盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷

1、盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷一、三菱盾構(gòu)機(jī)概述 盾構(gòu)機(jī)的綜合性非常強(qiáng)，以電氣部分為例就包括：電子、電 力、電機(jī)、PLC計(jì)算機(jī)通信以及傳感和檢測(cè)多種技術(shù)的應(yīng)用。 三菱盾構(gòu)及的動(dòng)力來(lái)源是電力，自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)依靠PLC觸摸屏、 氣動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)以及變頻器之間的相互協(xié)作。對(duì)于三菱盾構(gòu)機(jī)來(lái)說(shuō)，其主要特點(diǎn)就是高度的自動(dòng)化控制，致使盾構(gòu)施工的各個(gè)環(huán)節(jié)都能通過(guò)人機(jī)對(duì)話或 PLC系統(tǒng)進(jìn)行控 制。但是高自動(dòng)化也為其設(shè)備檢測(cè)、 機(jī)械調(diào)修以及故障診斷帶了 更大的困難。本文以三菱盾構(gòu)機(jī)的液壓系統(tǒng)為例， 對(duì)其液壓系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān) 測(cè)以及故障診斷進(jìn)行分析。二、液壓系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷在盾構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)中， 大部分結(jié)構(gòu)基本都

2、是使用液壓驅(qū)動(dòng)的， 可 見(jiàn)液壓系統(tǒng)是盾構(gòu)機(jī)中非常重要的部分。對(duì)于一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，主要包括：液壓泵、動(dòng)力原 件、控制元件、執(zhí)行元件以及輔助原件。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜， 對(duì)于盾構(gòu)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)， 他是盾構(gòu)系統(tǒng)的心臟。 所以一旦液壓系統(tǒng)出 現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)給盾構(gòu)機(jī)工作帶來(lái)非常大的影響，甚至造成停機(jī)。 因此對(duì)于盾構(gòu)機(jī)液壓系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及故障檢修是非常有意 義的。在盾構(gòu)機(jī)中， 液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境一般是封閉管路內(nèi)部， 所 以其故障不易發(fā)現(xiàn)和排查，所以給故障檢測(cè)帶來(lái)了一定的困難。 對(duì)液壓系統(tǒng)的故障機(jī)理進(jìn)行研究分析， 能夠定性定向的分析故障 原因，對(duì)于液壓系統(tǒng)的診斷效率以及精度是非常有意義的。1. 液壓泵的故障

3、機(jī)理液壓泵是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力， 本文設(shè)計(jì)的三菱盾構(gòu)機(jī)使用的是 斜盤(pán)式軸向柱塞泵。 斜盤(pán)式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜， 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 會(huì)產(chǎn)生多種激勵(lì)力形式， 這些激勵(lì)力會(huì)形成振源。 這些振源主要 包括：（ 1）、缸體與配油盤(pán)之間接觸面的摩擦（ 2）、軸承運(yùn)動(dòng) 沖擊；（ 3）、由于活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)以流體為介質(zhì)在配油盤(pán)上的 沖擊；（ 4）、滑靴對(duì)斜盤(pán)的沖擊；（ 5）、活塞和滑靴對(duì)回程盤(pán) 的沖擊；（ 6）、滑靴與斜盤(pán)接觸面的摩擦。這些振源所攜帶的 信息會(huì)通過(guò)柱塞泵的介質(zhì)向外傳播，其傳播主要有三種途徑： （1）、以金屬元件為介質(zhì)，向機(jī)座和殼體傳播，造成機(jī)座和殼 體的異常振動(dòng)；（ 2）、以流體為介質(zhì)向壓力油路中傳遞壓

4、力， 引起油路系統(tǒng)的壓力振擺與沖擊；（ 3）、以氣體為介質(zhì)向空氣 中輸送振動(dòng)，產(chǎn)生噪音。2. 液壓回路的故障機(jī)理在三菱盾構(gòu)機(jī)的液壓系統(tǒng)中， 除液壓泵外還有控制元件、 執(zhí) 行元件、輔助原件以及液壓油。液壓系統(tǒng)是封閉的閉環(huán)回路，主 要故障包括：（ 1）、壓力異常造成的液壓系統(tǒng)故障，主要表現(xiàn) 為：壓力值大幅度波動(dòng)，系統(tǒng)失壓或壓力大小失控；（2）、油溫異?；蛴鸵呵鍧嵍炔缓细裨斐傻囊簤合到y(tǒng)故障；（3）、執(zhí)行元件異常造成的液壓系統(tǒng)故障，主要取決于液壓油缸的工作狀 態(tài)；（ 4）、液壓系統(tǒng)的泄漏造成的液壓系統(tǒng)故障，而泄露又包 括內(nèi)泄露以及外泄露。3. 液壓系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷 液壓檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)對(duì)盾構(gòu)機(jī)的液壓

5、系統(tǒng)的壓力、 溫度、 以及油 液進(jìn)行測(cè)試的系統(tǒng)。盾構(gòu)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)主要包括：數(shù)據(jù)采集設(shè)備、 傳感器、信號(hào)調(diào)理設(shè)備以及個(gè)人計(jì)算機(jī)。由于盾構(gòu)機(jī)的液壓系統(tǒng)比較龐大， 并且控制的油路眾多， 所 以需要多種檢測(cè)方法。 本文主要介紹了液壓泵振動(dòng)診斷以及液壓 系統(tǒng)油液分析診斷。（1）、液壓泵振動(dòng)診斷液壓泵是液壓系統(tǒng)的心臟， 在使用過(guò)程中， 其故障的發(fā)生概 率是液壓系統(tǒng)中最高的， 所以液壓泵的工作狀態(tài)的優(yōu)劣直接決定 了液壓系統(tǒng)的工作能力。 對(duì)液壓泵的診斷方法主要包括： 油液檢 測(cè)、壓力檢測(cè)、振動(dòng)檢測(cè)、噪聲檢測(cè)等。一般正常的軸向柱塞泵的能量主要集中在基頻以及高倍頻 上，并且差異性較小， 當(dāng)泵出現(xiàn)故障時(shí)， 基頻處的能量較為集中。 在時(shí)域統(tǒng)計(jì)表中可以對(duì)其各項(xiàng)時(shí)域指標(biāo)進(jìn)行觀察， 看其是否處于 正常的水平， 若各項(xiàng)時(shí)域指標(biāo)正常且頻譜圖中也未見(jiàn)任何異則證 明該液壓泵的運(yùn)行情況良好。（2）、油液分析研究油液系統(tǒng)分析包括鐵譜分析和光譜分析以及理化性能指標(biāo) 分析。鐵譜性能指標(biāo)主要有兩個(gè)：一是直讀式