大型硬岩掘进机维护保养要点

曹海涛 中铁十八局锦屏项目部

摘要：硬岩掘进机引入国内隧道工程已有十几年历史，纵观维护保养的效果，可谓差异明显，效果各异，其中不乏教训。但凡掘进业绩好的，维护保养做的也好，反之掘进机状况很差。笔者从事掘进机工程多年， 通过几个案例的教训，提出掘进机维护保养的思路和要点，避免工作中更多的失误和盲目。

Abstract ：Hard rock tunnel boring machine into the domestic history of more than ten years，Looking at the effect of maintenance，Can be described as significantly different, the effect is different，Many of them learned。Whenever a good driving performance, whether you do maintenance, otherwise boring machine in poor condition. The author works for many years in boring machine, TBM proposed ideas and points of maintenance and avoid more mistakes at work and blind. 关键词：TBM、维护保养、管理、周期

Keywords：TBM、Maintenance, Management, Cycle

1、 关键部件选取和维护对策

一台庞大的掘进机，就象一个自动化隧道掘进工厂，设备配备了机械、电气、液压、光电传感、激光导向和PLC逻辑控制程序，设备异常或小小环节的故障，都会导致整机停机，短期内故障不能排除，甚至严重影响隧道工程工期。设备运行一定时间，必须对整机做一次规定内容的维护保养，否则没有休养生息的空隙，只能导致机器故障频发，乃至恶性循环。任何侥幸、麻痹和轻视维护保养的决定，都会给庞大设备的运行带来危害和重大损失，切不可为了突破高进尺和国内最好工程业绩，而忽视设备的维护保养，甚至不停机连续运转。杀鸡取卵的做法只会对设备造成严重内伤，导致更为严重的后果。此类教训不胜枚举。

把握关键部件的维护保养，就能抓住设备的主要矛盾，基本保持设备在良好状态下运行。

掘进机关键部件的选取主要看部件的工程地位和在机器运行中发挥的重要作用，通常，我们将主机的驱动系统、主机结构等作为生产串联环节的重要一链，另外，局部隐蔽、难遇拆卸的内部装置，停机处理难度较大、占用维修时间较长的部件，都可以作为关键重要部件。一般皮带机托辊和设备的小部件，则无关大局。

在制定设备维护保养策略时，应该首要保证这些关键部件正常运行，根据监测数据的监控和显示，掌握部件的运行状态和故障隐患，安排出特定的时间给予重点保养，必要时强制执行。通过到位的保养消除故障隐患，使其达到预定的良好状态。

2、 润滑及过滤要求

减少摩擦和磨损的有效办法，是采用液体润滑将摩擦副表面完全分开，只要能保持完全的液体摩擦形式，其摩擦系数就能达到0.003或更小，从而尽可能降低磨损。所以，TBM各摩擦副的润滑状况对摩擦副表面是否粘着磨损影响很大，做好润滑工作，尽量避免摩擦副缺油或边界摩擦，就能延长部件运行寿命。油液中磨损产物含量越少，磨料磨损的几率大大降低，因此，通过精细过滤，就可以减少油液中磨料数量，液压系统故障的80%均源自于油液的污染，一般而言，伺服控制系统阀芯与阀腔的配合间隙通常很小，一旦磨料进入，容易划伤柱塞表面，形成沟槽后达不到精准控制目的，表现为压力调整困难、流量下降等症状[1]

对于掘进机的润滑与过滤，必须予以足够重视，日常保养规程中严格规定，每日需观察各油箱正常油面位置、滤芯堵塞报警信号、同时观察油色，绝对禁止油位不足、油色深重依然继续工作，仅凭眼睛观察尚缺乏科学性，辅之以油样的定期抽取进行理化指标和金属磨损（光谱、分析式铁谱及磁性过滤器检查（见图1柱状磁滤芯检查和图2另一种磁滤芯检查）分析），效果更好。工程证明：但凡油样分析工作持之以恒，过滤把关严格、严密观测工作做得好的单位，TBM关键部件基本不会出现大的故障迹象，即便发现也能处于可控状态。

图1 磁滤芯磨粒检查 图2 另一种型式磁滤芯检查

润滑脂加注，应根据加注点的运动频繁程度、活动范围和支承类型区别对待，一般油缸铰接润滑点，每次加注到润滑脂挤出为准，保证足量、不遗漏。对于支承轴套与大型电机两端润滑点，则专人适量、定时加注，重要部位专门标识规定，每季度或半年加注一次，而且使用专用电机润滑脂。

对于连续皮带机及设备上皮带机滚筒支承，则保证专人每日足量加注，根据运行温度测试，随时补充加注，以免滚筒轴承缺脂烧损。对于轴流风机，指定专人每半年加注一次，每次黄油不超过6下。

此外，抓好油液的润滑管理，严把油品质量关、过滤关和检测关。做法如下： 2.1 现场建立油样分析实验室和系列管理规章制度

配置了日常理化指标（水分、运动粘度、污染度）分析仪器，同时根据外送条件的局限，自立购置了油样分析式铁谱仪（见图3分析式铁谱仪），专家培训、专人落实；

图3 分析式铁谱仪

2.2 定期取样分析汇总数据，指导施工

在运行恶劣、污染程度高的条件下，对在用油进行理化监控，有异常及时报警，根据设备运行情况的观察和报告，随机抽取样品及时分析，果断处置。积累样本到一定数量后，确定了各类油品合理的换油周期，并随时指导用油。通过对在用油的监控，对设备存在的故障隐患，做到早发现、早预防并及时采取有效措施，防止重大事故发生。

基本做到责任不推诿、发现故障不过夜，重大故障及时知晓，多次及时成功发现主轴承润滑系统介质异常、金属磨粒异常、进水等故障迹象，指导维护班及时换油，更换滤芯，避免了进一步重大故障的发生，有效地监控了设备润滑系统的运行状况。通过监测和反思，提出不同围岩不同工况下掘进参数的修正建议，起到了保驾护航的作用。同时积累了众多故障典型磨粒图谱，为以后大型TBM故障诊断提供了参考样本和诊断经验。 3、 培养良好行为习惯，文明施工

以往各工地TBM日常保养都规定必须每日对设备进行全方位清理和清洁，但实际执行效果差异很大，往往流于形式，甚至是作秀：上级领导或相关部门来访，则突击清理，停机大搞卫生，甚至喷漆，贴标语。拿到流动红旗、过后一切如故，很大程度影响了文明施工和单位的形象。究其根源，还是没有形成严格的规章制度，缺乏奖惩措施和对策，分工不明确；主管领导没有意识到清理清洁的目的是为了设备减少异常磨损、有利于散热和施工安全，本末倒置了。

目前，项目部执行情况比较好，将日常清理、清洗任务分解到各操作工位，并落实到人，逐渐培养成良好的作业习惯，只要设备空闲，掘进施工人员就会自觉付诸行动，把清理工作作为分内之事。管理部门则经常抽查落实情况，检查与落实相结合，酌情奖惩。无论你何时进洞查看，始终保持设备结构件外观清洁，物料码放齐整、滑道平顺、链条油亮，走道通畅（见图4 保养良好的喷锚设备和图5 严重磨损轴承滚道）。

图4 良好保养的喷锚设备 图5 严重磨损的轴承滚道

4、 把握技术环节，确定合理的保养周期和频度

以往维护保养过程中，由于技术交底工作不严密，发生过加错油品（主轴承润滑油箱内加入轻质液压油）的事故，幸亏发现及时。还有维护保养任务交待不明晰，各人按照自己的思路蛮干。因此，项目部严格施工人员管理，坚持新人上岗前必须技术交底彻底，专人培养，训练合格才能上任制度，尽量减少工作失误。

在严格保养制度的同时，也不失灵活性，例如，对维护保养执行周期，没有

死搬硬套原来的教条，加注润滑脂时并非每日所有黄油嘴都加注，而是根据使用频度，酌情加注；停机时间较长时，时间的计算照实计量；为保险起见，停机一周以上的设备，各滑动表面涂抹适量润滑脂；某些油缸铰支座，活动范围不大时，加注频率酌减，有效减少了过度保养。

用量较大的润滑油箱，化验含水量很小时，只要短期内理化指标影响不大，采用设备静置较长时间，在最底部设置放水旋钮，定期放掉沉淀到底部的积水，效果很好，节省了不必要的开支，对于变速箱也同法处理。 5、提高预见性，加强预前管理

根据以往掘进机施工教训，设备上场之初，提前对其进行技术改造，改进原有不合理设计，设想到隧道施工有可能发生的各类情况，提前加装清渣过度装置以及各类防潮、防水、防砸、防火、防锈、绝缘保护，还有皮带落料斗的抗磨设计、自制皮带刮板，风筒悬挂钢丝绳卷筒支架、自制皮带收卷装置，以及风机防雨罩、风筒叠放支架等；对于设备用水，采取进洞前严格过滤，水箱加注防冻液保证水质良好，防止水垢发生和延缓锈蚀，运行至今尚未发现冷却系统因此过热和冷却水套淤泥堆积现象。

根据连续皮带机连续出渣，间隔不到一周定期皮带硫化的特点，在安排维护保养任务的策略上有别于矿车出渣方式，将运行中已经发现、掘进中来不及处理修理问题，集中归类，有计划、有步骤地提前安排，做好技术、人员、物资、材料、工具和备件的准备，每次硫化工作前，召集各部门人员开例会，使各方人员知晓维护实施内容，达成共识，避免执行时相互干扰。有效规避停机风险。例如拆换变速箱，在停机前预计好停机位置，适时打锚杆，装置工字钢悬挂滑道，一旦停机，迅速开展拆换工作，可以最大限度减少停机时间，获得较好掘进效益。 6、备件存储及本地化制作

隧道掘进机结构庞大，传感器众多，施工过程中免不了有损坏，需要及时判明故障并更换零部件，由于掘进机属于非标的进口产品，许多零部件各厂商之间并非通用，对于低值易耗品，必须有现成大量备件更换，才能保证正常施工，此类部件如果技术要求不高，工期内更换数量较多时，在保证制造质量的前提下，可以考虑就近生产，通过多次试制、试验，严格把握材质指标和表面力学性能，效果好时，逐步实现本地化生产（例如皮带托辊、刮板、阀门、液压变接头、扣件、皮带支架及各类螺栓、喷锚料管）；多数零部件的损坏都具备渐进性特点，需要在施工过程中探索磨损规律，逐渐掌握消耗周期，如果时间允许，应加强订购的计划性，掌握各类零部件实际的进口周期，预前采购，避免工作被动（例如专用传感器、特定产品）；对于重大部件，预见到可能发生故障会带来巨大工程损失时，必须在引进之初，库存一定数量来满足急需（例如主轴承唇形密封、耐磨环带、主电机、变速箱、油缸总成等）； 7、环保节约

TBM日常维护保养，有不少消耗废弃的材料、废油，可以考虑废物利用，擦机布可以清洗后循环使用，更换的油品，除不能随意排放，专门收集存放外，可以利用废油润滑锚杆钻机滑道、喷锚机械手大臂、行走机构滑道及喷锚周边可能固结混凝土的表面，一则润滑，二则不粘混凝土，不致板结，易于清除。实验室内消耗各种溶剂，均含有一定毒性，使用完毕的空瓶子及容器，堆积多了不能随意废弃，以防周边居民存放食用物品，理想的做法是仔细敲碎挖坑填埋并确保

安全。

此外，洞内流出的废水，应在洞外宽敞地方设置多级沉淀池，经沉淀和适当处理后排放下游；否则容易引起民众纠纷，导致额外索赔。

参考文献

[1]《油液监测分析现场实用技术》杨其明主编 北京：机械工业出版社2006.10