液壓驅動盾構主驅動泵故障分析與處理

王營建

WANG Ying-jian

（中鐵隧道集團二處有限公司，河北 三河 065201）

液壓驅動盾構主驅動泵故障分析與處理

Fault analysis and processing of hydraulic shield main drive pump

王營建

WANG Ying-jian

（中鐵隧道集團二處有限公司，河北 三河 065201）

以海瑞克液壓驅動泥水平衡盾構為例，通過在盾構始發調試期間對主驅動泵故障的排查與處理，對盾構主驅動系統的早期預防及日常保養提出了相關建議，以最大限度地提高盾構主驅動泵的使用壽命，避免因主驅動的失效而造成工程停工等重大損失。

盾構；主驅動泵；故障分析

盾構主驅動類型分電力驅動和液壓驅動兩種，對于液驅盾構主驅動而言，主驅動泵起到輸出流量和壓力的作用，相當于是盾構主驅動系統的“心臟”。在實際使用中，主驅動故障的早期預防、常規保養，直接影響著盾構的使用機況，了解和重視主驅動系統的工作原理和維護保養，有助于提高主驅動系統核心部件的工作壽命，降低施工成本。

1 盾構主驅動液壓系統介紹

南昌某地鐵項目使用的德國海瑞克泥水平衡盾構，其主驅動系統為泵-馬達閉式液壓回路，由2臺并聯的斜盤式軸向柱塞變量泵和7臺并聯的軸向柱塞馬達組成。系統附帶補油泵、控制泵等原件。整個系統為電液比例調速，恒功率保護方式。其中液壓泵型號為A4VS6750HD1/22R-PPH10N009N，其原理如圖1所示。

圖1 盾構主驅動液壓原理圖

2 主驅動泵故障及原因分析

2.1 故障現象

盾構主驅動系統調試期間，刀盤轉動相關互鎖條件滿足后，在刀盤剎車已松開、刀盤轉速和旋向電信號還沒給的前提下（其中刀盤旋向控制電磁閥已被拆除，以確保沒有電信號），只啟動刀盤主驅動2#泵時刀盤就會自轉，此時主驅動2#泵A口壓力20bar、B口壓力120bar，斜盤角度為-5°，主驅動1#泵不存在此現象。反復試之，故障現象依舊存在。

2.2 原因分析

當刀盤轉向電信號還沒給時，則刀盤轉向控制電磁閥處于中位狀態，此時X1和X2處的先導控制油壓力都為零（先導控制油回油箱卸荷），那么液動比例換向閥兩側因沒有壓力作用而處于中位狀態。在這種情況下，主驅動泵內部的伺服油缸也是處于中位狀態的，即使啟動主驅動泵，主驅動泵斜盤傾角仍然自動歸零、無流量輸出，主驅動系統沒有產生流量、自然也不會產生壓力來驅動刀盤轉動，原理如圖2所示。

圖2 主驅動泵液壓原理圖

廠家售后服務技術人員來現場對2#刀盤驅動泵斜盤傾角進行調零，方法：啟動先導控制泵和刀盤驅動泵后，通過機械調節三位三通液動比例換向閥兩端的節流閥，使X1和X2處的先導控制壓力相等，達到使斜盤傾角歸零的目的。經過幾次的調整，刀盤斜盤傾角在初始狀態下仍然不為零。根據主驅動故障現象及結合圖2分析，可能是液動比例換向閥或者伺服油缸自身出現機械故障導致主驅動泵斜盤傾角在初始狀態下不能自動歸零所致。

3 處理措施

根據主驅動泵故障原因初步分析，將主驅動泵返廠進行拆檢，拆檢結果判斷為伺服油缸非正常磨損所致，如圖3所示，由于進口元件精度較高，為了確保萬無一失，最后從同類型泵上拆卸下新的配件重新研磨裝配到原有泵上。在后續使用過程中，主驅動泵初始狀態下斜盤傾角不歸零位的故障得到解決。

圖3 伺服油缸

4 結論與建議

通過這次對主驅動泵初始狀態不歸零位的故障分析和處理，筆者有以下幾點體會及建議：①盾構技術人員必須熟悉液壓原理圖，這樣才能快速、準確地找出盾構液壓故障的根源所在；②對于進口液壓元件本身而言，其故障率很低，大多數盾構液壓系統故障都是油液污染導致液壓元件損壞，即使油液污染程度不高，液壓系統元件在長期運行后也會產生非正常磨損現象；③對于施工超過5km以上的盾構，在投入使用前建議將核心液壓部件上液壓測試平臺上進行檢測，提早發現問題，防范于未然；④在盾構始發和后續掘進過程中，一定要重視油水管理，加強油水檢測的力度和強度，一旦檢測到油樣不合格，必須立即更換新油。

[1]易 朋.盾構機主驅動常見故障分析[J].科技與企業，2013，(6)：273.

[2]吳根茂.新編電液比例控制技術[M].杭州：浙江大學出版社，2006.

（編輯 張海霞）

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