TBM狀態(tài)檢測技術(shù)在大伙房輸水工程中的應(yīng)用

陳雪

（遼寧省水資源管理集團有限責任公司,遼寧沈陽110003）

TBM狀態(tài)檢測技術(shù)在大伙房輸水工程中的應(yīng)用

陳雪

（遼寧省水資源管理集團有限責任公司,遼寧沈陽110003）

TBM設(shè)備是目前隧洞施工比較先進的設(shè)備，其系統(tǒng)復(fù)雜、造價昂貴，因此對設(shè)備進行狀態(tài)檢測極其重要。對設(shè)備進行狀態(tài)檢測，使故障在萌芽狀態(tài)時就能夠進行有效的維護，從而使設(shè)備發(fā)揮最大潛能。文章結(jié)合大伙房輸水工程TBM2標段設(shè)備狀態(tài)檢測，對設(shè)備狀態(tài)檢測意義、內(nèi)容等進行了詳細分析，希望對類似工程起到參考作用。

TBM；狀態(tài)檢測；隧洞；大伙房輸水工程

1 TBM設(shè)備狀態(tài)檢測的意義

隨著隧洞開挖技術(shù)的提高，機械設(shè)備工作強度不斷增大，生產(chǎn)效率、自動化程度越來越高，同時設(shè)備更加復(fù)雜，造價昂貴，某一個零件的故障就有可能產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，導致整個設(shè)備的毀壞。對設(shè)備進行狀態(tài)檢測，使故障在萌芽狀態(tài)時就能夠進行有效的維護，從而使設(shè)備發(fā)揮最大潛能。搞好狀態(tài)檢測與故障診斷,對于提高設(shè)備運行可靠性,延長設(shè)備使用壽命,保障設(shè)備的安全、穩(wěn)定生產(chǎn),降低維修成本和提高經(jīng)濟效益具有重要意義。

遼寧省大伙房輸水TBM2標段隧洞施工采用的是德國產(chǎn)TB803E型全斷面掘進機進行開挖，TBM集機、電、液于一體，施工工序環(huán)環(huán)相扣，各設(shè)備聯(lián)系緊密，任何設(shè)備出現(xiàn)故障都會影響到整個機器，給施工帶來影響，因此，對設(shè)備進行狀態(tài)檢測極其重要。

2 TBM設(shè)備狀態(tài)檢測的內(nèi)容

TBM設(shè)備的狀態(tài)檢測主要有振動檢測、溫度檢測及油夜檢測。

2.1 振動檢測

機械運轉(zhuǎn)時會發(fā)生振動。當機械狀態(tài)完好時，振動強度在一定范圍內(nèi)波動；當機械出現(xiàn)故障時，振動強度必然增加。不同的零件發(fā)生故障，故障的性質(zhì)不同，振動的形態(tài)也不同，據(jù)此可以對故障部位和故障性質(zhì)做進一步分析。振動測定值標準判斷采用相對標準，即測定值與參考值相比較而判斷設(shè)備狀態(tài)的標準值，參考值一般預(yù)先測定出來。此機采用的是HG3500型振動采集儀，采集設(shè)備在工作時的振動參數(shù)和波形圖，通過對數(shù)據(jù)分析和波形分析來檢測設(shè)備的工作狀態(tài)；采集對象主要是主軸承、主變速箱、主電機、泵站等設(shè)備；這些設(shè)備一旦出現(xiàn)問題將直接導致機器無法正常工作，從而影響到整個施工進度，給項目帶來很大的損失。因此，對各設(shè)備都制定了相應(yīng)的振動檢測周期，見表1。

如果關(guān)鍵的部件出現(xiàn)了異常情況，如主軸承的齒輪油出現(xiàn)了嚴重的污染、主電機的震動異常等情況時，應(yīng)根據(jù)情況將檢測周期縮短。針對目前大伙房TBM主軸承的狀況，應(yīng)加大監(jiān)測力度，齒輪油換油前取1次油樣，換油運轉(zhuǎn)1 d后取1次油樣，以后每隔2～3 d取1次油樣，每6 d進行1次鐵譜分析，半個月進行1次光譜分析，并做好油樣的保存工作。

2.2 溫度檢測

對機械設(shè)備來說，運轉(zhuǎn)時間長了都會發(fā)熱，正常情況下，溫度不會超過設(shè)定的標準；當設(shè)備出現(xiàn)異常時，就會造成溫度超標，如果沒有及時檢測溫度，在高溫下工作很容易對設(shè)備造成損壞。采用測溫儀進行溫度檢測，發(fā)現(xiàn)溫度過高時，及時查找原因并采取相應(yīng)的降溫措施，防止溫度過高對設(shè)備造成損壞；如果是設(shè)備內(nèi)部某零件損壞造成溫度過高，需要維修或更換，提前做好準備工作，有計劃性地開展工作，節(jié)約時間，從而提高設(shè)備的利用率。各設(shè)備也都有相應(yīng)的溫度檢測周期。每個設(shè)備都有相應(yīng)的溫度檢測標準，并且檢測點也不一樣，表2為主要設(shè)備溫度的檢測標準。

表1 TBM主要設(shè)備檢測周期表d

表2 設(shè)備溫度檢測標準

2.3 油液檢測

液壓油的污染是指油液中含有水分、空氣、微小固體物、膠狀物等雜質(zhì)；油液污染直接影響液壓系統(tǒng)的工作可靠性和元件的使用壽命，國內(nèi)外資料表明，液壓系統(tǒng)的故障大約有70%是由于油液污染引起的。油液被污染后，將會影響系統(tǒng)性能穩(wěn)定和使用壽命；使運動機件失靈或損壞；固體顆粒堵塞運動副間隙，造成磨損；空氣進入油液引起噪聲、氣蝕和油缸竄動，并加速油液的氧化。因此，油液檢測是狀態(tài)檢測中的重中之重。

由于隧道施工環(huán)境惡劣，洞內(nèi)有大量的水、灰塵和石渣，這些是液壓系統(tǒng)主要的污染源；根據(jù)這種特殊的工作條件，制定了企業(yè)內(nèi)部的油液檢測標準，見表3。

表3 設(shè)備油品使用規(guī)范表

取過油樣后，采用專用的測試儀器（水分測試儀、粘度測試儀、鐵譜儀、污染度測試儀）對油樣進行水分、粘度、機械雜質(zhì)和污染度的分析，每月將油樣送相關(guān)的專業(yè)檢測部門進行光譜分析，來檢測油樣中所含雜質(zhì)的成分及含量。根據(jù)分析結(jié)果來確定油樣狀態(tài)，是否達到換油標準，換油標準：外觀不透明或混濁（目測）；運動粘度（40℃）變化率，大于±10%；水分，大于0.1%；機械雜質(zhì)，大于0.1%；污染度，NAS級別大于NAS9。

3 狀態(tài)檢測實例應(yīng)用分析

TBM在施鉆過程中，發(fā)現(xiàn)控制錨桿鉆機的4號泵聲音異常，機身溫度將近80℃，已經(jīng)到警戒溫度，由于施工環(huán)境惡劣，噪聲較大，無法確定故障的嚴重程度。如果此時停機更換新泵，將影響TBM的正常掘進；如果繼續(xù)運轉(zhuǎn)的話，將會造成設(shè)備的進一步損壞。

檢測人員立即對泵進行了振動檢測，從采集的數(shù)據(jù)來看，振動的加速度已經(jīng)超過允許的范圍；又對各個檢測點采集到頻譜進行分析，由于現(xiàn)場條件的制約，無法通過計算來分析，就采用比較法，把以前各個檢測點的頻譜圖調(diào)出來，和現(xiàn)在的進行對比分析，發(fā)現(xiàn)泵軸的輸出端的振動幅值遠遠超出了標準值；初步懷疑是軸承的問題。

為了進一步確定，從泵的測壓口抽取油樣化驗（福斯HM68），做了粘度和鐵譜分析，粘度在允許的范圍內(nèi)，而鐵譜分析結(jié)果顯示油樣里面的機械雜質(zhì)已經(jīng)嚴重超標，泵體內(nèi)已經(jīng)磨損，為了不影響施工，利用保養(yǎng)時間更換新泵。

4 結(jié)語

綜上所述，設(shè)備狀態(tài)檢測可以提高設(shè)備的故障診斷準確率，從而避免因片面的誤診給生產(chǎn)施工帶來損失。TBM的應(yīng)用越來越廣泛，設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù)對于設(shè)備能否安全可靠地以最佳狀態(tài)運行，在確保工程質(zhì)量、提高生產(chǎn)能力、保障安全生產(chǎn)等方面都具有十分重要的意義。

［1］尹佟華.隧道掘進機TBM主軸承系統(tǒng)的狀態(tài)檢測技術(shù)［J］.城市建設(shè)理論研究：電子版，2015（21）.

［2］韓亞麗.TBM狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷［J］.建筑機械，2003（9）：30-32.

［3］左慶林，馬懷祥，徐明新.狀態(tài)檢測技術(shù)在隧道掘進機上的應(yīng)用［J］.中國設(shè)備工程，2013（11）：56-57.

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