隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)探討

吳國梁

（北方重工集團(tuán)有限公司工程成套分公司，遼寧 沈陽 110141）

隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)探討

吳國梁

（北方重工集團(tuán)有限公司工程成套分公司，遼寧 沈陽 110141）

本文從隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)目的入手，對(duì)技術(shù)方案設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，并從技術(shù)檢測(cè)周期、技術(shù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)診斷措施三個(gè)方面分析了隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)的關(guān)鍵要素。

隧道掘進(jìn)機(jī)；TBM主軸承系統(tǒng)；狀態(tài)檢測(cè)；技術(shù)

TBM是全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)的簡(jiǎn)稱，在隧道施工項(xiàng)目上應(yīng)用的非常廣泛，整體項(xiàng)目處理能力和管控結(jié)構(gòu)都具有一定的設(shè)備優(yōu)勢(shì)。集復(fù)雜化、自動(dòng)化以及精密化于一身，其中主軸承系統(tǒng)是決定整個(gè)設(shè)備運(yùn)行效果和實(shí)際發(fā)展結(jié)構(gòu)的重要組件之一。在掘進(jìn)機(jī)工作開始之后，設(shè)備管理人員要針對(duì)設(shè)備的施工進(jìn)度、設(shè)備運(yùn)行情況等參數(shù)進(jìn)行集中管控，并且使保養(yǎng)方案能有序進(jìn)行。

1 隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)目的

在實(shí)際設(shè)備管理過程中，技術(shù)人員要針對(duì)具體問題進(jìn)行集中管控，設(shè)定有效的檢測(cè)方案和檢測(cè)控制系統(tǒng)，才能進(jìn)一步推動(dòng)整個(gè)施工項(xiàng)目的良性發(fā)展。全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)主要是為了能更加精準(zhǔn)地了解軸承的運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)能夠根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)其出現(xiàn)的問題給予相應(yīng)處理。只有在不斷摸索和狀態(tài)檢測(cè)的過程中，才能有效的了解設(shè)備的磨損規(guī)律，針對(duì)可能出現(xiàn)的問題和跡象進(jìn)行深度管控，做到預(yù)防為主，正確的判斷設(shè)備故障從而及時(shí)選取維修技術(shù)。

2 隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)方案設(shè)計(jì)

一方面主要是對(duì)主軸承進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在監(jiān)測(cè)方案運(yùn)行過程中，技術(shù)人員要對(duì)主軸承的監(jiān)測(cè)難點(diǎn)和關(guān)鍵要素進(jìn)行集中梳理，并對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件等因素進(jìn)行處理和綜合管控，確保管理效果貼合實(shí)際需求。首先要對(duì)潤滑系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)，主要是利用溫度對(duì)潤滑油的實(shí)際冷卻情況進(jìn)行優(yōu)化和整合，并且要借助電子檢測(cè)元件對(duì)濾油器的堵塞程度進(jìn)行檢測(cè)，從而保證分析結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)化和規(guī)范化的項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)，嚴(yán)格監(jiān)督油品自本身的粘度、清潔度、水分等參數(shù)，為隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)運(yùn)行提供最基本的物質(zhì)保證。其次，要對(duì)磨損進(jìn)行綜合分析，主要是對(duì)軸承的磨損程度進(jìn)行綜合分析，并集中處理清潔度分析和理化指標(biāo)的現(xiàn)場(chǎng)分析數(shù)值，集中對(duì)磨損監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。在實(shí)際管理過程中，直讀式鐵譜分析數(shù)值和分析式鐵譜分析數(shù)值能夠?qū)δp故障的部位、嚴(yán)重程度、發(fā)展趨勢(shì)及產(chǎn)生的原因進(jìn)行精密分析和監(jiān)測(cè)，提升整體主軸承結(jié)構(gòu)的運(yùn)行效率。再次，要借助振動(dòng)信號(hào)對(duì)軸承元件的損壞程度進(jìn)行分析和處理，并定期對(duì)軸承的軸向間隙磨損程度集中檢測(cè)。最后，要利用工業(yè)內(nèi)窺鏡對(duì)軸承內(nèi)不同元件的磨損情況進(jìn)行深度分析和集中處理，優(yōu)化傳感器和地面站的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)定期監(jiān)測(cè)。

另一方面要有效檢測(cè)主軸承的密封情況，主要是借助日常維護(hù)工作對(duì)迷宮式密封處液體流動(dòng)情況等材料進(jìn)行綜合解析，并集中對(duì)油質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整，確保不會(huì)出現(xiàn)灰塵、水等物質(zhì)侵入的現(xiàn)象，從而定期進(jìn)行油質(zhì)分析操作，也是間接測(cè)量密封性的方式。特別要注意的是，要保證每半個(gè)月對(duì)油樣進(jìn)行光譜分析，集中檢測(cè)其中Si和Al的實(shí)際含量。

3 隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)關(guān)鍵要素

3.1 檢測(cè)周期

在檢測(cè)周期判斷過程中，第一，要保證每天都對(duì)油質(zhì)的實(shí)際情況進(jìn)行集中觀察和綜合分析，若是發(fā)現(xiàn)問題就要盡快分析原因，從而確定有效的處理方案。第二，要定期對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的油質(zhì)進(jìn)行綜合分析，主要對(duì)其油質(zhì)的清潔度以及理化指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，在參數(shù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上，對(duì)整體隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行匯總，保障潤滑油等物質(zhì)的良好狀態(tài)，并針對(duì)具體問題進(jìn)行換油操作。第三，要每15天進(jìn)行一次光譜分析，主要是利用直讀式鐵譜分析和分析式鐵譜分析，只有數(shù)據(jù)參數(shù)的穩(wěn)定，才能一定程度上保證整個(gè)工程項(xiàng)目的運(yùn)行質(zhì)量，確保隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)良好。第四，相關(guān)技術(shù)人員要根據(jù)實(shí)際需求，對(duì)相關(guān)運(yùn)行結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)主軸承實(shí)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)督，從而提高問題的糾察時(shí)限，更好的輔助隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行。第五，項(xiàng)目管理人員要利用工業(yè)內(nèi)窺鏡對(duì)其進(jìn)行管控，保證時(shí)間的固定性，對(duì)電渦流進(jìn)行系統(tǒng)化檢測(cè)。

3.2 診斷標(biāo)準(zhǔn)

第一，要利用絕對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)督和管理。主要是要求對(duì)設(shè)備的同一個(gè)部位按照相關(guān)要求進(jìn)行表征狀態(tài)值和判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)化管控，從而對(duì)隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)的整體狀態(tài)進(jìn)行判斷，保證技術(shù)要求和系統(tǒng)需求能夠符合標(biāo)準(zhǔn)。在隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)技術(shù)材料中，一些元器件的運(yùn)轉(zhuǎn)性有具體的數(shù)值參數(shù)，其中潤滑泵要求180L/min，工作壓力要在0.5～0.7MPa之間，且正常情況下內(nèi)部元件福斯CLP460的運(yùn)行溫度要在70℃以下，且警戒溫度要70～90℃之間，若是溫度超過90℃，則需要判定是否需要換油。除此之外，還要對(duì)隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)中不同油品的參數(shù)進(jìn)行集中分析和綜合測(cè)定，其中液壓油為B20，齒輪油為福斯CLP460，主軸承的密封脂是LAW25等，并保證脂泵常規(guī)壓力在0.5～0.7MPa之間。第二，要利用相對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)督和管理。主要是針對(duì)設(shè)備的同一個(gè)部位進(jìn)行量值的系統(tǒng)化測(cè)定，在測(cè)量對(duì)比系統(tǒng)中，將設(shè)備的初始狀態(tài)設(shè)計(jì)為初始數(shù)值，然后按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)的順序?qū)ζ溥M(jìn)行分段，并對(duì)不同時(shí)間段內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行性能參數(shù)進(jìn)行標(biāo)注，主要包括隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)中設(shè)備的振動(dòng)參數(shù)、沖擊力、適宜工作溫度/壓力、設(shè)備流量等，并對(duì)油品的參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)化分析，主是污染度、粘度、清潔度、水分含量等。另外，設(shè)備檢測(cè)人員要對(duì)整體隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)主軸承間隙測(cè)量進(jìn)行測(cè)量，特別要在隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)組裝結(jié)束后，設(shè)備運(yùn)行之前，以此狀態(tài)數(shù)據(jù)為原始數(shù)據(jù)，確保能對(duì)軸承損壞程度等參數(shù)進(jìn)行對(duì)比管控，當(dāng)間隙累積到1.7mm時(shí)，就要對(duì)隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)，若是問題較為嚴(yán)重就要進(jìn)行及時(shí)更換，減少由于磨損導(dǎo)致的設(shè)備不良問題。

3.3 診斷措施

第一，在進(jìn)行實(shí)際抽樣分析的過程中，要對(duì)鐵譜分析和光譜分析進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，確保兩者能夠?yàn)樗淼谰蜻M(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)磨損狀態(tài)的測(cè)定提供有效的信息數(shù)據(jù)。一方面，鐵譜分析主要是在設(shè)備完整運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)定，是對(duì)磨合階段、常規(guī)化磨損階段以及劇烈磨損階段的檢測(cè)，運(yùn)行動(dòng)態(tài)化測(cè)定的方式，并結(jié)合三線控制對(duì)整體系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)和基本參數(shù)系統(tǒng)進(jìn)行分析。特別要注意的是，三線主要包括正常線、警告線以及危險(xiǎn)線，能夠?yàn)椴煌p狀態(tài)提供不同的參數(shù)數(shù)據(jù)。另一方面，光譜分析也是對(duì)三線數(shù)值進(jìn)行測(cè)定，對(duì)磨損元素等濃度值進(jìn)行集中測(cè)定，并保證基線數(shù)值，利用線性回歸的測(cè)定方式對(duì)樣本數(shù)值進(jìn)行擬合分析。第二，在進(jìn)行電渦流測(cè)試時(shí)，主要是對(duì)主軸承內(nèi)線圈進(jìn)行電渦流傳感結(jié)構(gòu)分析，要保證滾道線圈的實(shí)際傳輸信號(hào)有效輸出，并且保證接口阻抗數(shù)值。若是數(shù)值檢測(cè)結(jié)果偏大，說明隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)內(nèi)部滾道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了損壞，相關(guān)技術(shù)人員要針對(duì)其問題進(jìn)行及時(shí)處理。另外，滾道信號(hào)接口阻抗為6Ω，此時(shí)設(shè)備依舊可以使用，要保證電渦流傳感器的信號(hào)接口能在連接螺栓的第一象限和第四象限的分界區(qū)域。第三，在進(jìn)行內(nèi)窺鏡測(cè)試時(shí)，主要是利用內(nèi)窺鏡檢測(cè)系統(tǒng)，在隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)正上方設(shè)置窺鏡孔，重點(diǎn)對(duì)齒圈以及設(shè)備中的滾道等進(jìn)行及時(shí)觀測(cè)和分析。針對(duì)具體問題進(jìn)行具體分析，并且建立有效的系統(tǒng)處理方案和管控系統(tǒng)，確保整體運(yùn)行結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)貼合實(shí)際需求以及隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)的長期運(yùn)行要求。第四，要對(duì)軸承軸向間隙進(jìn)行重點(diǎn)測(cè)量，管理人員要針對(duì)檢測(cè)工具的精度進(jìn)行分析和甄別，保證精度控制在0.01毫米左右。不僅要調(diào)整隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)刀盤的位置，同時(shí)保證其在測(cè)量過程中，相關(guān)刀具滾子結(jié)構(gòu)符合參數(shù)要求，并對(duì)隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)的密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行甄別和檢測(cè)。除此之外，要對(duì)磁座的百分表進(jìn)行系統(tǒng)化分析，確?？潭鹊督Y(jié)構(gòu)等元件能得到集中測(cè)量。

4 結(jié)語

總之，在對(duì)隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)化分析的過程中，要保證能實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)，從而提升整體設(shè)備的運(yùn)行水平和運(yùn)行效果，切實(shí)維護(hù)設(shè)備的常規(guī)化運(yùn)行要求，及時(shí)對(duì)系統(tǒng)的異常情況進(jìn)行系統(tǒng)化判定，從而有效的處理相關(guān)故障問題，進(jìn)一步對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)防和維修。只有從根本上提高整體隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）主軸承系統(tǒng)的檢測(cè)效果，才能更好的實(shí)現(xiàn)隧道施工工程的連續(xù)性。

[1]龔秋明，趙堅(jiān)，張喜虎等.巖石隧道掘進(jìn)機(jī)的施工預(yù)測(cè)模型[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2014,23(z2):4709～4714.

[2]肖亞勛，馮夏等.深埋隧洞極強(qiáng)巖爆段隧道掘進(jìn)機(jī)半導(dǎo)洞掘進(jìn)巖爆風(fēng)險(xiǎn)研究[J].巖土力學(xué)，2013,32(10):3111～3118.

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A

1671-0711（2017）03（上）-0084-02