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盾构机的螺旋输送机故障分析与维修

盾构机的螺旋输送机故障分析与维修
1.案例
2017年11月26日，佛山地铁2号线3标湾华站~登洲站盾构区间，二公局“二公盾2号”土压平衡式盾构机在掘进到1213环时，管式螺旋输送机出现异响并伴有较大震动现象，机驾人员立即停机并上报项目部，项目部技术人员初步判断为螺旋输送机的减速机故障。
2.故障维修方案分析
由于在隧道内对减速机进行拆解维修难度较大，减速机净重有4.8t，洞内没有相应的起重设备，况且拆解时盾构机前部土舱的带压泥水会从减速机处冒出。鉴于此，项目部将情况及时汇报局设备部和盾构机生产厂家（中交天和），共同协商，尽快维修。28日，由局物设部、地铁项目部、中交天和、振华港机（减速机生产单位）共同商定维修方案。
（1）进行螺旋机止水，防止土舱的泥水从减速机拆解处喷涌到隧道内。在关闭螺旋机下料口闸门后，卸掉螺旋机伸缩段法兰盘上的一圈螺栓，启动伸缩油缸，将螺旋机叶片轴收回到位，关闭螺旋机在土舱壁上的舱门，从盾体内的螺旋机注入口向角度螺旋输送机筒体内注入适量聚氨酯用于止水，并注意观察螺旋机靠近减速机的那只土压计的压力变化。将下料口的上下闸门各打开1条小缝隙，观察有无泥水持续喷出，若无泥水流出时，说明土舱闸门已完全关闭，聚氨酯注入量可以满足止水要求，再关闭下料口上、下2个闸门，完成止水工作。
（2）拆卸-。减速机端部安装有3个-，每个重量256kg，减速机重量4.8t，拆卸时必须依靠吊装设备，而减速机与洞内管片顶部仅有1m的垂直距离，隧道外面的起重设备难以使用，经技术人员现场分析，借用管片螺栓作为附着点，在减速机上部周围安装4个5t的手拉葫芦，来解决-、减速机等起吊的问题。通过查阅资料和相关计算，管片螺栓能够承载的载荷远远＞5t，可以用作吊装附着点。具体操作过程为，用12mm厚的Q235钢板气割4个吊耳，固定到管片螺栓上，下面分别挂1个5t手拉葫芦，再依次拆掉-的油管、法兰螺栓后，用手拉葫芦将马达逐个移开，放到不影响后面减速机拆卸的地方。
（3）拆减速机后盖，查找故障原因。用12mm厚的Q235钢板气割1个吊耳，焊在减速机壳体的上部，再挂1个5t手拉葫芦并拉紧，卸下减速机后盖与减速机主机的连接螺栓，用手拉葫芦吊起后盖。清洗减速机内泥沙，发现减速机内部的推力轴承已严重损坏，部分滚珠已掉落，必须继续拆卸。
（4）拆卸轴销。将4个手拉葫芦分别勾住减速机左右2个吊装孔并预拉紧，这样可以保证在拆卸过程中，减速机可以任意方向移动。拆掉减速机与螺旋机筒体之间法兰连接的螺栓，用伸缩油缸将筒体退回到露出减速机轴与螺旋机叶片轴连接部分，清洗淤泥，找到将两轴连接在一起的轴销。该轴销长365mm，直径100mm，在工厂安装时采取过盈配合，用锤敲进去的，经过现场掘进1200多环的使用后，轴销已生锈或产生了少许变形，拆卸时用锤敲、用錾子錾均无松动。鉴于此，在叶片轴外做反力架，用50t手压千斤顶顶轴销，但当手压千斤顶压到最大值时，轴销未出现丝毫松动迹象。所以现场重新用30mm厚的钢板制作反力架，并在反力架两边焊接加固钢板条，改用100t手压千斤顶，在压力接近80t时，轴销出现松动，随之取出轴销。
（5）由于减速机有4.8t，只能靠管片小车运出隧道外，而减速机要落到管片小车上，中间还隔着皮带运输机的皮带和皮带支架，所以只能先割断皮带，拆掉减速机下部的皮带支架，使减速机尽快运出。
（6）原因分析。当盾构机掘进到该处地层时（主要为粉细砂），地下水特别丰富，前面土舱需保持有200kPa左右的压力，下料口闸门打开时，在螺旋机不转动的情况下泥水也会自动喷出，所以掘进时经常会关闭下料闸门，这样会使减速机与螺旋机筒体连接处存在较高的压力，而减速机的密封圈耐压强度不够（这点已和减速机生产厂家确认），使泥沙通过密封处间隙进入减速机，造成轴承损坏。
（7）维修方法。更换加宽的、耐压强度更高的密封圈，同时更换相应的宽槽密封盖板；更换新轴承，由于减速机轴上的轴承和大齿轮都是用热压装置安装上去的，项目现场没有加热炉和相应的拆卸、安装设备，通过与减速机生产厂家（振华港机南通厂）联系，决定将减速机返回厂家进行维修。
（8）安装调试。由于减速机返厂维修需要两个星期时间，经与天和厂、上海振华和项目部沟通，由振华厂先提供一台减速机进行安装，尽快恢复生产，待损坏的减速机维修好后作为备用件。2017年12月7日，将振华厂提供的减速机运回进行安装，12月9日安装完成并进行试掘进，一切正常。
3.技术总结
通过这次耐高温螺旋输送机维修工作，分析研究维修设备的整个工作流程，总结大型设备维修过程的经验和不足之处，为局-施工项目在设备维修（或抢修）时提供借鉴，主要有3方面。
（1）设备出现故障时，一定要冷静分析，不要盲目动手维修，以免引起-故障或事故，造成更大的损失。这次设备出现故障时，机驾人员处置就比较妥当，首先是停机，关闭下料口闸门，防止出现泥沙喷涌现象；保持土舱高压空气的持续供给，以免掌子面处出现垮塌，然后汇报项目部，项目技术人员通过实地查看分析，分析维修难度较大，便及时邀请盾构机生产厂家及减速机生产厂家技术人员，和局设备部技术人员一起，共同研究制定维修方案，比如在制定用管片螺栓作为手拉葫芦的上附着点进行吊装的方案时，当时还有一种方案就是在减速机两边的盾构机托梁上做门架，作为手拉葫芦的上基点，此方案虽然可行，但盾构机左、右2个托梁之间的距离有2.1m，做门架的型钢怎么吊上来，既要焊主梁，又要焊斜撑，工作量非常大，所以没有采取这个方案，而是借用管片螺栓，起到了事半功倍的效果。
（2）维修过程技术人员要全程参与，应对随时可能出现的新问题。在这次减速机维修时，没有考虑到轴销很难拆卸，通过现场技术人员指导，做反力架，用50t千斤顶没有效果时，有的操作人员就建议一边用火（氧气乙炔焰）烤，一边顶，再查看效果，现场技术人员马上就阻止了，如果用火烤，万一还拆不出来，降温后轴销会更难取出，后来改用100t千斤顶，便顺利去除了轴销。
（3）设备维修时，对于难点的问题如果想到方法，在确保安全的情况下就要大胆去试，不去试，有的工作可能永远无法完成。比如使用50t千斤顶拆卸轴销时，轴销根本没有松动迹象，大家都在讨论这种用千斤顶方法是否可行时，现场维修技术人员说再用100t千斤顶试试，当时大家心里都没底，正是现场技术人员的坚持，工人们开始重新制作反力架，改用100t手压千斤顶进行顶推，结果顺利拆下轴销。
4结束语
在这次盾构机维修工作中，虽然取得了一些经验，但也暴露出问题和不足之处。在盾构施工领域工作，有关盾构机维修保养的知识还需要不断学习和提高。
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