作（zuò）者：劉軍；董天（tiān）鴻
內容提要：本文主（zhǔ）要（yào）闡（chǎn）述了西康鐵路秦嶺1線北口，TBM在隧道（dào）施工中發生的一次特大故障。從對故障（zhàng）的診斷、處（chù）理方案和實施中（zhōng），使（shǐ）隧道施工企業的技術人員得到了超大型施工機械重大故障的處理經驗。
關鍵詞：TBM；主軸承；潤滑係統；汙染；液壓係統；處理方案
從德國引進的全斷麵岩石掘進機（jī）（TBM），在西康鐵路秦嶺1線北口施工中，發（fā）生（shēng）了（le）罕見的主軸承潤滑係統汙染主（zhǔ）液（yè）壓係統的故障。故障發（fā）生時，裏程為DK68＋295.48m，TBM的純掘進時（shí）間為2896.5h。故障發生起源是TBM在施工中發現主液（yè）壓（yā）係統頻繁出現多處控製閥不動作，或時（shí）而動作時而不動（dòng）作，液壓濾清器頻繁發生堵塞報警，迫使TBM自動停機、施工中斷。
1、故障檢測及分析
為了準（zhǔn）確判定故障原因，進（jìn）行了多方麵的油（yóu）質檢測和（hé）故障診（zhěn）斷工作。
（1）多（duō）次（cì）提取不同部位（wèi）的主液壓係統的（de）油樣（yàng），先後在西安和北（běi）京、蘭州等地（dì）油水檢測中心進行（háng）光譜、鐵譜分析，結果發現油樣含有大量的SIOZ顆粒和（hé）油質發（fā）生變（biàn）化。判斷可能是液壓係統內進人了石粉和其它油品，但汙染源究竟在什麽部位，當時仍然在查找中。
（2）對TBM主機（jī）的電氣控（kòng）製元件進行了逐個檢測，未發現電氣控製元件有問題，參（cān）數及動作正（zhèng）常。
（3）對液壓元件進行了重點檢測，有個別元件還（hái）進（jìn）行了拆檢（jiǎn），如4＃、5＃液壓泵，1＃、2＃皮帶機液壓馬達和一些控（kòng）製閥。除了正常磨損外，在清潔（jié）的液壓係統中工作正常。
（4）為了準確尋找主（zhǔ）液壓（yā）係統的汙染源，對汙染物可能進（jìn）人液壓係統的各個環節進行了（le）分析。汙染物可（kě）能進人主液壓係統的環節有：
a、液壓（yā）管路被岩石砸破而處理不及時、不恰當；
b、與石碴有直接或間接（jiē）接觸的液壓元件（jiàn），如油箱的防塵蓋呼吸器、鋼拱架安裝係統、混凝土罐吊機係統、材料升降平台係統、上部材料吊機係統、1＃與2＃皮帶機係統、主軸承潤滑係統的液（yè）壓馬達、護（hù）盾係（xì）統（tǒng）等。
2、故障診斷與查找
經過（guò）多（duō）方分析、查證，逐步將懷（huái）疑重點縮（suō）小至護盾係統和主軸承潤滑係統。理（lǐ）由（yóu）是經過3次主液壓係統的換油、濾油、試機（換油（yóu）在一萬升以（yǐ）上），工作一段時間後，主液壓係統內的油樣中仍有（yǒu）大量的SIOZ顆粒，主液壓係統的濾芯仍然頻繁堵塞，TBM自動停機，說明汙染源一定在與石（shí）碴接觸頻繁且汙染途徑暢（chàng）通的位置。經查護盾係統（tǒng）的油缸。油管（guǎn）、控製（zhì）閥完好，可以排除，的懷疑目標隻有主軸承潤滑（huá）係統的液壓馬達，經檢查主軸承的潤滑係統的齒輪油（yóu）內含有大量石（shí）粉顆粒，主軸承潤滑係統的濾清器嚴重堵塞。為了準確查清主軸承（chéng）潤滑係統的汙染物進人主液壓係統（tǒng）的原因，檢查了主軸承潤滑係統與（yǔ）主液壓係統的關係，兩者相連的（de）部件隻有液壓馬達。該液壓馬達與主軸承潤滑油泵通（tōng）過一封（fēng）閉（bì）的聯軸器相連，經拆解該液壓馬達和油泵，密封已損壞，Z終造成汙染物通過這條途徑長驅直人主液壓係統（tǒng）。根據主軸（zhóu）承潤滑係統發生的現象及檢測（cè）、化驗、分析，我們對故障診斷如下（xià）：
（1）主軸承內、外（wài）圈迷宮密封和（hé）內、外（wài）圈各三道唇形（xíng）密封（fēng）均（jun1）已破損；
（2）內（nèi）圈（quān）、外圈密封油脂量供給不足，也未形（xíng）成連續的環（huán）形粉塵阻（zǔ）隔帶；
（3）掘進（jìn）期間刀盤內粉塵無阻擋地直人主軸承齒輪箱，從（cóng）而使主軸承潤（rùn）滑係（xì）統（tǒng）嚴重汙染；
（4）由於主軸承潤滑係統的電傳感器已壞，又無配（pèi）件更（gèng）換，機械式報警裝置（zhì）被（bèi）坍（tān）落的岩石（shí）砸壞，不能正常報警，致使主（zhǔ）軸承潤滑係統汙染不能及時掌握（wò）、排除；
（5）由於主軸承潤滑係統汙染時間（jiān）較長，致使潤滑油泵和液（yè）壓馬達的密封破損，通（tōng）過密閉的聯軸器腔，使已嚴重汙染的（de）齒（chǐ）輪油（yóu）進人主液壓係統，引起嚴重的液壓係統故障。
3、製定解決（jué）方案
這次故障的根源（yuán）在於主（zhǔ）軸承迷宮密（mì）封和唇形密封（fēng）的失效，加之在隧道內進行故障排除，工（gōng）作難度相當大。我們製定了（le）兩套解決（jué）方案。
方案一：不更換主軸承迷（mí）宮密封和唇形密封。
（1）更換主軸承潤滑係統的（de）油泵和液（yè）壓（yā）馬達。改（gǎi）封閉聯軸器腔為下部開放式，以便解決串油問（wèn）題；
（2）連通所有（yǒu）Ｆ4、F2油脂通道，視情況提高油脂泵的工作頻率；
（3）在密切監測的前提下，增加濾油（yóu）裝置，及（jí）時更換齒輪油（yóu）；
（4）要求主軸（zhóu）承廠（chǎng）商和國內軸承研究機（jī）構及現場技術人員對主軸承進行全麵檢測、檢查，並進行磨粒磨（mó）損分析，評估主軸承的剩餘壽命。
此方案（àn）考慮到（dào）施工油耗（hào）、工程工期問題，若主軸承在剩餘工程量的掘進過程不會發生致命故障，暫時解決（jué）問題（tí）。但是此方案以犧牲主軸承壽命為代價，並且對工程的工期冒（mào）有很大的風險。
方案二：更換主軸承迷宮密封和唇形密封。
（1）在洞內拆下刀盤和碴鬥；
（2）使刀盤和主（zhǔ）軸承脫開，並退讓出足夠的空間，進行（háng）主軸承迷宮密封和唇形密封的更換；
（3）在洞（dòng）內裝回碴鬥和（hé）刀盤。
該方案（àn）是（shì）一種根本的解決辦法，但是時間長。技術難度大（dà），在（zài）世界隧道建設史上也是罕見的，就連維爾特（Wirth）公司的專家也沒（méi）有足夠的經驗和把握。Z後，經過中、外雙方技術人員商討，決定采用方案二，但方案一的部（bù）分工作可在新配件未到達（dá）以前進行短期試驗，以取得必要的監測數據（jù）。
4、具（jù）體方（fāng）案的實施
（1）在洞內無吊機的（de）情況下（xià），根據地質條件，將刀盤用錨杆（在刀盤上部左、右兩格）和鋼板（在刀盤（pán）下部左、右點支撐）固（gù）定（dìng）在掌子麵，使其不能相對位移，以便刀盤（重約150t）裝回時螺孔位置不變，同（tóng）時將碴鬥拆下，並固定在刀盤內。後退TBM主機使主軸與刀（dāo）盤分離（lí），退讓出足夠的空間，並在主（zhǔ）軸承不轉動的部分搭設必要（yào）的工作平台。
（2）按照圖1所（suǒ）示位置，依次拆下主軸承內（nèi）因迷（mí）宮密封、內圈唇形密封及隔環和外圈唇形密封及隔環。
F
1 、F
3 ＝油衝刷通道
F
2 、 F
4 ＝油脂通道
圖1 主軸承結構
（3）清洗主軸承及密封位（wèi）置，按照圖2所示位（wèi）置依次（cì）安裝新的主軸承內圈唇形密封及隔環（huán），外圈（quān）唇形密封及隔環、內圈迷（mí）宮密封。
圖2 主（zhǔ）軸（zhóu）承密封安裝位置（zhì）圖
（4）在主（zhǔ）軸承潤滑係統中先加人液壓油，運轉主（zhǔ）軸承及潤滑係統。同時，開啟主軸承脂潤（rùn）滑係統，並觀察迷（mí）宮的油脂（zhī）出口，油脂擠出迷宮密封是（shì）否正常。主軸承試驗互1-3h後，放出液壓油，並向主軸承潤滑係統內加注原裝齒輪油。
（5）主軸承再試轉1－3h，並取出油樣進行化驗分析，合格後，方可進行工作平台拆除,重新將TBM前移，並按技術要求（qiú）拆除馬盤及（jí）碴鬥的固定物，安裝好碴鬥和刀盤。運轉TBM並跟蹤檢查，正常後，方可按TBM正常運轉的技術文件進行（háng）主軸承（chéng）及潤滑係（xì）統及迷宮密（mì）封的檢查。
5、結（jié）語
我（wǒ）們這次遇（yù）到TBM發生的特大故障，不（bú）等不靠，由中方技術人員查找到了故障（zhàng）源，提出了解決方案，並征得德國專家的認可，圓滿（mǎn）解（jiě）決了使TBM停機42天的重大故障，使TBM比計劃提高一周恢複掘（jué）進。同時也使我們更加認識到TBM故障監測和油品（pǐn）化驗（yàn）分析的重要性及TBM備件貯（zhù）備的必要性，更重要（yào）的是鍛煉了我們技術人員，為今後TBM施工累了經驗。
