從德國(guó)引進(jìn)的全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)（TBM），在西康鐵路秦嶺1線北口施工中，發(fā)生了罕見(jiàn)的主軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)污染主液壓系統(tǒng)的故障。故障發(fā)生時(shí)，里程為DK68＋295.48m，TBM的純掘進(jìn)時(shí)間為2896.5h。故障發(fā)生起源是TBM在施工中發(fā)現(xiàn)主液壓系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)多處控制閥不動(dòng)作，或時(shí)而動(dòng)作時(shí)而不動(dòng)作，液壓濾清器頻繁發(fā)生堵塞報(bào)警，迫使TBM自動(dòng)停機(jī)、施工中斷。
　　1、故障檢測(cè)及分析
　　為了準(zhǔn)確判定故障原因，進(jìn)行了多方面的油質(zhì)檢測(cè)和故障診斷工作。
　?。?）多次提取不同部位的主液壓系統(tǒng)的油樣，先后在西安和北京、蘭州等地油水檢測(cè)中心進(jìn)行光譜、鐵譜分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)油樣含有大量的SIOZ顆粒和油質(zhì)發(fā)生變化。判斷可能是液壓系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)人了石粉和其它油品，但污染源究竟在什么部位，當(dāng)時(shí)仍然在查找中。
　?。?）對(duì)TBM主機(jī)的電氣控制元件進(jìn)行了逐個(gè)檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)電氣控制元件有問(wèn)題，參數(shù)及動(dòng)作正常。
　?。?）對(duì)液壓元件進(jìn)行了重點(diǎn)檢測(cè)，有個(gè)別元件還進(jìn)行了拆檢，如4＃、5＃液壓泵，1＃、2＃皮帶機(jī)液壓馬達(dá)和一些控制閥。除了正常磨損外，在清潔的液壓系統(tǒng)中工作正常。
　?。?）為了準(zhǔn)確尋找主液壓系統(tǒng)的污染源，對(duì)污染物可能進(jìn)人液壓系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了分析。污染物可能進(jìn)人主液壓系統(tǒng)的環(huán)節(jié)有：
　　a、液壓管路被巖石砸破而處理不及時(shí)、不恰當(dāng)；
　　b、與石碴有直接或間接接觸的液壓元件，如油箱的防塵蓋呼吸器、鋼拱架安裝系統(tǒng)、混凝土罐吊機(jī)系統(tǒng)、材料升降平臺(tái)系統(tǒng)、上部材料吊機(jī)系統(tǒng)、1＃與2＃皮帶機(jī)系統(tǒng)、主軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)的液壓馬達(dá)、護(hù)盾系統(tǒng)等。
　　2、故障診斷與查找
　　經(jīng)過(guò)多方分析、查證，逐步將懷疑重點(diǎn)縮小至護(hù)盾系統(tǒng)和主軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)。理由是經(jīng)過(guò)3次主液壓系統(tǒng)的換油、濾油、試機(jī)（換油在一萬(wàn)升以上），工作一段時(shí)間后，主液壓系統(tǒng)內(nèi)的油樣中仍有大量的SIOZ顆粒，主液壓系統(tǒng)的濾芯仍然頻繁堵塞，TBM自動(dòng)停機(jī)，說(shuō)明污染源一定在與石碴接觸頻繁且污染途徑暢通的位置。經(jīng)查護(hù)盾系統(tǒng)的油缸。油管、控制閥完好，可以排除，唯一的懷疑目標(biāo)只有主軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)的液壓馬達(dá)，經(jīng)檢查主軸承的潤(rùn)滑系統(tǒng)的齒輪油內(nèi)含有大量石粉顆粒，主軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)的濾清器嚴(yán)重堵塞。為了準(zhǔn)確查清主軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)的污染物進(jìn)人主液壓系統(tǒng)的原因，檢查了主軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)與主液壓系統(tǒng)的關(guān)系，兩者相連的部件只有液壓馬達(dá)。該液壓馬達(dá)與主軸承潤(rùn)滑油泵通過(guò)一封閉的聯(lián)軸器相連，經(jīng)拆解該液壓馬達(dá)和油泵，密封已損壞，最終造成污染物通過(guò)這條途徑長(zhǎng)驅(qū)直人主液壓系統(tǒng)。根據(jù)主軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)發(fā)生的現(xiàn)象及檢測(cè)、化驗(yàn)、分析，我們對(duì)故障診斷如下：
　?。?）主軸承內(nèi)、外圈迷宮密封和內(nèi)、外圈各三道唇形密封均已破損；
　?。?）內(nèi)圈、外圈密封油脂量供給不足，也未形成連續(xù)的環(huán)形粉塵阻隔帶；
　?。?）掘進(jìn)期間刀盤(pán)內(nèi)粉塵無(wú)阻擋地直人主軸承齒輪箱，從而使主軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)嚴(yán)重污染；
　?。?）由于主軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)的電傳感器已壞，又無(wú)配件更換，機(jī)械式報(bào)警裝置被坍落的巖石砸壞，不能正常報(bào)警，致使主軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)污染不能及時(shí)掌握、排除；
　　（5）由于主軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)污染時(shí)間較長(zhǎng)，致使?jié)櫥捅煤鸵簤厚R達(dá)的密封破損，通過(guò)密閉的聯(lián)軸器腔，使已嚴(yán)重污染的齒輪油進(jìn)人主液壓系統(tǒng)，引起嚴(yán)重的液壓系統(tǒng)故障。
　　3、制定解決方案
　　這次故障的根源在于主軸承迷宮密封和唇形密封的失效，加之在隧道內(nèi)進(jìn)行故障排除，工作難度相當(dāng)大。我們制定了兩套解決方案。
　　方案一：不更換主軸承迷宮密封和唇形密封。
　?。?）更換主軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)的油泵和液壓馬達(dá)。改封閉聯(lián)軸器腔為下部開(kāi)放式，以便解決串油問(wèn)題；
　?。?）連通所有Ｆ4、F2油脂通道，視情況提高油脂泵的工作頻率；
　　（3）在密切監(jiān)測(cè)的前提下，增加濾油裝置，及時(shí)更換齒輪油；
　?。?）要求主軸承廠商和國(guó)內(nèi)軸承研究機(jī)構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)主軸承進(jìn)行全面檢測(cè)、檢查，并進(jìn)行磨粒磨損分析，評(píng)估主軸承的剩余壽命。
　　此方案考慮到施工油耗、工程工期問(wèn)題，若主軸承在剩余工程量的掘進(jìn)過(guò)程不會(huì)發(fā)生致命故障，暫時(shí)解決問(wèn)題。但是此方案以犧牲主軸承壽命為代價(jià)，并且對(duì)工程的工期冒有很大的風(fēng)險(xiǎn)。
　　方案二：更換主軸承迷宮密封和唇形密封。
　?。?）在洞內(nèi)拆下刀盤(pán)和碴斗；
　?。?）使刀盤(pán)和主軸承脫開(kāi)，并退讓出足夠的空間，進(jìn)行主軸承迷宮密封和唇形密封的更換；
　?。?）在洞內(nèi)裝回碴斗和刀盤(pán)。
　　該方案是一種根本的解決辦法，但是時(shí)間長(zhǎng)。技術(shù)難度大，在世界隧道建設(shè)史上也是罕見(jiàn)的，就連維爾特（Wirth）公司的專(zhuān)家也沒(méi)有足夠的經(jīng)驗(yàn)和把握。最后，經(jīng)過(guò)中、外雙方技術(shù)人員商討，決定采用方案二，但方案一的部分工作可在新配件未到達(dá)以前進(jìn)行短期試驗(yàn)，以取得必要的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
　　4、具體方案的實(shí)施
　?。?）在洞內(nèi)無(wú)吊機(jī)的情況下，根據(jù)地質(zhì)條件，將刀盤(pán)用錨桿（在刀盤(pán)上部左、右兩格）和鋼板（在刀盤(pán)下部左、右點(diǎn)支撐）固定在掌子面，使其不能相對(duì)位移，以便刀盤(pán)（重約150t）裝回時(shí)螺孔位置不變，同時(shí)將碴斗拆下，并固定在刀盤(pán)內(nèi)。后退TBM主機(jī)使主軸與刀盤(pán)分離，退讓出足夠的空間，并在主軸承不轉(zhuǎn)動(dòng)的部分搭設(shè)必要的工作平臺(tái)。
　　（2）按照?qǐng)D1所示位置，依次拆下主軸承內(nèi)因迷宮密封、內(nèi)圈唇形密封及隔環(huán)和外圈唇形密封及隔環(huán)。

?。?）清洗主軸承及密封位置，按照?qǐng)D2所示位置依次安裝新的主軸承內(nèi)圈唇形密封及隔環(huán)，外圈唇形密封及隔環(huán)、內(nèi)圈迷宮密封。

　?。?）在主軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)中先加人液壓油，運(yùn)轉(zhuǎn)主軸承及潤(rùn)滑系統(tǒng)。同時(shí)，開(kāi)啟主軸承脂潤(rùn)滑系統(tǒng)，并觀察迷宮的油脂出口，油脂擠出迷宮密封是否正常。主軸承試驗(yàn)互1-3h后，放出液壓油，并向主軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)內(nèi)加注原裝齒輪油。
　?。?）主軸承再試轉(zhuǎn)1－3h，并取出油樣進(jìn)行化驗(yàn)分析，合格后，方可進(jìn)行工作平臺(tái)拆除,重新將TBM前移，并按技術(shù)要求拆除馬盤(pán)及碴斗的固定物，安裝好碴斗和刀盤(pán)。運(yùn)轉(zhuǎn)TBM并跟蹤檢查，正常后，方可按TBM正常運(yùn)轉(zhuǎn)的技術(shù)文件進(jìn)行主軸承及潤(rùn)滑系統(tǒng)及迷宮密封的檢查。
　　5、結(jié)語(yǔ)
　　我們這次遇到TBM發(fā)生的特大故障，不等不靠，由中方技術(shù)人員查找到了故障源，提出了解決方案，并征得德國(guó)專(zhuān)家的認(rèn)可，圓滿解決了使TBM停機(jī)42天的重大故障，使TBM比計(jì)劃提高一周恢復(fù)掘進(jìn)。同時(shí)也使我們更加認(rèn)識(shí)到TBM故障監(jiān)測(cè)和油品化驗(yàn)分析的重要性及TBM備件貯備的必要性，更重要的是鍛煉了我們技術(shù)人員，為今后TBM施工累了經(jīng)驗(yàn)。