全斷面隧道掘進機水浸后電氣設(shè)備的修復(fù)

侯昆洲

（中國鐵建重工集團股份有限公司，湖南長沙 410100）

0 引言

全斷面隧道掘進機是集機、電、液、光、計算機技術(shù)于一體，實行破巖、出碴和支護等連續(xù)作業(yè)的一種綜合設(shè)備，與傳統(tǒng)的隧道挖掘鉆爆方法相比，具備掘進速度快、環(huán)保、綜合效益高等優(yōu)點[1]。在未來的幾年甚至十幾年內(nèi)，我國的隧道發(fā)展仍將處于高峰期，如川藏鐵路、海底隧道、城市地鐵等工程的建設(shè)，受地質(zhì)條件、極端氣候條件的影響，隧道涌水問題會更為嚴重。

涌水是隧道施工中僅次于塌方的地質(zhì)災(zāi)害之一，其中尤以攜帶大量碎屑物質(zhì)的涌水危害性最大。在某重大水利工程中，引水隧道采用全斷面隧道掘進機施工，掘進至七百多米處遇大量涌水，導(dǎo)致全斷面隧道掘進機被淹浸。此外，城市地鐵施工中遭遇極端天氣，雨水倒灌、水管破裂等導(dǎo)致全斷面掘進機被淹的報到時有發(fā)生。全斷面隧道掘進機設(shè)備價格昂貴，一旦被水淹浸，若不能采取正確的修復(fù)和維護措施，將導(dǎo)致設(shè)備損毀，造成施工進程延緩，帶來巨大經(jīng)濟損失。圖1 為全斷面掘進機施工隧道及設(shè)備水浸現(xiàn)場。

圖1 全斷面掘進機施工隧道及設(shè)備水浸現(xiàn)場

基于此，本文提出全斷面隧道掘進機被水淹浸后的修復(fù)與維護方法，包括準備工作、修復(fù)方法與步驟、通電與維護，實現(xiàn)全斷面隧道掘進機從淹浸狀態(tài)到重新投入使用的全過程指導(dǎo)。

1 準備工作

全斷面隧道掘進機被水淹浸之前，需盡早斷電，應(yīng)保證人、機安全。設(shè)備修復(fù)前，還需進行隧道排水、清潔、干燥等工作。

1.1 操作安全

履行高壓供電工作票制度，嚴禁洞外全斷面隧道掘進機供電高壓合閘，確保洞內(nèi)維修人員的安全。

1.2 隧道排水

鋪設(shè)臨時電源，安裝排水泵進行排水，組織人員盡快封堵涌水點，將水抽干。

1.3 隧道干燥

恢復(fù)隧道主通風(fēng)，利用風(fēng)機等對現(xiàn)場24 h 不間斷干燥，排除潮氣，降低施工現(xiàn)場的空氣濕度。

1.4 隧道供水

恢復(fù)隧道供水，利用小型便攜式水泵對全斷面隧道掘進機上的污漬進行沖洗。

1.5 工具準備

準備拆卸修理工具、空壓機、干燥機、多用表、兆歐表、耐壓測試儀、酒精、電氣設(shè)備清洗劑、熱風(fēng)機、整理箱、手電筒、記號筆、標簽貼、毛刷等。設(shè)備電壓等級與兆歐表的選用見表1。

表1 設(shè)備電壓等級與兆歐表的選用

1.6 備品配件

準備易損的模塊及配件，如PLC 模塊、變頻器、斷路器、接觸器，開關(guān)電源、端子、燈具等。

2 修復(fù)方法與步驟

2.1 恢復(fù)現(xiàn)場照明

全斷面隧道掘進機隧洞內(nèi)埋深長、光線弱，在無照明情況下，難以對施工現(xiàn)場設(shè)備進行恢復(fù)作業(yè)，因此，修復(fù)工作首要是恢復(fù)臨時照明供電。

（1）隧道沿線照明。檢查清理隧道沿線的照明線路，擦拭干凈，電纜接頭拆開檢查；檢查清理照明燈具，烘干測試后安裝；測量線路的絕緣正常，恢復(fù)隧道照明。

（2）全斷面隧道掘進機照明。安裝臨時配電箱，接至隧道照明線路，安裝臨時照明燈具，提供臨時電源，便于維修作業(yè)。

2.2 設(shè)備拆卸

全斷面隧道掘進機隧道內(nèi)環(huán)境惡劣，不適合大量元器件的就地修復(fù)，需要到隧道外修復(fù)，采用柜體整體拆除的原則，不能整體拆除的則拆除內(nèi)部元器件。

（1）柜體清潔。打開全斷面隧道掘進機配電柜、控制柜等各個電氣柜柜門，用純凈水沖洗干凈，清除柜內(nèi)積水，擦拭電氣元件表面水漬，對油污和難以清除的污漬采用酒精或電氣清洗劑進行清潔，清洗完畢，用熱風(fēng)機吹干。

（2）做好標識。整體拆除的做好柜體標識，元器件、線纜做好器件標識，標識要于圖紙、位置一一對應(yīng)，以便于將其復(fù)原。線纜拆除后排布整齊，清理干凈，端部朝下便于排出內(nèi)部積水。

（3）裝箱打包。拆除的電氣元件分拖車，分部位裝箱，并填寫裝箱清單，整理箱編號標識，轉(zhuǎn)運直隧道外修復(fù)。

2.3 電氣元件修復(fù)

全斷面隧道掘進機電氣系統(tǒng)包括6 kV 及以上高壓供電系統(tǒng)，1 kV 以下低壓配電系統(tǒng)，控制系統(tǒng)等系統(tǒng)組成，元器件種類眾多，需要根據(jù)不同的特性進行恢復(fù)（表2）。

表2 修復(fù)與檢測推薦參數(shù)

（1）電線電纜：擦拭電纜表面污漬，高壓電纜重新制作高壓電纜接頭，如果內(nèi)部有水滲出，需要用空氣干燥排水，低壓電纜清理干凈，如果線纜較短則更換，修復(fù)完畢測量絕緣電阻，進行交流滿負荷供電試驗，測量表面溫度。

（2）測量儀表：對于浸水的測量儀表，如高壓開關(guān)柜內(nèi)的電壓表、電流表、溫控儀等，全部更換，避免由于測量儀表損壞而導(dǎo)致的電氣設(shè)備燒毀。

（3）保護器與啟動器：將負荷開關(guān)、斷路器、漏電保護器、變頻器、軟啟動器、接觸器等拆解，用酒精或電氣清潔劑清潔并低溫烘干，烘干后進行絕緣檢驗和耐壓試驗。檢測合格，可驅(qū)動電機進行過載、漏電等功能試驗，若有任一項不合格則需更換。

（4）互感器：將電流互感器與電壓互感器清潔并烘干，測量互感器絕緣電阻、二次繞組直流電阻、鐵芯夾緊螺栓的絕緣電阻，并進行交流耐壓試驗；若互感器測量阻值正常且耐壓合格，則可重新投入使用，若有一項不合格則需更換。

（5）電容器：將電容器清潔擦拭烘干后，測量絕緣電阻，測量電容容量，按出廠試驗電壓的0.75 倍進行耐壓試驗，若烘干后試驗不合格，則更換。

（6）控制單元：對于PLC、變頻器、軟啟動器、開關(guān)電源等含有電路板的控制單元，拆解后，用酒精或電氣清潔劑清潔并擦干表面水漬，烘干時應(yīng)嚴格控制溫度均勻烘烤，防止水分進入電路板內(nèi)部或烘烤變型，造成永久性損壞。

（7）變壓器：清潔變壓器表面并采用熱風(fēng)機或紅外燈等進行烘干，加熱體距離繞組0.5 m，保持繞組周圍溫度在60～80 ℃，每小時檢測一次絕緣阻值，直到兩次間隔阻值無明顯變化。變壓器干燥后，按照規(guī)范要求測量繞組、鐵芯、鐵芯夾緊螺栓的絕緣電阻，一般在比較潮濕的環(huán)境條件下，繞組絕緣電阻會下降，不小于2 MΩ/kV（25 °C 時），鐵芯絕緣電阻不小于0.1 MΩ。進行交流耐壓試驗和特性試驗，若檢驗均合格，則可考慮重新投入使用，若達不到出廠合格要求，需返廠進行處理。

（8）電機（圖2）：清除電機外部污泥雜質(zhì)，但不要轉(zhuǎn)動電機軸。拆開機體，用毛刷清理殼體內(nèi)腔、轉(zhuǎn)子和滑環(huán)上的污泥和水漬，對繞組進行烘干，不得用電流加熱或明火烘烤，不得使用鋼刷清理，以防短路或烤壞絕緣層。烘干后，用兆歐表或多用表檢查各繞線圈的絕緣性能，必要時再次浸漆，一般在潮濕的環(huán)境下阻值會下降，不應(yīng)小于1 MΩ，若發(fā)現(xiàn)絕緣不良，應(yīng)返廠檢修。進行試運轉(zhuǎn)，無異常方可投入使用。

圖2 電機進水后的拆解與烘干

（9）其他附件設(shè)備：將套管、傳感器、絕緣支柱、接線端子等盡量拆卸擦拭干凈，烘干后進行絕緣測試方可使用。

電氣設(shè)備應(yīng)進行長時間低溫烘干處理，烘干過程應(yīng)密切注意變化，避免高溫破壞絕緣、變形等，電氣元件由于外形不規(guī)則且對絕緣敏感，大面積、長時間泡水的關(guān)鍵元件，由于水分很難去除干凈，建議慎用，修復(fù)前需綜合考慮維修或更換的經(jīng)濟性、安全型和可靠性，選擇最合適的方案。

2.4 組裝恢復(fù)

根據(jù)電氣柜、元器件標簽編號，將拆卸下來的已修復(fù)或換新的電氣元件重新回裝至原處，并根據(jù)圖紙恢復(fù)線路接線，所有設(shè)備重新安裝完畢后，對照圖紙逐一檢查各個設(shè)備、柜內(nèi)元件接線是否正確，并用多用表測量線路是否接通，對有問題的線路及時處理。

全部檢查無誤后，對高壓電纜、高壓柜、變壓器等電氣主回路進行對地耐壓試驗，試驗電壓一般為出廠試驗電壓的0.8 倍，試驗合格方可重新投入使用。

3 通電運行

（1）全斷面隧道掘進機設(shè)備通電遵循分系統(tǒng)、逐級間隔上電原則，先給變壓器高壓側(cè)上電，變壓器上電保壓24 h 后，再上變壓器低壓側(cè)的照明和控制回路，照明和控制回路上電完成后，最后給變壓器低壓側(cè)動力回路上電，每次上電完畢應(yīng)測量電壓正常后再進行下級上電。

（2）全斷面隧道掘進機的調(diào)試。按照設(shè)備出廠時的調(diào)試要求，嚴格按照調(diào)試手冊內(nèi)容，完成全斷面隧道掘進機設(shè)備單機、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、水系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等分系統(tǒng)調(diào)試，最后進行整機聯(lián)調(diào)。確保全斷面隧道掘進機各系統(tǒng)功能正常后，方可進行試掘進。

（3）全斷面隧道掘進機恢復(fù)掘進狀態(tài)后，由于水里的雜質(zhì)、清理的不干凈等問題，試運行期間故障可能較多，需加強巡檢，發(fā)現(xiàn)溫度異常、異響等應(yīng)及時處理或更換，并儲備好備件，避免停機影響施工進度。

4 結(jié)束語

全斷面隧道掘進機是一種先進的隧道施工機械，掘進速度快、效率高。全斷面隧道掘進機設(shè)備體積龐大、造價昂貴，若遭遇隧道涌水造成淹浸癱瘓，設(shè)備更換或返廠修復(fù)都將面臨費用高、周期長、運輸困難等問題，因此采取現(xiàn)場修復(fù)是最高效經(jīng)濟的處理方法。

本文提出了全斷面隧道掘進機被水淹浸后的修復(fù)方法，在某重大水利工程全斷面隧道掘進機水淹事故實際應(yīng)用取得了較好效果，修復(fù)后的掘進機已安全運行5 個多月，對比其他處理方法，既節(jié)約成本又縮短處理時間且提升經(jīng)濟效益，可為全斷面隧道掘進機水淹事故的處理提供參考。