以可靠性为中心的盾构机维修(图)

2011/06/02 11:23第一工程机械网《工程机械与维修》成文斌卢军广范立超

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1.以可靠性为中心的维修

以可靠性为中心的维修（简称RCM）是目前国际上通用的用以确定机器预防性维修需求、优化维修制度的一种系统功能方法。其基本思路是：对系统进行功能与故障分析，用以明确系统内可能发生的故障、故障原因及后果；用规范化的逻辑决断方法，确定出各故障的预防性对策；通过现场故障数据统计、专家评估、定量化建模等手段，在保证安全性、完好性的前提下，以维修停机损失最小为目标，优化系统的维修策略。

RCM有明确的潜在故障概念, 具有零部件腐蚀、磨损、疲劳、老化、烧蚀和失调等多种故障模式，大多存在由潜在故障发展为功能故障的过程。视情维修是根据由潜在故障发展为功能故障的间隔时间来确定。故障发生的过程如图1所示，其中A为故障开始发生点，P为能检测到的潜在故障点，F为功能故障发生点。显然如能较早的发现潜在故障点P，并且在P~F时间内，采取预防性维修工作，就可预防该故障。

图1

可以看出，通过RCM分析所得到维修计划具有很强的针对性，避免了“多维修、多保养、多多益善”的资源浪费，可避免“故障后再维修”造成的重大损失。实践证明：如果RCM被正确运用到现行维修工作中去，在保证安全生产和设备可靠性的前提下，可使日常维修工作降低40%～70%，大大提高机械设备完好率。

2.盾构机主轴承的RCM分析

(1) 功能及结构

盾构掘进机的主轴承是其核心部件，起着支撑刀盘并使之回转破岩的作用。在施工中，如果主轴承损坏，需将损坏的主轴承从盾构机上方开挖的竖井中吊出更换。若盾构机正处于大工程量施工当中，更换主轴承不但会造成整个工程延期，而且耗费大量人力、物力和财力，给企业带来重大经济损失。如果在过江、过海施工中，盾构机主轴承损坏，水下处理会更加困难，稍有不慎，可能会造成整个盾构机埋入地下，乃至整条隧道报废。近年来，国内隧道工程出现的重大故障案例主要有主轴承摩擦副和耐磨环带严重磨损以及唇形密封破损失效2种类型。

NFM公司泥水平衡盾构机主轴承结构如图2所示。这是一种高扭矩、大推力的重工况整体式轴承，内有3套（轴向/径向）滚柱，分别承受径向和轴向载荷。其内、外唇形密封将主轴承腔室和外界隔开，唇形密封以及专门的油、脂自动润滑系统可确保轴承的密封和润滑。在掘进工作时，由8个变频驱动电动机各带动1个小齿轮，这些小齿轮共同带动与刀盘一起固定在环形法兰上的大齿圈，从而带动刀盘旋转。

图2

(2) 进行故障模式影响分析

故障模式影响分析FMEA是可靠性维修中最有效的定性分析方法之一，它通过分析各产品的功能、故障现象、故障原因及后果，可使维修规划人员对故障情况有全面的了解，对制定优化维修策

略有积极的意义。

如果盾构机主轴承存在受载不均、润滑失效状况，就会产生异常振动和噪声，使扭转阻力增大，无法正常工作。还会使唇形密封磨损加剧，严重时造成唇形密封失效，齿轮油外泄，泥渣进主

轴承滚柱和滚道，使保持架磨损加剧，齿轮破坏，甚至造成保险轴断裂。

盾构机润滑系统包括脂润滑和油润滑。脂润滑系统故障原因包括：油脂注入压力小或无脂注入；油脂注入压力过高；油脂受到污染，造成唇形密封磨损加剧。油润滑系统故障原因包括：齿轮油泵送压力低，流量低；安装时油液有污染，混有杂质；唇形密封破坏；由于油液缺少、油温过高和油液劣化等原因，使系统功能下降。

预防方法是经常注重润滑系统状况检查，及时进行油样光谱、铁谱和理化指标定期分析，有问题及时处理。

(3) 确定可靠性维修的工作类型

对于重要功能产品的每一个故障原因要严格按RCM逻辑决断（见图3）进行分析，提出有针对性的可靠性维修工作类型。RCM把可靠性维修分为主动性工作和非主动性对策2大类。其中主动性工作包括保养、定时维修、定期报废、隐患检测以及视情维修；非主动性对策包括故障检查、重新设计和故障后修理。根据主轴承的FMEA分析以及逻辑决断图，确定预防性维修的工作类型如附表所示。