盾構(gòu)液壓系統(tǒng)故障檢測及其診斷策略分析

撰文/張光輝

盾構(gòu)液壓系統(tǒng)故障檢測及其診斷策略分析

撰文/張光輝

社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，有力推動了隧道建設(shè)工程的快速發(fā)展。盾構(gòu)機(jī)作為一種大型的機(jī)械設(shè)備，其具備良好的液壓傳動性能，在隧道建設(shè)工程中得到了廣泛的應(yīng)用。盾構(gòu)液壓系統(tǒng)作為盾構(gòu)機(jī)的重要構(gòu)成部分，其在實(shí)際運(yùn)行過程中易出現(xiàn)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(fā)展，影響盾構(gòu)液壓系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文就對盾構(gòu)液壓系統(tǒng)常見的故障進(jìn)行深入分析，并試探性提出相應(yīng)地診斷策略，以便相關(guān)人士借鑒和參考。盾構(gòu)液壓系統(tǒng)；故障檢測；診斷策略

■450000 中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司 河南 鄭州

液壓系統(tǒng)作為盾構(gòu)機(jī)的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)，刀盤驅(qū)動系統(tǒng)和盾構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)等都需要利用液壓系統(tǒng)來進(jìn)行動力的傳遞，因此液壓系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中較易出現(xiàn)故障，是故障檢測的重點(diǎn)工作。對于液壓系統(tǒng)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(tǒng)故障，往往會導(dǎo)致診斷結(jié)果缺乏準(zhǔn)確性，需要采用多元化的檢測方式，以此保證診斷結(jié)果的正確，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)液壓系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

1　盾構(gòu)液壓系統(tǒng)常見故障分析

盾構(gòu)液壓系統(tǒng)常見的故障主要表現(xiàn)在四個方面：

一是液壓系統(tǒng)泄漏。液壓系統(tǒng)在實(shí)際工作過程中，會產(chǎn)生一定的振動與沖擊，從而導(dǎo)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(tǒng)泄漏可分為內(nèi)泄漏和外泄漏，其中內(nèi)泄漏具有隱蔽性的特征，多是液壓閥內(nèi)部系統(tǒng)動力的泄漏，從而導(dǎo)致系統(tǒng)壓力無法建立或難以有效調(diào)整，影響管片拼裝作業(yè)的順利實(shí)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(dǎo)致液壓閥與液壓泵出現(xiàn)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(yùn)動阻力加大，導(dǎo)致刀盤驅(qū)動系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)的壓力出現(xiàn)失去穩(wěn)定與動作滯后等異常情況。

三是油溫升高。對于盾構(gòu)機(jī)而言，受其外負(fù)載多變性的影響，推進(jìn)系統(tǒng)和刀盤驅(qū)動系統(tǒng)等的流量和壓力會出現(xiàn)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(chǎn)生很高的壓力和動能，導(dǎo)致管壁折向，這些都會使得液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鹩蜏厣?。油溫升高會增加機(jī)件泄漏與發(fā)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(chǎn)生沉積物，導(dǎo)致油液通道和濾油器的堵塞，影響液壓系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

四是油液污染。盾構(gòu)液壓系統(tǒng)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(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)難以有效工作，影響施工的安全[2]。一般而言，油液污染產(chǎn)生的原因可分為兩點(diǎn)：首先是元器件在實(shí)際工作過程中因摩擦產(chǎn)生的金屬屑；其次是水進(jìn)入高溫高野的油液后出現(xiàn)瞬間炸開現(xiàn)象而損壞元器件，或者是空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)，導(dǎo)致液壓油的氧化變質(zhì)加快。

2　盾構(gòu)液壓系統(tǒng)故障的診斷策略

2.1傳統(tǒng)診斷方式

對于盾構(gòu)液壓系統(tǒng)的故障進(jìn)行檢測與診斷時，可采用傳統(tǒng)的診斷方式，利用人工經(jīng)驗(yàn)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(xiàn)場檢修人員可對液壓系統(tǒng)的油溫表和壓力表的變化情況進(jìn)行目測，并檢測其是否存在漏油等現(xiàn)象，以此來對液壓系統(tǒng)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(guān)元器件的溫度與振動等情況，從而判斷系統(tǒng)是否存在故障。由于系統(tǒng)故障的不同，其產(chǎn)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(chǎn)生原因進(jìn)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(cè)的油溫、流量和壓力進(jìn)行檢測，判斷其是否與系統(tǒng)正常運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)相符合。當(dāng)然該方法在檢測過程中，檢測的項(xiàng)目具有一定的分散性，難以將系統(tǒng)進(jìn)行有效，只能應(yīng)用于單一故障的分析檢測中。

2.2故障智能診斷技術(shù)

由于盾構(gòu)液壓系統(tǒng)具有非線性和復(fù)雜性特點(diǎn)，其故障存在多層面和深層次性，傳統(tǒng)的診斷方式則難以快速準(zhǔn)確、系統(tǒng)全面查明故障發(fā)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(tǒng)運(yùn)行參數(shù)信息進(jìn)行采集，并將其轉(zhuǎn)化為電信號，在此基礎(chǔ)上輸入處理設(shè)備、信號采集以及故障智能診斷系統(tǒng)軟件，從而進(jìn)行放大、濾波和提高信噪比等處理，有效檢測和診斷系統(tǒng)故障[3]。其次可借助故障智能診斷系統(tǒng)軟件，對傳感器中的故障參數(shù)進(jìn)行調(diào)取，并將其與以往的相關(guān)故障參數(shù)加以對比分析，有效判斷故障。最后充分挖掘數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)，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(jié)束語

綜上所述，盾構(gòu)液壓系統(tǒng)具有高集成度和復(fù)雜性，在對其故障進(jìn)行檢測時，必須要結(jié)合具體情況來選擇合理的診斷方式，從而保證診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。目前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，開發(fā)融合參數(shù)測量和人工智能等方式已經(jīng)成為盾構(gòu)液壓系統(tǒng)故障檢測的重要發(fā)展趨勢，這樣能夠?qū)收线M(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確判斷，保證系統(tǒng)的正常高效運(yùn)行。

參考：

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

[2]李琳，張麗麗.土壓平衡盾構(gòu)機(jī)主驅(qū)動液壓系統(tǒng)污染故障處理[J].市政技術(shù)，2013，04:162-163.

[3]楊正強(qiáng)，杜隨更.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備液壓系統(tǒng)狀態(tài)評估及故障診斷綜述[J].西安航空學(xué)院學(xué)報，2015，05:47-53.

作者簡介：

張光輝(1982.10.29-)，男，中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司，機(jī)械設(shè)計與制造。