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

1、盾构机常见故障案例分析和处理开放交流 合作共赢 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 专业制造 专业服务 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 专业制造 专业服务 刀盘及主驱动系统 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

2、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。 专业制造 专业服务 刀盘及主驱动系统1、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。 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

3、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

4、报警且停止刀盘； 专业制造 专业服务 刀盘及主驱动系统处理措施： 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。 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HBW类似。 专

5、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

6、得联系设计方取得参数资料并进行相应调整。 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。 专业制造

7、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。 专业制造 专业服务 刀盘及主驱动系统 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

8、刀具，以免造成其他严重后果。 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 专业制造 专业服务 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，

9、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。 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。 专业制造 专业服务 刀盘及主驱动系统

10、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，确保安装到位；螺栓紧固要保证紧固力矩。 专业制造

11、 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。 专业制造 专业服务 刀盘及主驱动系统 专业制造 专业服务 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

12、土进入跑道，造成磨损。严重时，油脂进入主驱动齿轮箱。 专业制造 专业服务 推进系统 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，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

13、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。而小松盾构是通过每组的比例减压阀独立控制单组的推进压力 。 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。 专业制造 专业服务 推

14、进铰接系统3、铰接油缸伸出量大，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。 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： 专业制造 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

15、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。 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

16、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。 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

17、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。 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

18、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。 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。 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，

19、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。 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。 专业制造

20、 专业服务 管片拼装系统 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。 专业制造 专业服务 出渣系统螺旋输送机1、螺旋机扭矩过大而堵塞 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

21、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） 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） 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 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。 专业制造 专业服务 出渣系统 专业制造 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 。 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