Bài viết này phân tích một cách có hệ thống các lỗi phổ biến của các máy bơm chuyển vị biến đổi piston của Rexroth A4VSG trong các ứng dụng TBM, bao gồm các nguyên tắc làm việc, các triệu chứng thất bại điển hình, phương pháp chẩn đoán và các biện pháp bảo trì phòng ngừa. Nghiên cứu tập trung vào năm cơ chế thất bại chính của dòng chảy, áp lực bất thường, quá nóng, rung/nhiễu và rò rỉ và đề xuất các giải pháp được nhắm mục tiêu xem xét các điều kiện hoạt động độc đáo của TBM. Bằng cách kết hợp các bộ dữ liệu công suất tải phim dầu và các khái niệm quản lý tinh tế, bài viết này cung cấp hướng dẫn thực tế để cải thiện độ tin cậy và tuổi thọ dịch vụ của máy bơm piston A4VSG trong các máy nhàm chán của đường hầm.
Các máy nhàm chán của đường hầm hiện đại, như các thiết bị cốt lõi để xây dựng dưới lòng đất, dựa vào các hệ thống thủy lực để cung cấp năng lượng cho các chức năng quan trọng như ổ đĩa Cutterhead, hệ thống lực đẩy và cương cứng phân đoạn. Trong số các thành phần thủy lực, các máy bơm chuyển vị biến đổi trục A4VSG của A4VSG của Rexroth nổi bật là nguồn năng lượng ưa thích do nguồnDung lượng áp suất cao/dòng chảy caoThìKiểm soát dịch chuyển chính xác, Vàđộ tin cậy đặc biệt. Với áp suất danh nghĩa là 350 bar (đỉnh 400 bar) và các chuyển vị dao động từ 40 đến 355 mL/Rev, các máy bơm vòng kín này phù hợp lý tưởng choliên tục, ổn địnhHiệu suất nhu cầu của máy nhàm chán đường hầm nặng.
Tuy nhiên, môi trường đường hầm khắc nghiệt, các biến thể tải động vàhoạt động kéo dàiđặt ra những thách thức độ bền đáng kể. Thống kê chỉ ra rằng khoảng 35% sự cố hệ thống thủy lực trong các máy nhàm chán của đường hầm có liên quan trực tiếp đến máy bơm piston trục, biểu hiện làBiến động dòng chảyThìÁp lực dị thườngThìquá nóng, VàSự rò rỉ. Những thất bại như vậy không chỉ làm giảm hiệu quả mà còn có thể kích hoạt các hiệu ứng xếp tầng, gây nguy hiểm cho an toàn hệ thống tổng thể.
Bài viết này xem xéttính năng cấu trúccủa máy bơm piston trục Rexroth A4VSG, phân tíchchế độ thất bại điển hìnhtrong các ứng dụng TBM và đề xuất các chiến lược phòng ngừa dựa trênPhân tích hành vi phim dầuVàBảo trì chính xác. Kết hợp lý thuyết với thực tiễn, nó cung cấp một chẩn đoán và bảo trì lỗi toàn diện để tăng cường chất lượng và năng suất đường hầm.
CácSê -ri Rexroth A4VSGĐại diện cho công nghệ thủy lực công nghiệp tiên tiến, với thiết kế được tối ưu hóa cho các ứng dụng tải trọng, tải trọng như TBM. Sử dụng cơ chế dịch chuyển SWASH, các thành phần cốt lõi của nó bao gồm lắp ráp-piston khối xi lanh, tấm cổng, cơ chế điều chỉnh tấm swash, trục truyền động và nhóm ổ trục. Khi động cơ quay trục bơm, sự tương tác giữa tấm swash và dép điều khiển piston trong chuyển động đối ứng, cho phép nạp chất lỏng và xả. Điều chỉnh góc độ swashvô cùng khác nhauSự dịch chuyển của bơm để đáp ứng các yêu cầu về dòng/áp suất khác nhau trong các giai đoạn đường hầm khác nhau.
Trong hệ thống thủy lực của Shield Machine, máy bơm A4VSG thường năng lượngXi lanh lực đẩyVàĐộng cơ ổ đĩa Cutterhead. Hệ thống lực đẩy đòi hỏi ổn địnhtốc độ thấp/mô hình caoHiệu suất, trong khi các ổ đĩa Cutterhead yêu cầu thích ứng tải nhanh. Các điều kiện phức tạp như vậy áp đặt nhu cầu cực đoan đối với ba cặp ma sát quan trọng của máy bơm (lỗ khoan xi-lanh piston, tấm swash-slipper và tấm cổng khối xi lanh). Nghiên cứu cho thấy trong điều kiện thoáng qua, độ dày màng dầu trong các cặp này có thể giảm đột ngột hơn 40%. Khả năng tải trọng màng không đủ dẫn đến tiếp xúc với kim loại đến kim loại, tăng tốc độ mòn và sự cố kết tủa.
Bảng: Các thông số kỹ thuật chính của máy bơm piston trục A4VSG của Rexroth
Tham số | Đặc điểm kỹ thuật | Yêu cầu máy Shield |
Áp lực danh nghĩa | 350 bar | Đáp ứng nhu cầu áp suất cao |
Áp suất đỉnh | 400 bar | Xử lý các cú sốc tải đột ngột |
Phạm vi dịch chuyển | 40 trận355 ml/rev | Thích nghi với các kích thước khiên khác nhau |
Loại kiểm soát | Servo thủy lực | Cho phép quy định dòng chính xác |
Hiệu quả thể tích | ≥95% | Đảm bảo hiệu quả năng lượng |
Hoạt động temp. phạm vi | 30 trận60 ° C. | Thích hợp cho điều kiện ngầm |
Từ góc độ bộ lạc,Taimùi đáng tin cậycủa máy bơm A4VSG trong các máy nhàm chán của đường hầm nằm trong sự ổn định của màng. Dữ liệu từ Trung tâm dữ liệu khoa học cơ bản quốc gia chỉ ra rằng trong điều kiện tải bước, độ dày màng dầu trong các cặp ma sát bơm piston trục có thể giảm ngay lập tức> 40%, làm tăng đáng kể rủi ro tiếp xúc kim loại trực tiếp. Đặc biệt khi đường hầm qua các tầng không đồng nhất, các dao động tải trọng lượng bạo lực truyền đến cơ chế swashplate của máy bơm, làm mất ổn định chuyển động piston và gây ra dao động dòng/áp suất, một hiện tượng đặc biệt rõ rệt trong thiết bị lão hóa.
Hiểu các nguyên tắc thiết kế và vận hành của máy bơm A4VSG là cơ bản để chẩn đoán lỗi chính xác. Các phần sau đây đi sâu vào năm loại lỗi phổ biến trong các ứng dụng TBM, cung cấp các giải pháp có thể hành động.
Dòng chảy bất thườngXếp hạng trong số các lỗi bơm A4VSG thường xuyên nhất trong các máy nhàm chán của đường hầm, thường xuất hiện dưới dạng chuyển động của bộ truyền động chậm chạp hoặc yếu (ví dụ, hình trụ lực đẩy hoặc động cơ đầu cắt) hoặc thậm chí thất bại hoàn toàn. Dựa trên các đặc điểm và nguyên nhân gốc, các vấn đề dòng chảy chia thành "dòng chảy không đầy đủ" Và "Biến động dòng chảy, "Mỗi người có nguồn gốc và biện pháp khắc phục riêng biệt.
Lượng chất lỏng thủy lực không đủlà nguyên nhân chính của việc giảm lưu lượng bơm A4VSG trong đường hầm. Không gian đường hầm giới hạn thường đòi hỏi các hồ chứa thủy lực nhỏ gọn, trong khi mức độ bụi cao trầm trọng hơn:
Những vấn đề này làm tăng khả năng chống hút, ngăn chặn sự hình thành chân không đầy đủ trong buồng bơm và làm suy yếu sự rút lại piston. Một dự án tàu điện ngầm đã tìm thấy 42% thiếu hụt dòng chảy bắt nguồn từ việc hút kém.
Giải pháp cho các vấn đề về lượng:
Nguyên nhân hoạt động mở rộngCặp ma sát mặc, mở rộng giải phóng mặt bằng nội bộ và rò rỉ một nguồn tổn thất dòng chảy lớn khác. Hoạt động tải cao kéo dài tăng tốc hao mòn trong ba cặp quan trọng (piston-bore, slipper-swashplate, tấm cổng khối). Chất lỏng bị ô nhiễm giới thiệu các hạt mài mòn ghi điểm bề mặt, làm xấu đi các đường rò. Ngoài ra, lò xo trung tâm mệt mỏi làm giảm lực kẹp tấm từ khối, xuống cấp.
Chẩn đoán rò rỉ nội bộ:
Để sửa chữa rò rỉ, ưu tiênTấm cảng và tân trang bề mặt khối. Độ mòn ánh sáng có thể được điều chỉnh thông qua mài chính xác (độ phẳng ≤0,005 mm); Các trường hợp nghiêm trọng yêu cầu thay thế lắp ráp đầy đủ. Dữ liệu hiện trường cho thấy các bộ phận OEM thích hợp và độ khoảng trống khôi phục bơm tới> 92% hiệu quả thể tích ban đầu.
Trong quá trình đường hầm, các biến thể tải trọng của đầu cắt yêu cầu máy bơm A4VSG đểđiều chỉnh nhanh chóng dịch chuyển. Tuy nhiên, các mạch điều khiển bị ô nhiễm hoặc các thành phần mòn gây ra sự mất ổn định dòng chảy, rõ ràng trong tốc độ bộ truyền động thất thường hoặc dao động của máy đo áp suất.
Thất bại cơ chế dịch chuyển chung:
Một dự án đường hầm giảm dao động dòng chảy từ ± 15% xuống ± 3% bởi:
*Bảng: Hướng dẫn tham chiếu nhanh A4VSG FAULL-RAPION*
Triệu chứng | Nguyên nhân tiềm năng | Phương pháp chẩn đoán | Giải pháp |
Phản ứng của bộ truyền động chậm | Bộ lọc đầu vào bị tắc | Kiểm tra ΔP trên bộ lọc | Làm sạch/thay thế bộ lọc |
Bình thường không tải, tải yếu | Tấm cổng mòn | Đo hiệu quả thể tích | Mài/thay thế tấm cổng |
Dòng chảy thất thường | Ghi điểm kiểm soát piston | Tháo phương kiểm tra | Ba Lan/Thay thế pít -tông |
Tiếng ồn cao + lưu lượng thấp | Rò rỉ không khí đường vào | Kiểm tra bong bóng xà phòng | Siết chặt/thay thế con dấu |
Nhiệt độ cao + Dòng chảy | Rò rỉ quá mức | Nhiệt kế hồng ngoại | Các cặp ma sát đại tu |
Phân tích có hệ thống các dị thường dòng chảy A4VSG cho phép khắc phục sự cố nhanh chóng. Đáng chú ý, ~ 70% lỗi dòng chảy liên quan đếnÔ nhiễm chất lỏng, nhấn mạnh quản lý dầu nghiêm ngặt là nền tảng cho hoạt động đáng tin cậy.
Áp lực bất thườngVàquá nónglà các lỗi A4VSG liên quan đến nhau trong các máy nhàm chán của đường hầm. Là các thông số thủy lực cơ bản, các tín hiệu áp suất bất thường làm suy giảm sức khỏe của bơm, trong khi quá nóng phản ánh nhiều vấn đề tăng tốc sự suy giảm của con dấu và quá trình oxy hóa dầu tạo ra các chu kỳ luẩn quẩn. Chẩn đoán chính xác đảm bảo đường hầm không bị gián đoạn.
Lực đẩy yếu hoặc mô -men đầu cắt không đủđầu ra áp suất thấp. Không giống như thiếu hụt dòng chảy ảnh hưởng đến tốc độ, mất áp lực ngăn chặn đủ lực/mô -men xoắn. Rò rỉ toàn hệ thống cũng có thể đóng góp, đòi hỏi phải kiểm tra toàn diện.
Nguyên nhân áp suất thấp đặc hiệu của bơm:
Hành động khắc phục:
Ngược lại,Áp lực không giải thích đượcNgoài ra, máy bơm A4VSG bị tổn thương. Trong khi đường hầm cứng làm tăng tải hợp pháp, áp suất cao duy trì dưới các lỗi tín hiệu tải ổn định. Áp lực quá mức chất thải năng lượng và rút ngắn tuổi thọ thành phần.
Kích hoạt áp suất cao chính:
Những chuyến du ngoạn nhiệt độlà các chỉ số thất bại A4VSG tổng hợp. Nhiệt độ nhà ở> 35 ° C trên điều tra bảo hành xung quanh. Quá nóng oxy hóa dầu, giảm bôi trơn và tạo ra các vòng phản hồi. Nguồn nhiệt phân chia thành ma sát cơ học và tổn thất thủy lực.
Các điểm nóng ma sát cơ học:
Tổn thất thủy lựcchủ yếu xuất phát từrò rỉ nội bộ, chuyển đổi áp suất thành nhiệt. Một hiệu suất thể tích 5% giảm làm tăng nhiệt độ lên 8 nhiệt10 ° C.
Quá nóng các biện pháp đối phó:
Phân tíchBộ dữ liệu công suất tải phim dầu.
Quét nhiệt kế hồng ngoại thiết lậpđường cơ sở nhiệt độđể bảo trì dự đoán. Một nhà điều hành cắt giảm 40% thất bại bất ngờ bằng cách sử dụng phương pháp này.
Rung quá mức/tiếng ồnlà cảnh báo thất bại sớm của A4VSG, trong khiSự rò rỉTác động hiệu quả và tuân thủ môi trường. Trong các đường hầm giới hạn, các rung động gây hại cho sức khỏe của người vận hành và che giấu các lỗi khác; rò rỉ chất lỏng chất thải và ô nhiễm. Giải pháp toàn diện tăng cường độ tin cậy tổng thể.
Các rung động cơ học A4VSG bắt nguồn từmất cân bằng xoay vòngVàmở rộng giải phóng mặt bằng. Các rung động đường hầm bên ngoài làm trầm trọng thêm sự lỏng lẻo của bơm, tạo ra các vòng phản hồi. Tiếng ồn dành riêng cho tần số giúp chẩn đoán các vấn đề.
Nguyên nhân rung động phổ biến:
Chiến thuật giảm rung:
Tiếng ồn của chất lỏng(Những tiếng rên rỉ/xung tần số cao) khác với âm thanh cơ học, thường gắn với thiết kế hệ thống hoặc cài đặt.
Kích hoạt tiếng ồn:
Phương pháp giảm tiếng ồn:
Loại rò rỉChia thành bên trong (mất hiệu quả) và bên ngoài (mất chất lỏng/tác hại môi trường).
Các trang web và sửa chữa rò rỉ phổ biến:
Chương trình bảo trì chính xácgiảm đáng kể rò rỉ. Dự án đường ống Guangdong Giai đoạn II cắt giảm tỷ lệ rò rỉ 80% thông qua:
Việc thực hiện độ rung, nhiễu và điều khiển rò rỉ tăng cường A4VSGổn định hoạt độngVàHiệu suất môi trường. Giám sát điều kiện kết hợp với bảo trì phòng ngừa mở rộng bơm MTBF thêm 30%50%.
Bảo trì phòng ngừa (PM)VàQuản lý chính xáclà trụ cột cho độ tin cậy của A4VSG trong các máy nhàm chán của đường hầm. So với sửa chữa phản ứng, PM có hệ thống giảm> 40% và thời gian ngừng hoạt động không theo kế hoạch. Chiến lược phù hợp kéo dài tuổi thọ bơm trong khi cải thiện kinh tế dự án.
Tính toàn vẹn của bộ phim dầura lệnh cho tuổi thọ ma sát A4VSG. Các bộ dữ liệu như "Khả năng tải phim dầu của Đại học Wuhan trong bơm piston Axial trong điều kiện thoáng qua" cho phép bảo trì dự đoán.
Kỹ thuật theo dõi phim dầu:
Một dự án đường hầm đã mở rộng các khoảng thời gian đại tu A4VSG từ 6.000 đến 8.000 giờ (tiết kiệm chi phí 35%) bằng cách căn chỉnh PM với dữ liệu điều kiện phim Một mô hình để quản lý tài sản thủy lực dựa trên dữ liệu.
Dự án Đường hầm Shield Biển Đông của Quảng Đông đã thể hiện hiệu quả của quản lý chính xác. Của nó "chính xác, tỉ mỉ, kỹ lưỡng, tiêu chuẩn hóa"Cách tiếp cận tối ưu hóa từng khía cạnh bảo trì.
Các yếu tố quản lý chính xác cốt lõi:
Ví dụ thực hiện:
Hướng dẫn Rexroth và Kinh nghiệm Đường hầm thông báo những điều sau đâyLịch trình PM:
Bảng: Kế hoạch bảo trì phòng ngừa A4VSG
Nhiệm vụ | Hằng ngày | 500h | 2.000h | 6.000h |
Mức dầu/điều kiện | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
Kiểm tra bộ lọc đầu vào | ✓ | Thay thế | Thay thế | Thay thế |
Kiểm tra nhiệt độ nhà ở | ✓ | Xu hướng | IR quét | IR quét |
Rung/tiếng ồn eval | ✓ | FFT | FFT | Diag đầy đủ |
Fastener mô -men xoắn | ✓ | Đầy | Đầy | Đầy |
Hiệu quả thể tích | - | ✓ | ✓ | ✓ |
Mang giải phóng mặt bằng | - | Thủ công | Máy đo quay số | Thay thế |
Chức năng dịch chuyển | - | ✓ | Chi tiết | Chi tiết |
Cặp ma sát mặc | - | - | Phân tích dầu | Tháo rời |
Điều kiện niêm phong | - | Thị giác | Thay thế quan trọng | Thay thế đầy đủ |
Thực hành hoạt động tốt nhấtcũng kéo dài tuổi thọ bơm:
Các chương trình PM chính xác cải thiện tuổi thọ của dịch vụ A4VSG> 30% và giảm 50% hiệu suất của máy khiên đáng tin cậy. Cách tiếp cận có hệ thống này xác định các tiêu chuẩn quản lý thiết bị thủy lực hiện đại.
Rexroth A4VSGBơm biến Axial Piston là Pivotal để bảo vệ hiệu suất hệ thống thủy lực máy, ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn và hiệu quả của đường hầm. Phát hiện của nghiên cứu này mang lại kết luận quan trọng trong khi phác thảo những đổi mới trong tương lai. Bằng chứng xác nhận rằng phân tích lỗi khoa học và các chiến lược phòng ngừa tăng cường đáng kểđộ tin cậyVàđộ bềntrong điều kiện đường hầm khắc nghiệt.
Phân tích thất bại toàn diện của A4VSG tiết lộ:
1Ô nhiễm chất lỏng thống trị các thất bại: ~ 70% lỗi bơm tương quan với vượt quá ISO 4406 18/16/13 độ sạch, đặc biệt là hao mòn tấm cổng và thiết lập van. Duy trì độ tinh khiết của dầu là phòng ngừa hiệu quả nhất về chi phí.
2Sự ổn định của phim dầu là rất quan trọng: Dữ liệu của Đại học Wuhan cho thấy> giảm 40% giảm độ dày màng dầu gây ra tiếp xúc kim loại. Tối ưu hóa kết cấu bề mặt cải thiện khả năng tải phim.
3Nhiệt độ tích hợp nhiều chế độ thất bại: Sưởi ấm bất thường phản ánh hao mòn ổ trục, rò rỉ hoặc suy thoái chất lỏng. Xu hướng cơ bản cho phép phát hiện sớm.
4Bảo trì chính xác cung cấp ROI: Dự án Biển Đông của Quảng Đông đã cắt giảm 80% rò rỉ và chi phí 35% thông qua các quyết định tiêu chuẩn hóa và dựa trên dữ liệu.
5Phòng ngừa vượt trội so với sửa chữa: PM mở rộng các khoảng thời gian đại tu A4VSG bằng 30 lần 50% so với các bản sửa lỗi phản ứng. Bảo trì dự đoán dựa trên điều kiện đại diện cho tương lai.
Phát triển A4VSG trong tương lai cho các máy nhàm chán của đường hầm bao gồm:
1Hệ thống giám sát thông minh: Cảm biến nhiệt độ/áp suất/độ rung tích hợp với IoT cho phép chẩn đoán thời gian thực. Nghiên cứu của Đại học Chiết Giang cho thấy dự đoán trước 48 giờ cho 80% lỗi bơm.
2Vật liệu nâng cao: Lớp phủ gốm và nanocomposites (ví dụ: Wintone Z63 cho vỏ van) tăng cường khả năng chống mài mòn.
3Kiểm soát phim hoạt động: Xây dựng trên nghiên cứu bơm piston hàng không vũ trụ (Dự án U1737110), máy bơm thế hệ tiếp theo có thể có kết cấu bề mặt hoặc điều chế điện trường để ổn định phim.
4Thiết kế tối ưu hóa năng lượng: Đường cong hiệu quả cụ thể và điều chỉnh phản ứng có thể tiết kiệm 15 năng lượng20%.
5Tái sản xuất mở rộng: Các quy trình tân trang được chứng nhận cho các khối, tấm cổng, v.v., khôi phục bơm tới 90% hiệu suất với chi phí 50%.
Thực tiễn tốt nhất cho các nhà khai thác TBM:
1Thực hiện quản lý chất lỏng toàn diện: Kiểm tra thường xuyên, lọc tốt và thay đổi theo lịch trình. Chất lỏng cao cấp tuổi thọ ba.
2Phát triển các nhóm bảo trì chuyên ngành: Huấn luyện làm giảm 60% chẩn đoán sai (mỗi dữ liệu của ngành).
3Trang bị các công cụ chẩn đoán: Bộ đếm hạt, máy ảnh IR và máy phân tích rung cho phép các quyết định dựa trên dữ liệu.
4Tận dụng hỗ trợ kỹ thuật OEM: Hợp tác với Rexroth cho các vấn đề và cập nhật phức tạp.
5Tham gia chia sẻ kiến thức ngành: Tìm hiểu từ kinh nghiệm ngang hàng thông qua các hiệp hội và diễn đàn.
Khi các đường hầm phát triển sâu hơn, dài hơn và phức tạp hơn, các hệ thống thủy lực máy Shield phải đối mặt với nhu cầu leo thang. Rexroth A4VSG Bơm piston trục, như các thành phần công suất cốt lõi, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tồn tại của dự án. Thông qua phân tích thất bại nghiêm ngặt, bảo trì khoa học và các công nghệ mới nổi, hiệu suất của họ sẽ tiếp tục thúc đẩy việc xây dựng dưới lòng đất hiệu quả, đáng tin cậy trên toàn thế giới.