堵塞了氣泡的流動，使先導(dǎo)閥無回油，先導(dǎo)手柄反彈力增加。二、故

15、障診斷排故案例（二）故障現(xiàn)象：系統(tǒng)無壓力。更換油泵后壓力正常但開車27小時后系統(tǒng)失壓。后更換五聯(lián)閥壓力又正常，開車24小時后又失壓。故障分析：由于油泵和五聯(lián)閥都是新更換的出現(xiàn)問題的可能性不大。如果出現(xiàn)問題原因是（1）油質(zhì)問題，油液被污染。（2）系統(tǒng)壓力調(diào)制不當(dāng)。（3）LS導(dǎo)管泄漏。故障排除：（1）檢查油液，油液為殼牌，油質(zhì)清潔，無氣泡現(xiàn)象。（2）檢查LS導(dǎo)管及LS過濾器無泄漏和堵塞現(xiàn)象。（3）通過對維護(hù)人員對設(shè)備近期性況的了解，操作工人認(rèn)為設(shè)備速度慢。無力。調(diào)整了恒功率。有時最大壓力為了38Mpa。通過對情況的了解。故障可斷定為安全閥。更換安全閥彈簧，將恒功率調(diào)回原來工作狀態(tài)，故障排除。壓力正

16、常。排故體會：該故障為過量調(diào)整恒功率閥造成的。因為安全閥保護(hù)壓力為27.5Mpa，每當(dāng)壓力升高時安全閥就會溢流。長期溢流就會造成安全閥彈簧疲勞，使閥芯處于常開位置，所以閥芯無噪聲，溫度上升慢。二、故障診斷排故障案例（三）故障現(xiàn)象：故障現(xiàn)象：大五聯(lián)閥所控制的執(zhí)行元件無動作。故障分析故障分析：（1）油泵泄漏不供壓。（2）敏感壓力閥卡滯。（3）五聯(lián)閥首聯(lián)安全閥設(shè)制低，Ls無返饋。故障排除：故障排除：（1）起動設(shè)備，油泵無噪聲。無待命壓力。（2）打開油泵泄油口無泄油現(xiàn)象。檢查Ls供油量發(fā)現(xiàn)Ls供油正常，但敏感壓力閥Ls口往處噴油。說明敏感壓力閥閥芯磨損嚴(yán)重，更換敏感壓力閥，設(shè)備正常二、故障診斷 排故案

17、例（四）故障現(xiàn)象：故障現(xiàn)象：左行走向前無動作，而向后著正常故障分析：故障分析：（1）五聯(lián)閥單向卡死。（2）先導(dǎo)一則供油不足及爆管。（3）行走馬達(dá)總成內(nèi)梭閥卡澀。故障排除：故障排除：開車檢查操縱行走，發(fā)現(xiàn)向后行走工作壓力正常。向前行走馬達(dá)有微動后壓力上升到最大壓力。手摸行走導(dǎo)管有膨脹和跳越感。說明五聯(lián)閥和先導(dǎo)供油沒有問題。故障因在行走馬達(dá)總成的梭閥上。更換馬達(dá)。排故體會排故體會：該設(shè)備的故障原因是由于使用了劣質(zhì)油液造成的閥芯磨損。從原理圖上看。由于油液的污染造成了待命壓力閥芯及殼體磨損，閥芯損后，油液從閥體與閥芯溢到調(diào)腔使Ls出現(xiàn)噴油現(xiàn)象。在設(shè)備正常工作中，Ls油來油也會通過閥芯溢到回油腔。在降

18、低調(diào)整腔壓力的同時。也阻止了斜盤調(diào)整的油缸的回油。這樣就會使斜盤調(diào)整油缸處在最大位置。所以大五聯(lián)閥操縱無壓力。無動作。二、故障診斷排故體會：排故體會： 從行走原理圖上分析：下圖的紅色部位為故障點(diǎn)。但如果行走減壓閥泄漏，哪么系統(tǒng)不會建立起太高的壓力。只有剎車梭閥卡滯在一邊的位置時才會出現(xiàn)故障發(fā)生的現(xiàn)象。因為當(dāng)梭閥卡在前進(jìn)的位置時，前進(jìn)來油被梭閥堵塞，剎車無壓力，剎車片打不開，行走不動作，系統(tǒng)壓力就會達(dá)到最大。二、故障診斷 排故案例（五）故障現(xiàn)象：故障現(xiàn)象：星輪操縱有正轉(zhuǎn)無反轉(zhuǎn)。（哈威閥）故障分析：故障分析：（1）先導(dǎo)手柄反向卡澀無油源。（2）換向閥芯故障。故障排除：故障排除：（1）檢查先導(dǎo)油源正

19、常。（2）拆開換向閥圓蓋端彈簧及固定螺栓正常，抽下閥芯無拉傷現(xiàn)象。閥芯靈活，無卡澀。拆下方塊端檢查固定銷軸析斷。更換閥片。設(shè)備正常。排故體會：排故體會：哈威閥與力士樂派克在設(shè)計上有所不同，哈威閥的復(fù)位彈簧在閥芯的圓腔端。彈簧一端靠在閥體一端，另一端靠在圓蓋里端。此位置為閥的中立位置。當(dāng)前腔來油時，通過閥芯移動壓縮彈簧打開油路。而反向腔來油時在彈簧塞的作用下壓縮彈簧推動閥芯上的小軸桿打開反向油路。在閥芯的下部有一些小孔，它的作用是當(dāng)油液進(jìn)入時產(chǎn)生向上的浮力，以防閥芯卡澀。在方塊體下部有一長約40mm的銷軸，它插入閥芯，它的作用是起到定位作用。以防閥芯轉(zhuǎn)動。該故障就是因銷拆斷造成的閥芯卡澀現(xiàn)象。二

20、、故障診斷 排故案例（六）排故案例（六）故障現(xiàn)象：故障現(xiàn)象：設(shè)備開機(jī)后工作一段時間后，顯示溫度保護(hù)。但停車一段時間后又工作正常。故障分析故障分析：（1）溫控線斷路。溫控器損壞。（2）電機(jī)溫度過高。（3）無供水或水量較小。故障排除：故障排除：在檢查電機(jī)時發(fā)現(xiàn)電機(jī)溫度過高打開電機(jī)進(jìn)水口發(fā)現(xiàn)電機(jī)內(nèi)無冷卻水而進(jìn)水口水量正常檢查電機(jī)回水口發(fā)現(xiàn)三通閥進(jìn)水口接反調(diào)整進(jìn)水口后設(shè)備正常二、故障診斷排故體會：排故體會：該設(shè)備是掘進(jìn)下坡巷，不使用內(nèi)外噴霧。因不使用內(nèi)外噴霧便將水通過導(dǎo)管引到上坡。因?qū)Ч軓臋C(jī)身右側(cè)引出。所以將三通閥調(diào)換了方向。在不用噴霧但還要給電機(jī)冷卻，就將手柄搬到中間位置，這樣就使電機(jī)出回水被堵。電機(jī)啟動后由于電機(jī)溫度升高，產(chǎn)生水蒸氣，冷卻水在蒸氣的做用下被壓出電機(jī)，電機(jī)無水冷卻，溫控器報警。當(dāng)電機(jī)停車后，由于電機(jī)溫度下降，壓力降低，水又回到電機(jī)電機(jī)溫度迅速下降。冷卻水進(jìn)入電機(jī)后，電機(jī)得到冷卻，溫度下降在次起動電機(jī)就能正常開車。二、故障診斷 排故案例（七）故障現(xiàn)象：故障現(xiàn)象：該設(shè)備是。半閉式系統(tǒng)。設(shè)備開機(jī)以后工作正常。但油泵高壓管路高速跳動。工作半小時后各執(zhí)行元件速度降低。故障分析：故障分析：（1）油泵回油管路漏氣。及油泵內(nèi)有空氣。（2）補(bǔ)油泵損壞。（3）溢流閥設(shè)制太低。（4）單向溢流閥損壞及彈簧疲勞。故障排除：故障排除：（1）打開油泵泄油口放油。檢查回