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盾构机推进系统液压故障案例分析

推进系统受到的制约条件很多，在盾构机掘进中推进系统有时无法推进，故

障也很难排除。

一、海瑞克S266型土压平衡盾构机推进系统的故障排除

以下以海瑞克S266型土压平衡盾构机用于在某市地铁四号线仑大盾构区间

和地铁五号线杨珠盾构区间施工为例分析故障排除过程。

1.盾构机推进系统的工作原理

图1-6所示为S266型盾构机推进液压系统A组原理及液压缸布置图。在图

1-6中推进液压缸Z1～Z30，共有30个，其中Z4、Z11、Z19、Z26是带有行程测

量系统的液压缸，通过这4个液压缸可以在盾构机的操作室中显示各自代表组的

液压缸行程（0～2000mm）。液压缸按单缸和双缸间隔均匀布置，被分配以20

个不同的编号（1～20），按上下左右分为4组，A组包括圆周上方的液压缸1、

2、18、19和20，图1-6给出了A组推进液压缸控制阀和18号液压缸的回路，B、

C、D组液压缸的回路与A组相同，盾构机的推进系统由75kW的电动机驱动推进

液压泵9向各推进液压缸提供液压油。

盾构机的推进系统有两种工作模式：一种是掘进模式，另一种是管片拼装模

式。在掘进模式下，PLC控制系统根据盾构机操作人员的操作指令，通过调节电

磁比例控制阀2和阀3输出的电信号来控制盾构机的掘进，通过阀2可以控制该

组液压缸的流量，通过阀3可以控制该组液压缸的工作压力。在盾构机需要调节

方向时，控制阀2在保证该组液压缸流量充足的条件下调节阀3增加或减小该组

液压缸的液压油压力，从而实现盾构机调节方向；在管片拼装模式下，PLC控制

系统根据设定值向控制阀3、阀6和阀10输出电信号，通过阀6增大该组液压

缸的流量，通过阀3控制该组液压缸的工作压力，通过阀10控制推进液压泵的

工作压力。在拼装模式下，阀3和阀10控制的工作压力值基本是相同的。拼装

模式下伸液压缸时通过控制阀5阀芯在右侧实现液压缸伸出，拼装模式下缩液压

缸时阀7先打开约2s将液压缸无杆腔的高压油卸压后，阀1和阀5再同时动作，

实现液压缸的缩回，这样可以减小液压缸的冲击。

2.盾构机推进允许的条件

盾构机的推进受诸多因素的影响，主要概括为以下几点：

1）推进电动机起动。

2）盾尾注密封脂起动。

3）高压电缆限位正常。

4）水管卷筒限位正常。

5）4个液压缸组未出现故障。

6）刀盘转速大于0或螺栓输送机与传动带级联开启。

7）刀盘液压系统最大压力小于设定的最大压力。

8）铰接液压缸行程小于最大设定值。

9）后配套液压缸液压油压力小于参数设定值。

3.四号线仑大区间推进系统的故障分析与排除

（1）故障现象盾构机准备开始掘进时，操作人员起动推进系统进行推进，

推进液压泵正常起动，但调节液压缸组压力时油压一直处在起动压力（约

1.4MPa）下，各组液压缸压力不升高，无法推进。

（2）故障分析与排除从故障现象可以看出，盾构机不允许推进，一定是某

个条件未满足。首先检查两项盾构机推进允许的条件，没有发现异常。当将推进

系统处于管片拼装模式时，推进液压缸的伸缩及油压都正常。由此可以判断，管

片拼装模式下所有的工作阀都是正常的，没有损坏。在掘进模式下检查推进系统

液压缸组流量控制阀2和工作压力控制阀3电信号是否正常，经检查发现都正常。

因为从各方面都检查不出问题，只能再详细检查盾构机掘进情况下各参数值与以

前正常掘进时有什么不同。最后发现主控室显示屏上盾构机掘进压力值异常，显

示为40MPa，此值是从推进液压泵的压力传感器11（见图1-6）从液压泵的液压

油出口向PLC输送的一个信号。检查此传感器发现，施工人员上台车时将传感器

踩坏，电信号线折断。将此传感器更换，故障排除。

（3）故障产生原因为何推进液压泵的压力传感器11能控制到盾构机的推

进呢？通过S266盾构机上PLC程序对盾构机的推进系统进行了详细的分析。盾

构机每组液压缸的压力调节按钮对PLC的输入值加上2.5MPa作为相应组推进液

压缸的压力控制值a控制盾构机相应组液压缸的压力控制阀3，而相应组液压缸

的压力传感器值的最大值加上2MPa的最大值b与推进液压泵的压力传感器11

的值保持动态平衡，动态调节推进液压泵压力控制阀10，从而保持