從德國引進(jìn)的全斷面巖石掘進(jìn)機（TBM），在西康鐵路秦嶺1線(xiàn)北口施工中，發(fā)生了罕見(jiàn)的主軸承潤滑系統污染主液壓系統的故障。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)現主液壓系統頻繁出現多處控制閥不動(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)生堵塞報警，迫使TBM自動(dòng)停機、施工中斷。
　　1、故障檢測及分析
　　為了準確判定故障原因，進(jìn)行了多方面的油質(zhì)檢測和故障診斷工作。
　?。?）多次提取不同部位的主液壓系統的油樣，先后在西安和北京、蘭州等地油水檢測中心進(jìn)行光譜、鐵譜分析，結果發(fā)現油樣含有大量的SIOZ顆粒和油質(zhì)發(fā)生變化。判斷可能是液壓系統內進(jìn)人了石粉和其它油品，但污染源究竟在什么部位，當時(shí)仍然在查找中。
　?。?）對TBM主機的電氣控制元件進(jìn)行了逐個(gè)檢測，未發(fā)現電氣控制元件有問(wèn)題，參數及動(dòng)作正常。
　?。?）對液壓元件進(jìn)行了重點(diǎn)檢測，有個(gè)別元件還進(jìn)行了拆檢，如4＃、5＃液壓泵，1＃、2＃皮帶機液壓馬達和一些控制閥。除了正常磨損外，在清潔的液壓系統中工作正常。
　?。?）為了準確尋找主液壓系統的污染源，對污染物可能進(jìn)人液壓系統的各個(gè)環(huán)節進(jìn)行了分析。污染物可能進(jìn)人主液壓系統的環(huán)節有：
　　a、液壓管路被巖石砸破而處理不及時(shí)、不恰當；
　　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、混凝土罐吊機系統、材料升降平臺系統、上部材料吊機系統、1＃與2＃皮帶機系統、主軸承潤滑系統的液壓馬達、護盾系統等。
　　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)縮小至護盾系統和主軸承潤滑系統。理由是經(jīng)過(guò)3次主液壓系統的換油、濾油、試機（換油在一萬(wàn)升以上），工作一段時(shí)間后，主液壓系統內的油樣中仍有大量的SIOZ顆粒，主液壓系統的濾芯仍然頻繁堵塞，TBM自動(dòng)停機，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)查護盾系統的油缸。油管、控制閥完好，可以排除，唯一的懷疑目標只有主軸承潤滑系統的液壓馬達，經(jīng)檢查主軸承的潤滑系統的齒輪油內含有大量石粉顆粒，主軸承潤滑系統的濾清器嚴重堵塞。為了準確查清主軸承潤滑系統的污染物進(jìn)人主液壓系統的原因，檢查了主軸承潤滑系統與主液壓系統的關(guān)系，兩者相連的部件只有液壓馬達。該液壓馬達與主軸承潤滑油泵通過(guò)一封閉的聯(lián)軸器相連，經(jīng)拆解該液壓馬達和油泵，密封已損壞，最終造成污染物通過(guò)這條途徑長(cháng)驅直人主液壓系統。根據主軸承潤滑系統發(fā)生的現象及檢測、化驗、分析，我們對故障診斷如下：
　?。?）主軸承內、外圈迷宮密封和內、外圈各三道唇形密封均已破損；
　?。?）內圈、外圈密封油脂量供給不足，也未形成連續的環(huán)形粉塵阻隔帶；
　?。?）掘進(jìn)期間刀盤(pán)內粉塵無(wú)阻擋地直人主軸承齒輪箱，從而使主軸承潤滑系統嚴重污染；
　?。?）由于主軸承潤滑系統的電傳感器已壞，又無(wú)配件更換，機械式報警裝置被坍落的巖石砸壞，不能正常報警，致使主軸承潤滑系統污染不能及時(shí)掌握、排除；
　?。?）由于主軸承潤滑系統污染時(shí)間較長(cháng)，致使潤滑油泵和液壓馬達的密封破損，通過(guò)密閉的聯(lián)軸器腔，使已嚴重污染的齒輪油進(jìn)人主液壓系統，引起嚴重的液壓系統故障。
　　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，加之在隧道內進(jìn)行故障排除，工作難度相當大。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。
　?。?）更換主軸承潤滑系統的油泵和液壓馬達。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；
　?。?）在密切監測的前提下，增加濾油裝置，及時(shí)更換齒輪油；
　?。?）要求主軸承廠(chǎng)商和國內軸承研究機構及現場(chǎng)技術(shù)人員對主軸承進(jìn)行全面檢測、檢查，并進(jìn)行磨粒磨損分析，評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)，并且對工程的工期冒有很大的風(fēng)險。
　　方案二：更換主軸承迷宮密封和唇形密封。
　?。?）在洞內拆下刀盤(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(cháng)。技術(shù)難度大，在世界隧道建設史上也是罕見(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以前進(jìn)行短期試驗，以取得必要的監測數據。
　　4、具體方案的實(shí)施
　?。?）在洞內無(wú)吊機的情況下，根據地質(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。后退TBM主機使主軸與刀盤(pán)分離，退讓出足夠的空間，并在主軸承不轉動(dòng)的部分搭設必要的工作平臺。
　?。?）按照圖1所示位置，依次拆下主軸承內因迷宮密封、內圈唇形密封及隔環(huán)和外圈唇形密封及隔環(huán)。

?。?）清洗主軸承及密封位置，按照圖2所示位置依次安裝新的主軸承內圈唇形密封及隔環(huán)，外圈唇形密封及隔環(huán)、內圈迷宮密封。

　?。?）在主軸承潤滑系統中先加人液壓油，運轉主軸承及潤滑系統。同時(shí)，開(kāi)啟主軸承脂潤滑系統，并觀(guān)察迷宮的油脂出口，油脂擠出迷宮密封是否正常。主軸承試驗互1-3h后，放出液壓油，并向主軸承潤滑系統內加注原裝齒輪油。
　?。?）主軸承再試轉1－3h，并取出油樣進(jìn)行化驗分析，合格后，方可進(jìn)行工作平臺拆除,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)。運轉TBM并跟蹤檢查，正常后，方可按TBM正常運轉的技術(shù)文件進(jìn)行主軸承及潤滑系統及迷宮密封的檢查。
　　5、結語(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，并征得德國專(zhuān)家的認可，圓滿(mǎn)解決了使TBM停機42天的重大故障，使TBM比計劃提高一周恢復掘進(jìn)。同時(shí)也使我們更加認識到TBM故障監測和油品化驗分析的重要性及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。