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摘 要：结合具体实例，分析推进系统、油脂润滑系统及同步注浆系统故障产生的原因，并对如何排除故障进行了论述，以保证盾构机正常运转。
关键词：盾构机；推进系统；油脂润滑系统；同步注浆系统；故障排除
盾构机是集机械、液压、电气与自动化控制于一体的综合性大型施工机械，以其优质、高速，安全的优势在地铁隧道施工中被广泛应用，因此分析液压系统故障，总结防治措施，显得非常重要。现以以下故障的排除为例，简要介绍盾构机的推进系统、油脂润滑系统及注浆系统。
1.推进油缸故障
1.1故障现象：s-366盾构机7#推进油缸在推进模式和拼装模式下正常，当信号断开时自动泄压。
1.2分析过程：上述情况可直接排除液压泵1P001（如图1）、先导油路加载阀1C007/V3（如图1）及电路故障的可能性。若1C007/V3有故障，则推进换向阀1C009/V3（如图2）处于中位，油缸无任何动作。导致上述情况发生的最大可能是图2中的NG12处的单向阀失效，换新后仍无见好，随后排除了图2中V1和V6阀芯被卡死的可能性，最后在7#油缸A口加设单向阀和压力表，在拼装模式下伸油缸，当A口压力稳定时断开信号，观察A口压力变化，发现压力值缓慢减小，得知故障原因为油缸轻微內泄。更换油缸活塞密封组件后，故障消除。此故障属于隐蔽性故障，一般情况下油缸內泄会造成整组油缸无法加载，7#油缸的內泄实属于活塞密封前后形成微小阻尼孔，在信号正常时可以补偿压力损失，信号断开后无补偿而导致泄压。
2.推进系统故障
2.1故障现象：S-365盾构机推进系统调试时，在拼装模式下，当若干个推进油缸伸缩时，有部分推进油缸同时伸出，也就是所谓的油缸联动。
2.2分析过程：推进油缸伸出时，油缸无杆腔充油，才会导致此故障。当伸出油缸的前方有障碍物出现时，油缸的推进力又很小，说明出现故障油缸的压力很小。检查伸出油缸的推进主阀V3（见图2）未发现异常。根据推进系统液压原理图，当阀V3正常的情况下，油缸伸出时应该是回油压力将插装阀V2（见图2）顶开，使得回油充入故障油缸的无杆腔而导致其伸出。在这样的情况下，只能是回油的过滤器有一定的阻力而导致產生此故障。由于盾构机的停置时间较长，回油过滤器过滤效果不好，过滤前后存在足以顶开插装阀V2（见图2）的压力差，从而导致油缸伸出。更换回油过滤器后，故障消除。
3.油脂润滑系统故障
3.1 故障现象：S366盾构机黄油注脂泵不能自动加注黄油至多点泵储油箱。
3.2 故障分析：依次检查黄油多点泵、黄油箱液位传感器、IST泵后，发现均无常，将储油箱打开后清空箱内黄油，仍然不能自动加注；检查PDV电脑，F6界面里出现“GREASE TANK-DRIVE UNIT-LEVEL EMPTY .12/26.5”故障报警。
下图3是S366盾构机的PLC程序中单独截取黄油注脂泵自动注脂程序，根据程序可知黄油注脂泵自动工作需要满足的条件，图1中出现“12/26.3”、“12/26.5”、“12/31.3”、“12/31.4”、“12/31.6”、“12/31.8”。
如图6和图7，黄油注脂泵驱动压缩空气阀工作，黄油注入盾体的黄油箱，在进入黄油箱前有一个气动阀，气动阀打开后，黄油才能进入黄油箱。黄油注脂泵驱动压缩空气阀和气动阀都是通过PLC程序控制，图一Network 24中 “12/28.2” 和“12/29.1”分别是用来控制黄油注脂泵驱动压缩空气阀和气动阀。
返回PLC程序，Network 23中“12/26.3”和“12/26.5”是逻辑与的关系，即当两个条件都满足是，黄油注脂泵才处于等待自动注脂状态；Network 24中 “12/31.6” 和“12/31.8”是逻辑或的关系，即当两个条件满足任何一个，黄油注脂泵都启动自动注脂模式，当处于自动注脂模式下，即12/28.2” 和“12/29.1”都为1，黄油注脂泵驱动压缩空气阀和气动阀都工作；Network 24中“12/31.3”和“12/31.4”是逻辑或的关系，即当两个条件满足任何一个，黄油注脂泵都停止启动自动注脂模式，即12/28.2” 和“12/29.1”都为0，黄油注脂泵驱动压缩空气阀和气动阀都停止工作。
经过上面分析得知：出现的“GREASE TANK-DRIVE UNIT-LEVEL EMPTY .12/26.5”故障报警是造成黄油注脂泵不能自动加注的原因，更换限位开关后，自动加注正常，故障消除。
4.同步注浆系统故障
4.1 故障现象：S-365盾构机的KSP注浆泵出现主活塞换向时油缸11、12不能更稳过渡，伸缩不断，冲击大，噪音大，造成盘阀组件严重磨损。
4.2 分析过程：此液压系统由液压油控制各个阀，执行换向、注入和反吸等动作。液压系统工作原理如下（如图8）：
4.2.1 主液压回路：当电机开启、启动阀开启（处于左位）、调速阀6开启，低压液压油经吸油滤芯3、截止阀、液压泵2，变为高压液压油，经高压油滤芯6、调速阀6、手动阀7、三位四通阀8，进入主油缸14，推动主油缸14动作，回油经主油缸14、三位四通阀8、手动阀7回到油箱。
4.2.2 辅助液压回路：高压液压油给高压油滤芯、单向阀、三位四通阀9、三位四通阀10， 分别进入辅助油缸11和辅助油缸12，回油经辅助油缸11或辅助油缸12、三位四通阀10、9，回到液压油箱。
4.2.3 注浆泵的注浆过程控制：将手到阀7处于左位，开启调速按钮，调速阀6打开，此时由于压力油的存在，阀9处于上位，假设阀10处于上位，此时辅助油路中油缸11缩回，油缸12 伸出，也就是注浆泵进浆口打开，出浆口关闭；由于辅助油路压力油的存在，阀8处于下位，此时主油路压力油给手动阀8、阀8，进入主油缸有杆腔，注浆泵吸浆；当有杆腔的活塞处于左侧插装阀两油管之间时插装阀产生压差打开，压力油经左侧插装阀到阀10下侧，阀10改变，处于下位，多余主高压油给单向阀回到高压油路，此时油缸11、12改变，注浆泵进浆口关闭，出浆口打开，辅助油路压力油经节流阀13作用到阀8，阀8改变，处于上位，主油缸改变方向，向右运动，开始注浆；当主油缸活塞到右侧插装阀两油管之间时，阀10再次改变，使用阀8改变，换向吸泵。
4.2.4 分析原因：主要是由于节流阀13流量过大，当活塞到插装阀位置时，阀10改变方位，节流阀开启过大，阀8马上改变方位，作用在阀10上面的液压油还没有形成压差，阀10再次改变方位，然后阀10由于阀8已经改变方位，阀10再次改变，造成阀10在短时间不断改变阀位，从而造成辅助油缸11、12换向频繁，产生冲击和噪声。适当调节节流阀13的节流量后，故障消除。
5.结语
盾构机是集机械、液压、电气与自动化控制于一体的综合性大型施工设备，其管理和维护是一个系统性工程，正确的使用、维护、保养、检修制度，可以有效的减少盾构机故障发生频率，提高盾构掘进施工的稳定性和安全、可靠性。因此分析液压系统故障，总结防治措施，是非常重要的。
参考文献：
[1] 海瑞克复合式土压平衡盾构机液压图纸
[2] 海瑞克复合式土压平衡盾构机电气图纸
[3] 陆望龙.液压系统使用与维护，北京：机械工业出版社，2006
[4] 廖常初. S7-300/400 PLC应用技术[M].第二版.北京：机械工业出版社，2008
作者简介：
何振强（1984—），男，汉族，宁夏西吉，工程师，大学本科，主要从事隧道、地铁盾构机械方面的施工与管理。
关键词：盾构机；推进系统；油脂润滑系统；同步注浆系统；故障排除
盾构机是集机械、液压、电气与自动化控制于一体的综合性大型施工机械，以其优质、高速，安全的优势在地铁隧道施工中被广泛应用，因此分析液压系统故障，总结防治措施，显得非常重要。现以以下故障的排除为例，简要介绍盾构机的推进系统、油脂润滑系统及注浆系统。
1.推进油缸故障
1.1故障现象：s-366盾构机7#推进油缸在推进模式和拼装模式下正常，当信号断开时自动泄压。
1.2分析过程：上述情况可直接排除液压泵1P001（如图1）、先导油路加载阀1C007/V3（如图1）及电路故障的可能性。若1C007/V3有故障，则推进换向阀1C009/V3（如图2）处于中位，油缸无任何动作。导致上述情况发生的最大可能是图2中的NG12处的单向阀失效，换新后仍无见好，随后排除了图2中V1和V6阀芯被卡死的可能性，最后在7#油缸A口加设单向阀和压力表，在拼装模式下伸油缸，当A口压力稳定时断开信号，观察A口压力变化，发现压力值缓慢减小，得知故障原因为油缸轻微內泄。更换油缸活塞密封组件后，故障消除。此故障属于隐蔽性故障，一般情况下油缸內泄会造成整组油缸无法加载，7#油缸的內泄实属于活塞密封前后形成微小阻尼孔，在信号正常时可以补偿压力损失，信号断开后无补偿而导致泄压。
2.推进系统故障
2.1故障现象：S-365盾构机推进系统调试时，在拼装模式下，当若干个推进油缸伸缩时，有部分推进油缸同时伸出，也就是所谓的油缸联动。
2.2分析过程：推进油缸伸出时，油缸无杆腔充油，才会导致此故障。当伸出油缸的前方有障碍物出现时，油缸的推进力又很小，说明出现故障油缸的压力很小。检查伸出油缸的推进主阀V3（见图2）未发现异常。根据推进系统液压原理图，当阀V3正常的情况下，油缸伸出时应该是回油压力将插装阀V2（见图2）顶开，使得回油充入故障油缸的无杆腔而导致其伸出。在这样的情况下，只能是回油的过滤器有一定的阻力而导致產生此故障。由于盾构机的停置时间较长，回油过滤器过滤效果不好，过滤前后存在足以顶开插装阀V2（见图2）的压力差，从而导致油缸伸出。更换回油过滤器后，故障消除。
3.油脂润滑系统故障
3.1 故障现象：S366盾构机黄油注脂泵不能自动加注黄油至多点泵储油箱。
3.2 故障分析：依次检查黄油多点泵、黄油箱液位传感器、IST泵后，发现均无常，将储油箱打开后清空箱内黄油，仍然不能自动加注；检查PDV电脑，F6界面里出现“GREASE TANK-DRIVE UNIT-LEVEL EMPTY .12/26.5”故障报警。
下图3是S366盾构机的PLC程序中单独截取黄油注脂泵自动注脂程序，根据程序可知黄油注脂泵自动工作需要满足的条件，图1中出现“12/26.3”、“12/26.5”、“12/31.3”、“12/31.4”、“12/31.6”、“12/31.8”。
如图6和图7，黄油注脂泵驱动压缩空气阀工作，黄油注入盾体的黄油箱，在进入黄油箱前有一个气动阀，气动阀打开后，黄油才能进入黄油箱。黄油注脂泵驱动压缩空气阀和气动阀都是通过PLC程序控制，图一Network 24中 “12/28.2” 和“12/29.1”分别是用来控制黄油注脂泵驱动压缩空气阀和气动阀。
返回PLC程序，Network 23中“12/26.3”和“12/26.5”是逻辑与的关系，即当两个条件都满足是，黄油注脂泵才处于等待自动注脂状态；Network 24中 “12/31.6” 和“12/31.8”是逻辑或的关系，即当两个条件满足任何一个，黄油注脂泵都启动自动注脂模式，当处于自动注脂模式下，即12/28.2” 和“12/29.1”都为1，黄油注脂泵驱动压缩空气阀和气动阀都工作；Network 24中“12/31.3”和“12/31.4”是逻辑或的关系，即当两个条件满足任何一个，黄油注脂泵都停止启动自动注脂模式，即12/28.2” 和“12/29.1”都为0，黄油注脂泵驱动压缩空气阀和气动阀都停止工作。
经过上面分析得知：出现的“GREASE TANK-DRIVE UNIT-LEVEL EMPTY .12/26.5”故障报警是造成黄油注脂泵不能自动加注的原因，更换限位开关后，自动加注正常，故障消除。
4.同步注浆系统故障
4.1 故障现象：S-365盾构机的KSP注浆泵出现主活塞换向时油缸11、12不能更稳过渡，伸缩不断，冲击大，噪音大，造成盘阀组件严重磨损。
4.2 分析过程：此液压系统由液压油控制各个阀，执行换向、注入和反吸等动作。液压系统工作原理如下（如图8）：
4.2.1 主液压回路：当电机开启、启动阀开启（处于左位）、调速阀6开启，低压液压油经吸油滤芯3、截止阀、液压泵2，变为高压液压油，经高压油滤芯6、调速阀6、手动阀7、三位四通阀8，进入主油缸14，推动主油缸14动作，回油经主油缸14、三位四通阀8、手动阀7回到油箱。
4.2.2 辅助液压回路：高压液压油给高压油滤芯、单向阀、三位四通阀9、三位四通阀10， 分别进入辅助油缸11和辅助油缸12，回油经辅助油缸11或辅助油缸12、三位四通阀10、9，回到液压油箱。
4.2.3 注浆泵的注浆过程控制：将手到阀7处于左位，开启调速按钮，调速阀6打开，此时由于压力油的存在，阀9处于上位，假设阀10处于上位，此时辅助油路中油缸11缩回，油缸12 伸出，也就是注浆泵进浆口打开，出浆口关闭；由于辅助油路压力油的存在，阀8处于下位，此时主油路压力油给手动阀8、阀8，进入主油缸有杆腔，注浆泵吸浆；当有杆腔的活塞处于左侧插装阀两油管之间时插装阀产生压差打开，压力油经左侧插装阀到阀10下侧，阀10改变，处于下位，多余主高压油给单向阀回到高压油路，此时油缸11、12改变，注浆泵进浆口关闭，出浆口打开，辅助油路压力油经节流阀13作用到阀8，阀8改变，处于上位，主油缸改变方向，向右运动，开始注浆；当主油缸活塞到右侧插装阀两油管之间时，阀10再次改变，使用阀8改变，换向吸泵。
4.2.4 分析原因：主要是由于节流阀13流量过大，当活塞到插装阀位置时，阀10改变方位，节流阀开启过大，阀8马上改变方位，作用在阀10上面的液压油还没有形成压差，阀10再次改变方位，然后阀10由于阀8已经改变方位，阀10再次改变，造成阀10在短时间不断改变阀位，从而造成辅助油缸11、12换向频繁，产生冲击和噪声。适当调节节流阀13的节流量后，故障消除。
5.结语
盾构机是集机械、液压、电气与自动化控制于一体的综合性大型施工设备，其管理和维护是一个系统性工程，正确的使用、维护、保养、检修制度，可以有效的减少盾构机故障发生频率，提高盾构掘进施工的稳定性和安全、可靠性。因此分析液压系统故障，总结防治措施，是非常重要的。
参考文献：
[1] 海瑞克复合式土压平衡盾构机液压图纸
[2] 海瑞克复合式土压平衡盾构机电气图纸
[3] 陆望龙.液压系统使用与维护，北京：机械工业出版社，2006
[4] 廖常初. S7-300/400 PLC应用技术[M].第二版.北京：机械工业出版社，2008
作者简介：
何振强（1984—），男，汉族，宁夏西吉，工程师，大学本科，主要从事隧道、地铁盾构机械方面的施工与管理。