盾構液壓系統故障檢測及其診斷策略分析

撰文/張光輝

盾構液壓系統故障檢測及其診斷策略分析

撰文/張光輝

社會經濟的不斷發展與進步，有力推動了隧道建設工程的快速發展。盾構機作為一種大型的機械設備，其具備良好的液壓傳動性能，在隧道建設工程中得到了廣泛的應用。盾構液壓系統作為盾構機的重要構成部分，其在實際運行過程中易出現一些故障，并且由于故障具有交叉性和隱蔽性的特征，往往難以及時發展，影響盾構液壓系統的安全穩定運行。本文就對盾構液壓系統常見的故障進行深入分析，并試探性提出相應地診斷策略，以便相關人士借鑒和參考。盾構液壓系統；故障檢測；診斷策略

■450000 中鐵工程裝備集團有限公司 河南 鄭州

液壓系統作為盾構機的關鍵機構，刀盤驅動系統和盾構推進系統等都需要利用液壓系統來進行動力的傳遞，因此液壓系統在實際運行過程中較易出現故障，是故障檢測的重點工作。對于液壓系統故障而言，其具有多樣性，如果僅僅只采用一種方式來檢測系統故障，往往會導致診斷結果缺乏準確性，需要采用多元化的檢測方式，以此保證診斷結果的正確，實現盾構液壓系統的正常穩定運行。

1　盾構液壓系統常見故障分析

盾構液壓系統常見的故障主要表現在四個方面：

一是液壓系統泄漏。液壓系統在實際工作過程中，會產生一定的振動與沖擊，從而導致油液污染、油溫過高、元器件相互磨損以及管接頭松動等情況[1]。系統泄漏可分為內泄漏和外泄漏，其中內泄漏具有隱蔽性的特征，多是液壓閥內部系統動力的泄漏，從而導致系統壓力無法建立或難以有效調整，影響管片拼裝作業的順利實施。而外泄漏則是液壓泵、液壓管路和液壓缸等元器件液壓油的滲出。

二是元器件損壞。元器件損壞主要是由于液壓閥中含有金屬顆粒物，從而導致液壓閥與液壓泵出現磨損，降低輸出流量，增加泄漏。值得注意的是，液壓閥的磨損會在一定程度上使得閥芯運動阻力加大，導致刀盤驅動系統和推進系統的壓力出現失去穩定與動作滯后等異常情況。

三是油溫升高。對于盾構機而言，受其外負載多變性的影響，推進系統和刀盤驅動系統等的流量和壓力會出現一定的變化，或者是液壓油在換向閥或液壓彎管處直行時產生很高的壓力和動能，導致管壁折向，這些都會使得液壓能轉變為熱能而引起油溫升高。油溫升高會增加機件泄漏與發熱，從而影響元器件的靈活操作，降低油液的黏度，一旦油溫超過55℃后，將會減少油的一半使用壽命。同時高溫影響下，液壓油會因氧化作用而產生沉積物，導致油液通道和濾油器的堵塞，影響液壓系統的安全穩定運行。

四是油液污染。盾構液壓系統存在的一個重要問題就是液壓油污染問題，管路與濾油器被污染物堵塞，則難以建立壓力以及缺乏足夠的流量，從而導致盾構機難以有效工作，影響施工的安全[2]。一般而言，油液污染產生的原因可分為兩點：首先是元器件在實際工作過程中因摩擦產生的金屬屑；其次是水進入高溫高野的油液后出現瞬間炸開現象而損壞元器件，或者是空氣進入液壓系統，導致液壓油的氧化變質加快。

2　盾構液壓系統故障的診斷策略

2.1傳統診斷方式

對于盾構液壓系統的故障進行檢測與診斷時，可采用傳統的診斷方式，利用人工經驗法，如目測法、觸摸法、耳聽法、儀器檢測等。其中目測法主要是現場檢修人員可對液壓系統的油溫表和壓力表的變化情況進行目測，并檢測其是否存在漏油等現象，以此來對液壓系統的具體故障情況加以判斷。觸摸法是通過用手觸摸感知相關元器件的溫度與振動等情況，從而判斷系統是否存在故障。由于系統故障的不同，其產生的噪聲也不盡相同，檢修人員可利用聆聽的方式來對故障的位置及其產生原因進行判斷。而儀器檢測法則是檢修人員利用溫度計、流量計和壓力檢測儀等來對閥體兩側的油溫、流量和壓力進行檢測，判斷其是否與系統正常運行標準相符合。當然該方法在檢測過程中，檢測的項目具有一定的分散性，難以將系統進行有效，只能應用于單一故障的分析檢測中。

2.2故障智能診斷技術

由于盾構液壓系統具有非線性和復雜性特點，其故障存在多層面和深層次性，傳統的診斷方式則難以快速準確、系統全面查明故障發生的原因，需要利用故障智能診斷方式來檢測故障。首先可利用傳感器來對系統運行參數信息進行采集，并將其轉化為電信號，在此基礎上輸入處理設備、信號采集以及故障智能診斷系統軟件，從而進行放大、濾波和提高信噪比等處理，有效檢測和診斷系統故障[3]。其次可借助故障智能診斷系統軟件，對傳感器中的故障參數進行調取，并將其與以往的相關故障參數加以對比分析，有效判斷故障。最后充分挖掘數據庫中的相關數據，并利用故障樹分析法等來形成故障分析報告，有效排除故障。

3　結束語

綜上所述，盾構液壓系統具有高集成度和復雜性，在對其故障進行檢測時，必須要結合具體情況來選擇合理的診斷方式，從而保證診斷結果的準確性與可靠性。目前，隨著科學技術的不斷發展，開發融合參數測量和人工智能等方式已經成為盾構液壓系統故障檢測的重要發展趨勢，這樣能夠對故障進行科學準確判斷，保證系統的正常高效運行。

參考：

[1]周奇才，黃克，趙炯，熊肖磊.基于改進型滑動窗主元分析的盾構液壓系統故障診斷研究[J].中國機械工程，2013，05:638-643.

[2]李琳，張麗麗.土壓平衡盾構機主驅動液壓系統污染故障處理[J].市政技術，2013，04:162-163.

[3]楊正強，杜隨更.現代機械設備液壓系統狀態評估及故障診斷綜述[J].西安航空學院學報，2015，05:47-53.

作者簡介：

張光輝(1982.10.29-)，男，中鐵工程裝備集團有限公司，機械設計與制造。