tbm的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷講座

1、2024/2/9,1,,TBM與盾構機的 狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷,2024/2/9,2,目 錄,1.開展掘進機的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的必要性2. .TBM故障診斷的特點和難點3.TBM故障診斷方案 3.1 TBM采用的診斷技術簡介 3.2 診斷標準的制定4. TBM狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術 4.1 TBM油液檢測 4.2 TBM振動監(jiān)測 4.3 TBM電氣液壓故障的在線實時診斷 4.4 T

2、BM的故障樹邏輯診斷 4.5 小結 5.經(jīng)驗介紹6. 監(jiān)測儀器配置建議7. 取到的成效、存在的問題及展望,2024/2/9,3,1.開展TBM與盾構機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的必要性,醫(yī)院大夫給病人診斷疾病，需要綜合分析體溫、脈搏、血液化驗、B超等多項指標檢驗結果，并與診斷標準對比，得出診斷結論；同樣地，機械設備的故障診斷也需要采集溫度、噪聲、油液中磨粒的大小、形態(tài)、濃度，機械振動的頻譜、液壓系統(tǒng)壓力、流量損失，電氣系

3、統(tǒng)的電壓、電流等多個狀態(tài)信號或參數(shù)，并與判斷標準進行對比和綜合分析，得出設備有無故障以及故障的原因、部位等診斷結論。TBM/盾構機作為大型專用設備也不例外。,2024/2/9,4,1.開展TBM與盾構機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的必要性,由于TBM/盾構機配置的設備數(shù)量多，關聯(lián)性強，任何一套單獨設備出現(xiàn)故障都將不同程度地影響TBM/盾構機的掘進進度，同時也會增加工程成本。因此，如何實施狀態(tài)監(jiān)測，提前預報故障，是值得深入研究的課題。,2024/

4、2/9,5,2. TBM盾構機故障診斷的特點和難點（以TBM主軸承為例）,1、主機龐大、動力部件眾多，振源各異，振動信號頻域寬廣，各部件的固有頻率和相應的故障特征頻率有可能產(chǎn)生相互重疊；2、價值昂貴，重80多噸，一旦進洞掘進，就不允許在洞內(nèi)解體檢查。主軸承的工作情況只有通過監(jiān)測反映；3、低速重載決定了對滾動軸承的監(jiān)測的難度： 8個推進油缸施加2100噸軸向推力、32個撐靴油缸要承受800多噸的主機負載，主軸承承

5、受巨大的徑向和軸向荷載；,2024/2/9,6,2. TBM故障診斷的特點和難點,4、刀盤上配置了71把盤形滾刀，掘進時石質不均，載荷劇烈地波動，轉速也隨之波動，信號隨機波動也不可避免，增加了故障特征信號的提取和分離難度；5、主軸承處工作環(huán)境比較危險，不便靠近，不便進行信號的采集；6、結構參數(shù)不了解，軸承零件的特征頻率難以確定，也不便于故障信號的分析； 為此，須將幾種監(jiān)測手段綜合運用，各取所長，相互彌補。如工業(yè)內(nèi)窺鏡監(jiān)測滾子

6、磨損、潤滑油溫度監(jiān)測、潤滑油磨損分析、在線實時監(jiān)測等。,2024/2/9,7,3. TBM故障診斷總體方案,TBM機載的在線監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與離線的振動分析和油樣檢測等手段相結合。突出重點、兼顧其他。常規(guī)監(jiān)測與計算機分析相結合。,2024/2/9,8,3.1 TBM采用的診斷技術簡介,1、感官檢查診斷技術－部件的初步判斷；2、溫度監(jiān)測技術接觸式測溫－TBM主軸承潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)的各個泵站等 ；非接觸式測溫，－主電機、變

7、速箱、皮帶機滾筒、高壓電纜接頭等部件；3、無損檢測技術－主軸承滾子、滾道的磨損監(jiān)測；4、油樣檢測分析技術 －TBM的各類油液的理化性能分析和磨損磨粒分析；5、旋轉機械振動測試技術－TBM的電機、變速箱、水泵、風機等回轉機械；6、性能狀態(tài)參數(shù)測試技術－TBM電氣、液壓系統(tǒng)某一測點或局部的測試，如液壓測試儀對液壓系統(tǒng)的串、并聯(lián)測試；7、故障樹邏輯診斷－揭示TBM某一系統(tǒng)的故障規(guī)律和邏輯關系，適合于電氣或液壓系統(tǒng)的故障診斷；8、電

8、氣液壓在線實時診斷－通過TBM自身所布設的各種傳感器監(jiān)測位移、速度、流量、壓力、油位、溫度、轉速以及電氣的電壓、電流等參數(shù)，對TBM整個運行系統(tǒng)進行在線監(jiān)測以及超過界定值的故障報警和停機控制。,2024/2/9,9,3.1.1感官檢查,感官檢查就是利用操作或維修人員的視、聽、觸、嗅覺，觀測TBM設備或部件的運動情況、主控室的運轉參數(shù)如電流、溫度、壓力、流量、速度等，檢查機件的異響、異味、發(fā)熱、裂紋、銹蝕、損傷、松動、油液色澤、油管滴漏等

9、，初步判斷部件的工作狀態(tài)。雖然憑感覺檢查有時不夠精確，且對個人的經(jīng)驗依賴性較強，但這種傳統(tǒng)的檢測是進行設備監(jiān)測診斷的基礎，是現(xiàn)場的維修保養(yǎng)工作中不可或缺的常用方法。,2024/2/9,10,3.1.2感官檢查,例如盾構機主軸承前腔密封是通過脈沖式油脂泵注入CONDAT公司生產(chǎn)的HBW潤滑脂進行潤滑的，這些油脂將外界灰塵和雜質封堵在外，以保護主軸承。若有潤滑脂擠出，說明潤滑脂注入情況正常，否則就要檢查潤滑脂泵系統(tǒng)的故障或主軸承密封是否堵塞

10、。在開倉時順便觀察主軸承前端密封處HBW潤滑脂擠出情況可以判斷HBW潤滑脂的潤滑效果。,2024/2/9,11,溫度的變化與被監(jiān)測設備的性能和工況有密切的關系。當機械的運動副發(fā)生異常磨損時，過度發(fā)熱導致的溫升影響著機械或潤滑油的正常工作狀態(tài)，從而形成惡性循環(huán)，致使設備過早損壞。TBM的溫度監(jiān)測技術分接觸和非接觸式測溫兩種方法。接觸式測溫主要是采用熱電偶測溫，在TBM主軸承潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)的各個泵站等分別布置了測溫傳感器，對油溫等進

11、行有效的監(jiān)控；,3.1.3 溫度監(jiān)測技術,2024/2/9,12,,與此同時，現(xiàn)場維護人員利用手持式紅外線測溫計進行非接觸式測溫，可以方便、快速、安全地監(jiān)測主電機、變速箱、皮帶機滾筒、高壓電纜接頭等部件的工作溫度。也可以利用手持式紅外線測溫計測量螺旋輸送機出口的碴土溫度，以輔助判斷刀盤前方是否產(chǎn)生泥餅或堵倉。,3.2.2溫度監(jiān)測技術,2024/2/9,13,3.1.4 無損檢測技術,主要是指工業(yè)內(nèi)窺鏡監(jiān)測法觀測設備內(nèi)部情況。打開TBM

12、主軸承殼體的觀測孔，利用工業(yè)內(nèi)窺鏡觀測主軸承滾子、滾道、保持架的磨損和銹蝕情況。,2024/2/9,14,工業(yè)內(nèi)窺鏡應用——觀測主軸承觀測,,2024/2/9,15,TBM主軸承結構,2024/2/9,16,TBM主軸承內(nèi)窺鏡觀測,2024/2/9,17,盾構機主軸承解體,2024/2/9,18,,大伙房TBM主軸承滾道剝落碎塊,2024/2/9,19,大伙房TBM主軸承滾道剝落碎塊,2024/2/9,20,3.1.5 性能狀態(tài)參數(shù)測試

13、技術,TBM的運轉參數(shù)很多，但測試具有代表性的狀態(tài)參數(shù)，可以有效地實施狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷，如功率、扭矩、轉速、掘進速度、壓力、流量、溫度及電氣參數(shù)等,為TBM的操作和維修人員提供直觀的故障信息和工作狀態(tài)信息。,2024/2/9,21,3.1.6 故障樹邏輯診斷技術,故障樹邏輯方法則是結合油質分析、振動分析以及噪聲、溫度和性能狀態(tài)參數(shù)測試等多種方法，能夠清晰地揭示TBM某一系統(tǒng)內(nèi)的故障規(guī)律和邏輯關系。比較適合TBM液壓等多個系統(tǒng)的故障診

14、斷。,2024/2/9,22,3.1.7監(jiān)測重點及巡檢路徑,根據(jù)監(jiān)測對象在TBM運轉中的作用和對停機造成影響的程度來確定監(jiān)測的重點。以及TBM的巡檢路徑：后配套→上層拖車→水泵電機及水泵→溜渣槽→三號皮帶機及其泵站→拖拉系統(tǒng)泵站→變壓器→下層拖車→輸送泵→噴漿機械手→主泵站→上層拖車→二號皮帶機→主機記錄數(shù)據(jù)→上部吊機→鋼拱架運輸機構→主變速箱→主機下部→仰拱吊機→材料吊機→污水泵及電機→除塵風機→一號皮帶機。,2024/2/9,2

15、3,3.2 故障診斷標準的制定,設備狀態(tài)監(jiān)測目的是力求準確的判斷出設備的故障，而判斷設備好壞的關鍵是標準的制訂。TBM的故障診斷采用了三類判斷標準：3.2.1 絕對判斷標準3.2.2 相對判斷標準 3.2.3 類比判斷標準,2024/2/9,24,3.2.1 絕對判斷標準,（1） TBM技術資料上注明標定工況下運轉性能參數(shù)的標 稱值和極限值； （2） 旋轉機械的振動量參照1974年頒布的ISO23

16、72適 用于工作轉速600-12000轉/分；（3） 溫度： 軸承殼體：70℃注意，90℃停止； 軸承本體： 90℃注意，120℃停止； 軸承內(nèi)潤滑油：80℃注意，100℃停止； 基于主軸承的重要性，當油溫達到65℃ 時報警，70℃停機；（4） TBM使用的油品的理化指標合格標準（5） 鐵譜分析：大于15μm的顆粒顯著增加時，可初步 判斷為不正常；大

17、磨粒讀數(shù)AL 、小磨粒讀數(shù) AS(分析式 鐵譜)可用趨勢分析建立標準； （6） 光譜分析：油中各種元素的含量也可通過趨勢分析 建立標準。,2024/2/9,25,3.2.1 絕對判斷標準之TBM液壓系統(tǒng)換油指標：B20（ISO VG68）抗磨液壓油,2024/2/9,26,關于油液污染度等級的幾個概念,1、SAE749D污染度等級標準 美國工程師學會（SAE）在1963年

18、提出。以顆粒濃度為基礎，按照100ml油液中在5－10、10－25、25－50、50－100和大于100μm等5個尺寸范圍內(nèi)的最大允許顆粒數(shù)劃分為7個污染度等級見表,2024/2/9,27,SAE749D污染度等級（100ml中的顆粒數(shù)）,力士樂柱塞泵的用油潔凈度要求最低不小于SAE6級,2024/2/9,28,2、NAS1638污染度等級標準,由美國宇航學會1964年在SAE標準基礎上提出，也是根據(jù)5個尺寸范圍的顆粒濃度劃分等級，污

19、染度擴大到14個等級。適應范圍更廣些。該標準在美國和世界各國得到廣泛應用。力士樂柱塞泵的用油潔凈度要求最低不小于NAS9級。股份公司監(jiān)測站也采用該標準。,2024/2/9,29,NAS1638污染度等級（100ml中的顆粒數(shù)）,力士樂柱塞泵的用油潔凈度要求最低不小于SAE6級。,2024/2/9,30,3、國際標準ISO4406污染度等級標準,該標準采用兩個數(shù)碼代表油液污染度等級，前面的數(shù)碼代表1ml油液中尺寸大于5μm的顆粒數(shù)等級，后

20、面的數(shù)碼代表1ml油液中尺寸大于15μm的顆粒數(shù)等級，兩個數(shù)碼之間用一斜線分開。例如：污染度等級18/15表示：油液中尺寸大于5μm的顆粒數(shù)等級的數(shù)碼為18，每1ml油液中顆粒數(shù)在1300～2500之間；大于15μm的顆粒數(shù)等級的數(shù)碼為15，每1ml油液中顆粒數(shù)在160～320之間；例如：測得每毫升油液中大于5μm的顆粒數(shù)為800，大于15μm的顆粒數(shù)為120，則可知油液的污染度等級為17/14。,2024/2/9,31,ISO44

21、06污染度等級數(shù)碼,力士樂柱塞泵的用油潔凈度要求最低不小于18/15,2024/2/9,32,ISO4406與其他污染度標準對照表,2024/2/9,33,3.2.1 絕對判斷標準之設備振動標準,由于設備的振動具有加速度、速度、位移三個描述參量，通?；谡駝拥脑O備運行狀態(tài)，判定標準相應的有加速度、速度、位移。結合TBM在實際施工中的本身技術要求與實踐現(xiàn)場診斷給予修正，制訂TBM各旋轉設備的振動測試判定標準。所取的振動值均由振動數(shù)據(jù)采集儀

22、采集。由于各臺設備的型號、負荷、轉速及設計的性能要求不同，故所制定的振動測試判定標準也不相同。,2024/2/9,34,2024/2/9,35,設備振動標準的制定,2024/2/9,36,3.2.2 相對判斷標準,采用這種判斷標準時，要求根據(jù)設備的同一部位同一量值進行測定，將設備正常運轉情況下的量值作為初始值即標準值，按時間先后將實測值與初始值進行比較來判斷設備狀態(tài)。具體來說，就是在TBM施工初期，對同一設備進行運轉參數(shù)（振動、壓力、

23、溫度、速度、流量等）、油品理化指標參數(shù)、鐵譜、光譜、污染度、粘度、水分等諸多參數(shù)采集，以此作為初始測定值，經(jīng)過不同階段相同條件下的多次采集，經(jīng)幾次結果進行分析比較，可以推斷出該部位的運轉情況，故障的變化趨勢。,2024/2/9,37,3.3.3 類比判斷標準,將數(shù)臺機型相同、規(guī)格相同的設備如TBM（盾構）的8臺主電機（液壓馬達）、主變速箱，在相同的運轉條件下對它們進行參數(shù)測試，經(jīng)過相互比較可對設備的狀態(tài)進行評定。,2024/2/9,3

24、8,4. 1TBM油液檢測技術,概述TBM油品理化性能的分析TBM鐵譜測試技術 TBM油液磨損顆粒的定性分析 TBM油液磨損顆粒的趨勢分析－鐵譜三線值法TBM油品的光譜分析,2024/2/9,39,4.1.1概 述,在機械運動中，大部分摩擦副產(chǎn)生的磨粒都要進入潤滑油或液壓油中，油液中攜帶著來自磨損表面的磨損碎屑，作為一種診斷媒介，對磨粒的分析可以提供有關設備狀態(tài)的重要信息，因而了解油液中磨粒的

25、成分、數(shù)量、形態(tài)，能夠及時準確地了解機械的磨損程度和磨損性質，從而判斷機械的技術狀態(tài)和故障趨勢，為TBM的故障維修提供依據(jù)。,2024/2/9,40,4.1.1概 述,對于TBM各類油液的檢測，主要是采用油質檢測儀和污染度測試儀，對油質的理化性能指標進行檢測，并結合鐵譜、光譜分析技術，對磨損磨粒進行定性和趨勢分析。,2024/2/9,41,4.1.1概 述,油液污染度、水分、斑點、粘度分析等理化分析方法可以直觀地判斷TBM各類油

26、質的劣化程度；鐵譜分析可以清楚地辨別油液磨粒的種類、大小、磨損性質和油品的老化程度，尤其是對異常磨損的較大磨粒的分析判斷（10μm以上的磨屑 ）；光譜分析雖然對較大磨粒不很敏感，但可以精確地測定油液中所含微量元素的含量和屬性，據(jù)此判斷油液中磨損物的來源是外界侵入、密封損壞還是機件的表面磨耗。,2024/2/9,42,4.1.2 TBM油品理化性能的分析,2024/2/9,43,4.1.3 TBM油液的鐵譜分析,TBM油液磨損顆粒的

27、定性分析TBM油液磨損顆粒的趨勢分析－鐵譜三線值法,2024/2/9,44,TBM油液磨損顆粒的定性分析,TBM的油泵、馬達、齒輪、軸承等旋轉部件的磨粒，通?？煞譃椋赫Ｄp顆粒、切屑磨損顆粒、疲勞磨損顆粒、嚴重滑動磨損顆粒，以及油液中存在的非金屬顆粒、腐蝕性磨損顆粒、摩擦聚合物，纖維等其它物質。根據(jù)顆粒的形態(tài)和尺寸，可用于判斷零件的磨損狀況。,2024/2/9,45,TBM油液磨損顆粒的趨勢分析－鐵譜三線值法,通常一臺運行的設備

28、在磨擦磨損過程中呈現(xiàn)的三個階段：（即跑合階段、穩(wěn)定、急劇磨損階段）在不同階段所產(chǎn)生的磨損磨粒各不相同，從而定出控制線即設備處于正常、報警、危險三種狀態(tài)的三條線進行磨損判別，進行TBM設備的磨損量趨勢分析。,2024/2/9,46,鐵譜三線值法,磨粒濃度 WPCi=(AL +AS)r/v式中AL－大微粒覆蓋面積百分數(shù)、 AS－小磨粒覆蓋面積百分數(shù) r－油樣濃度 V－油樣體積基線值VI=∑(WPCi )/n

29、 式中：i——樣品編號； n——樣品總數(shù)警告線V2=WPC+2S 危險線V3=WPC+3S式中:S——標準差，作為樣本方差的估計量,,,2024/2/9,47,鐵譜三線值,WPC>V3時,磨損狀態(tài)處于危險區(qū)域；V2<WPC<V3時,磨損狀態(tài)處于警告區(qū)域；V2<WPC<V1時, 屬正常磨損但要引起注意； WPC<V1時,磨損狀態(tài)處于正常區(qū)域.,20

30、24/2/9,48,,2024/2/9,49,TBM油液磨損顆粒的趨勢分析－鐵譜三線值法,皮帶機泵站、TBM主液壓系統(tǒng)、TBM主變速箱、主軸承的鐵譜三線值圖譜,2024/2/9,50,4.2 TBM振動監(jiān)測技術,4.2.1概述4.2.2設備的振動測試流程4.2.3 TBM設備振動的測點選取,2024/2/9,51,4.2.1 概述,利用振動信號對故障進行診斷是一種行之有效的方法。機械部件在運動過程中的振動及其特征信息是反映該系統(tǒng)狀

31、態(tài)及其變化規(guī)律的主要信號，通過采集這些信號并加以分析處理，從而判別機械故障的原因、部位。這些分析方法主要包括振動的加速度、速度、位移分析、功率譜分析、幅值譜分析、時域分析、頻域分析等。振動測試、分析比較適合于TBM的主電機、變速箱、泵站、各類水泵、風機等旋轉機械的監(jiān)測與診斷。,2024/2/9,52,4.2.2 設備的振動測試流程,2024/2/9,53,4.2.3 TBM設備振動的測點選取,2024/2/9,54,,采用振動數(shù)據(jù)

32、采集儀，可實現(xiàn)設備狀態(tài)參數(shù)（振動加速度、速度、位移），振動波形的現(xiàn)場采集與粗略分析,2024/2/9,55,4.2.5 TBM主變速箱的監(jiān)測實例,主變速箱是TBM主要的動力驅動組件之一。由于主變速箱承受高負荷、大扭矩，因而故障發(fā)生率較高，因現(xiàn)場施工噪聲大，受壞境因素與診斷者的經(jīng)驗差異的制約，用傳統(tǒng)的變速箱診斷法如手摸、耳聽會出現(xiàn)誤診與漏診，給正常施工帶來損失。由于設備出現(xiàn)故障前都會有初期振動特征信號產(chǎn)生，因此采用振動測試技術對變速

33、箱運轉時的各種特征信號進行采集、處理，并結合潤滑油的磨粒分析（如鐵譜、光譜、粘度）等多種監(jiān)測手段，便會大大提高故障的預報和診斷能力，減少故障的發(fā)生率。,2024/2/9,56,圖1,2024/2/9,57,圖2,2024/2/9,58,已知齒輪箱內(nèi)各齒輪的齒數(shù)分別為：Z1=27，Z2=105，Z3=39，Z4=19，Z5=65，Z6=23。測試工況的最高轉速為:n=1500r/min. 由圖2可知，各軸的傳動比及軸的轉動頻率與各齒輪副的

34、嚙合頻率計算為：主電機轉速為：Ⅰ軸n1=1500轉/分 Ⅱ軸 n2= n1/4.89=306.75轉/分Ⅲ軸n3= n1/21.61=69.41轉/分根據(jù)公式f =n/60可知,軸的回轉頻率為：f1=25HZ、f2=5.11HZ、f3=1.15HZ一級行星架與中心太陽輪的嚙合頻率為： fr1=Z3×n2=536.79HZ 2fr1=1073.58HZ 3fr1=1610.37HZ二級行星

35、架與中心太陽輪的嚙合頻率為： fr2=Z5×n3=75.19HZ 2fr2=150.38HZ 3fr2=225.57HZZ1與Z3的嚙合頻率為：fr3 =Z1×n1/60=675HZ 2fr3=1350HZZ4與Z6的嚙合頻率為：fr4=Z4×n2/60 =97.13HZ 2fr4=194.26HZ,2024/2/9,59,故障診斷實例,TBM在西安南京線掘進施工

36、時，巡視人員發(fā)現(xiàn)主變速箱發(fā)生異響，機身溫度超過60℃。由于施工環(huán)境惡劣，噪音較大，與其它變速箱相比變化并不明顯，無法確定故障的嚴重程度。 TBM故障檢測人員對該設備進行了振動數(shù)據(jù)采集和頻譜分析以及潤滑油樣的抽取化驗。,2024/2/9,60,圖3為變速箱測點2的振動信號功率圖譜，從圖中可以看出，670Hz（該頻率為Z1與Z3的時的嚙合頻率）處的振動幅值高達295（m/s2）。,2024/2/9,61,圖4中出現(xiàn)一個1345Hz的頻率（該

37、頻率為Z1與Z3的二倍頻率），其振幅高達490（m/s2），與以往的譜圖對比可知，嚙合頻率670Hz及其倍頻處的振幅不應超過60（m/s2），而此時的振幅已遠遠超出標準值。,2024/2/9,62,由齒輪油光譜分析表可知，油中鐵、鋁、硅含量偏高，特別是鐵的含量最大達90.3ppm,已遠遠超過正常標準（通常為30～40ppm）。,2024/2/9,63,綜合以上分析，最后判斷主變速箱齒面有可能出現(xiàn)較大面積的擦傷、剝落或裂紋，應及時進行停機

38、處理。事后經(jīng)拆機檢修發(fā)現(xiàn)：Z1齒輪有一齒斷裂，Z3齒輪有大面積的擦傷。經(jīng)維修，重新試機進行測試見圖5。,2024/2/9,64,圖5中的圖譜主要以低頻為主，振動幅值已在控制范圍之內(nèi)，而且670Hz及1345Hz處的振動幅值也大大降低。各項指標已恢復正常。,2024/2/9,65,4.3 電氣液壓故障的在線實時診斷,TBM盾構系統(tǒng)龐大，自動化程度高，控制環(huán)節(jié)和工序復雜且相互影響，相互并聯(lián)，因此故障的實時監(jiān)測和記錄對故障的診斷和處理尤其重

39、要。TBM自身帶有故障、數(shù)據(jù)實時監(jiān)測和記錄系統(tǒng)，充分開發(fā)和利用這一系統(tǒng)對電氣液壓故障的快速診斷和處理非常重要。,2024/2/9,66,4.4 TBM狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷之TBM的故障樹邏輯診斷,在進行TBM狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷時，除采用油質分析、振動測試外，故障樹邏輯診斷也是一種行之有效的方法。它是將TBM各系統(tǒng)中最不希望發(fā)生的故障狀態(tài)作為分析的目標，找出引起這一故障發(fā)生的全部因素，再找出引起下一級事件發(fā)生的全部直接因素，直至追查到

40、最原始的故障機理、而不必再深究的因素為止。從而形成了TBM的故障樹邏輯診斷方法。,2024/2/9,67,4.4.1 TBM故障樹邏輯診斷的主要內(nèi)容,TBM故障樹邏輯診斷可以涵蓋以下主要內(nèi)容：刀具故障、刀盤驅動系統(tǒng)故障、主軸承、主電機故障、主變速箱故障、離合器故障、傳動軸故障、液壓輔助驅動回路故障、刀盤推進系統(tǒng)故障等21個子系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)又包含了多種不同的故障樹。,2024/2/9,68,4.4.2 TBM故障樹的編寫,一、編寫內(nèi)容

41、 故障現(xiàn)象分類及原因分析（列表）故障樹分析及處理措施二、編寫范圍（一）刀具 故障現(xiàn)象（1）漏油（2）弦磨（3）刀圈剝落（4）擋圈斷裂（5）螺栓松脫、斷裂、掉刀等,2024/2/9,69,（二）刀盤驅動系統(tǒng)故障1、刀盤、護盾 （1）刀盤噴

42、水系統(tǒng)故障 刀盤噴水無壓力或壓力過低刀盤噴水壓力過高2、主軸承 （1）主軸承脂潤滑報警主軸承脂潤滑脈沖報警主軸承脂潤滑壓力低報警主軸承脂潤滑壓力高報警（2）主軸承油潤滑報警主軸承油潤滑堵塞報警主軸承油潤滑壓力低報警主軸承油潤滑油溫過高報警主軸承油潤滑流量低報警（3）主軸承水冷卻系統(tǒng)故障停機,2024/2/9,70,3、主電機故障

43、 主電機不能啟動主電機電流偏大主電機溫度過高主電機振動過大 4、主變速箱故障 主變速箱油位升高主變速箱油內(nèi)含有水分主變速箱異響主變速箱振動過大主變速箱溫度過高,2024/2/9,71,（三）刀盤推進系統(tǒng)故障 1、推進壓力低于設定值 2、撐靴壓力低于設定值 3、夾緊缸報警

44、4、換步后無法掘進5、掘進中停止推進（四）方向控制故障 1、ZED故障2、外凱偏斜停機故障,2024/2/9,72,油液污染度、水分、斑點、粘度分析可以直觀地判斷TBM各類油質的劣化程度； 鐵譜分析可以清楚地辨別油液磨粒的種類、大小、磨損性質和油品的老化程度，尤其是對異常磨損的較大磨粒的分析判斷，； 光譜分析雖然對較大磨粒不很敏感，但可以精確地測定油液中所含微量元素的含

45、量和屬性，據(jù)此判斷油液中磨損物的來源是外界侵入、密封損壞還是機件的表面磨耗，這些方法對工況惡劣的隧道掘進機的油質分析十分有效；,4.5 小結,2024/2/9,73,由于采用頻譜分析的方法，振動監(jiān)測可以比較準確地判斷TBM各種旋轉機械的故障部位和故障特征； 故障樹邏輯方法則是結合油質分析、振動分析以及噪聲、溫度和性能狀態(tài)參數(shù)測試等多種方法，能夠清晰地揭示TBM某一系統(tǒng)內(nèi)的故障規(guī)律和邏輯關系，比較適合TBM液壓等多個系統(tǒng)的故

46、障診斷。,4.5 小結,2024/2/9,74,5. 經(jīng)驗介紹股份公司大型設備運行監(jiān)測,建立設備狀態(tài)監(jiān)測、故障預報及診斷 的兩級機構設物部－－成立大型設備運行監(jiān)測中心盾構及TBM施工專業(yè)公司－－ 成立檢測站和配備專/兼職的檢測人員 建立大型設備機況評估制度 建立設備檢測報表及檔案制度,2024/2/9,75,5.1設物部大型設備運行監(jiān)測中心職責,負責制訂股份公司檢測管理的各項制度，指導和監(jiān)督各專業(yè)公司檢測工作的開展。,2024

47、/2/9,76,定期對各大型設備的油水及有關的項目等進行現(xiàn)場實時檢測，并和各專業(yè)公司設物部所設的油水檢測人員進行日常檢測結果的溝通，及時收集掌握各大型設備的運行狀況和運轉參數(shù)，實時把握及評估各大型設備的機況。根據(jù)需要對專業(yè)各公司的關鍵機械設備進行油品的精密分析(包括對油品進行鐵譜實驗等)、進行振動測試分析以及對液壓系統(tǒng)進行功能測試等。對關鍵機械設備故障診斷分析及處理方面提供技術支持及服務,幫助解決施工現(xiàn)場設備診斷的重、難點技術問題。,2

48、024/2/9,77,根據(jù)檢測結果對大型設備各系統(tǒng)的隱性故障做出準確的超前預測，對設備的日常維護工作提供具有針對性的意見。 對專業(yè)公司各種檢測報表、診斷數(shù)據(jù)資料進行管理；并進行統(tǒng)計分析，實現(xiàn)專業(yè)公司間的數(shù)據(jù)及信息共享。 對大型設備的制造及組裝質量進行檢驗把關。 按要求對各大型設備進行機況評估，使大型設備維護工作具有針對性。 對各專業(yè)公司常規(guī)設備的油水檢測及故障診斷提供技術支持及服務。,2024/2/9

49、,78,5.2 盾構及TBM施工專業(yè)公司職責,配備必要的檢測設備和儀器，推存的配置見《檢測儀器配置表》。 成立檢測站和配備專職的檢測人員。 根據(jù)本制度并結合本公司的設備情況及施工實際情況制訂嚴格的檢測管理制度，根據(jù)相關國家標準及設備生產(chǎn)廠家的技術說明等制訂故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測各項標準，并不斷修正。 定期組織專業(yè)公司機電技術人員對設備進行監(jiān)測，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，找出設備故障發(fā)展趨勢和磨損規(guī)律；根據(jù)監(jiān)測分析

50、結果，組織實施設備的油品更換或維修保養(yǎng)計劃，制訂油料等材料和配件的采購計劃。 建立關鍵設備的監(jiān)測檔案，及時填報各類設備狀態(tài)監(jiān)測報表，及通過網(wǎng)絡給大型設備運行監(jiān)測中心傳輸各種監(jiān)測數(shù)據(jù)。 關鍵油樣定期送股份公司大型設備監(jiān)測中心檢測。,2024/2/9,79,5.3 大型設備故障診斷及處理制度,檢測人員依據(jù)各項檢測數(shù)據(jù)以及機械設備的結構特點、性能及操作、維修保養(yǎng)的特殊要求，判斷出故障隱患，并和維修工程師、維保工人一道，以

51、不拆卸或局部解體的方法，借助于儀器測定，找出故障原因及準確部位。將故障原因、診斷依據(jù)和處理建議等填入《設備故障診斷處理報告》。將結果通知負責工程師，以書面形式送給分公司機械總工和公司領導審批。診斷出的故障，一般應結合各類保養(yǎng)進行修理。修理后的故障真正原因和處理措施等由執(zhí)行人員反饋到檢測室，并記填入《設備故障診斷處理報告》。,2024/2/9,80,5.4 大型設備機況評估制度,各大型設備機械狀況應在以下情況或定期進行評估：1、大型設備

52、始發(fā)掘進之前2、大型設備拆機之前3、大型設備可能潛在故障4、大型設備出現(xiàn)重大故障,2024/2/9,81,5.5 大型設備機況評估制度,1、由股份公司設物部牽頭，成立臨時評估小組；2、機狀評估涵蓋機、電、液等綜合內(nèi)容；3、機狀評估后出具正式的盾構機評估報告，指導和幫助盾構機的維修、保養(yǎng)，并作為機械管理存檔文件存檔。,2024/2/9,82,5.6 設備檢測報表及檔案制度,利用計算機對各大型設備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行儲存和數(shù)理統(tǒng)計分析

53、，建立數(shù)據(jù)庫檔案，盾構公司建立大型設備檢測電子檔案，上報給股份公司大型設備運行監(jiān)測中心的檢測資料,2024/2/9,83,6.檢測儀器配置建議（ TBM檢測中心最低配置）,2024/2/9,84,6.檢測儀器配置建議（ 盾構公司監(jiān)測室最低配置）,2024/2/9,85,7.TBM盾構狀態(tài)監(jiān)測取得的成效、存 在的問題、展望,7.1 取得的成效：1、針對性地在全斷面掘進機中運用了各種狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的理論和方法。2、在掘進機

54、的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷中引入和應用了鐵譜的趨勢分析、旋轉機械的振動分析的理論和方法。3、設備的完好率保持在90％以上，故障平均停機率保持在7.2%以下。,2024/2/9,86,4、由于實行了按需、按質換油，不僅節(jié)約了大量的油品和配件消耗，也延長了設備的實用壽命，例如TBM主泵站各液壓泵運轉已達到10000小時以上，其中3#、4#、5#泵（均為德國力士樂公司的軸向柱塞泵）已超過20000小時仍保持良好的運轉狀況，從而提高了TBM的掘進效

55、率。,2024/2/9,87,7.2存在的問題,1、故障樹的邏輯診斷規(guī)律還有待于進一步探索；2、鐵譜定量分析的標準和規(guī)律有待于進一步總結歸納；光譜分析的趨勢分析及判定標準商需完善；3、對復雜的回轉機械的頻譜分析還不夠充分和準確，在往復機械中的應用還不夠充分。,2024/2/9,88,對大型、復雜的設備進行故障診斷時，采用多種監(jiān)測手段相結合，可以提高設備的故障診斷準確率，從而避免因片面的誤診對生產(chǎn)帶來損失。展望前景，狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷

56、技術將在設備管理維修工作中發(fā)揮越來越重要的作用。,7.3 展望,2024/2/9,89,7.3 展望,TBM公司內(nèi)部的掘進參數(shù)和設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控； 未來應建立各子公司和集團公司的TBM盾構掘進參數(shù)遠程傳輸及遠程故障診斷系統(tǒng)。,2024/2/9,90,7.3 展望,現(xiàn)場采集狀態(tài)和故障信息，通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸至公司總部，通過總部的盾構專業(yè)故障診斷方面的專家，幫助現(xiàn)場分析疑難故障。以節(jié)省費用和時間，提高工作效率。遠

57、程故障診斷系統(tǒng)為國內(nèi)外目前各高校及科研機構的故障診斷專業(yè)開發(fā)和研究的重點內(nèi)容。,2024/2/9,91,7.3 展望,狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷工作需要長期堅持不懈的積累數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，摸索和建立判斷和診斷標準，不僅需要堅實的機械液壓電氣等方面的理論知識，而且需要豐富的實踐經(jīng)驗。,2024/2/9,92,本講座內(nèi)容旨在拋磚引玉，給大家介紹狀態(tài)監(jiān)測方面的一些基礎知識，為開展盾構機的狀態(tài)監(jiān)測工作啟發(fā)一個思路，接下來還有大量的工作需要我們?nèi)プ?。希望在?/p>