從德國引進(jìn)的全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)（TBM），在西康鐵路秦嶺I線北口施工中，發(fā)生了罕見的主軸承潤滑系統(tǒng)污染主液壓系統(tǒng)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(xiàn)主液壓系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)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(bào)警，迫使TBM自動(dòng)停機(jī)、施工中斷。

1故障檢測及分析

為了準(zhǔn)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。

（l）多次提取不同部位的主液壓系統(tǒng)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(jié)果發(fā)現(xiàn)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(tǒng)內(nèi)進(jìn)人了石粉和其它油品，但污染源究竟在什么部位，當(dāng)時(shí)仍然在查找中。

（2）對、TBM主機(jī)的電氣控制元件進(jìn)行了逐個(gè)檢測，未發(fā)現(xiàn)電氣控制元件有問題，參數(shù)及動(dòng)作正常。

（3）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，l＃、2＃皮帶機(jī)液壓馬達(dá)和一些控制閥。除了正常磨損外，在清潔的液壓系統(tǒng)中工作正常。

（4）為了準(zhǔn)確尋找主液壓系統(tǒng)的污染源，對污染物可能進(jìn)人液壓系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了分析。污染物可能進(jìn)人主液壓系統(tǒng)的環(huán)節(jié)有：

a、液壓管路被巖石砸破而處理不及時(shí)、不恰當(dāng)；

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(tǒng)、混凝土罐吊機(jī)系統(tǒng)、材料升降平臺(tái)系統(tǒng)、上部材料吊機(jī)系統(tǒng)、1＃與2＃皮帶機(jī)系統(tǒng)、主軸承潤滑系統(tǒng)的液壓馬達(dá)、護(hù)盾系統(tǒng)等。

2故障診斷與查找

經(jīng)過多方分析、查證，逐步將懷疑重點(diǎn)縮小至護(hù)盾系統(tǒng)和主軸承潤滑系統(tǒng)。理由是經(jīng)過3次主液壓系統(tǒng)的換油、濾油、試機(jī)（換油在一萬升以上），工作一段時(shí)間后，主液壓系統(tǒng)內(nèi)的油樣中仍有大量的SIOZ顆粒，主液壓系統(tǒng)的濾芯仍然頻繁堵塞，TBM自動(dòng)停機(jī)，說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(hù)盾系統(tǒng)的油缸。油管、控制閥完好，可以排除，唯一的懷疑目標(biāo)只有主軸承潤滑系統(tǒng)的液壓馬達(dá)，經(jīng)檢查主軸承的潤滑系統(tǒng)的齒輪油內(nèi)含有大量石粉顆粒，主軸承潤滑系統(tǒng)的濾清器嚴(yán)重堵塞。為了準(zhǔn)確查清主軸承潤滑系統(tǒng)的污染物進(jìn)人主液壓系統(tǒng)的原因，檢查了主軸承潤滑系統(tǒng)與主液壓系統(tǒng)的關(guān)系，兩者相連的部件只有液壓馬達(dá)。該液壓馬達(dá)與主軸承潤滑油泵通過一封閉的聯(lián)軸器相連，經(jīng)拆解該液壓馬達(dá)和油泵，密封已損壞，最終造成污染物通過這條途徑長驅(qū)直人主液壓系統(tǒng)。根據(jù)主軸承潤滑系統(tǒng)發(fā)生的現(xiàn)象及檢測、化驗(yàn)、分析，我們對故障診斷如下：

（1）主軸承內(nèi)、外圈迷宮密封和內(nèi)、外圈各三道唇形密封均已破損；

（2）內(nèi)圈、外圈密封油脂量供給不足，也未形成連續(xù)的環(huán)形粉塵阻隔帶；

（3）掘進(jìn)期間刀盤內(nèi)粉塵無阻擋地直人主軸承齒輪箱，從而使主軸承潤滑系統(tǒng)嚴(yán)重污染；

（4）由于主軸承潤滑系統(tǒng)的電傳感器已壞，又無配件更換，機(jī)械式報(bào)警裝置被坍落的巖石砸壞，不能正常報(bào)警，致使主軸承潤滑系統(tǒng)污染不能及時(shí)掌握、排除；

（5）由于主軸承潤滑系統(tǒng)污染時(shí)間較長，致使?jié)櫥捅煤鸵簤厚R達(dá)的密封破損，通過密閉的聯(lián)軸器腔，使已嚴(yán)重污染的齒輪油進(jìn)人主液壓系統(tǒng)，引起嚴(yán)重的液壓系統(tǒng)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(nèi)進(jìn)行故障排除，工作難度相當(dāng)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。

（1）更換主軸承潤滑系統(tǒng)的油泵和液壓馬達(dá)。改封閉聯(lián)軸器腔為下部開放式，以便解決串油問題；

（2）連通所有凡、凡油脂通道，視情況提高油脂泵的工作頻率；

（3）在密切監(jiān)測的前提下，增加濾油裝置，及時(shí)更換齒輪油；

（4）要求主軸承廠商和國內(nèi)軸承研究機(jī)構(gòu)及現(xiàn)場技術(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(píng)估主軸承的剩余壽命。

此方案考慮到施工油耗、工程工期問題，若主軸承在剩余工程量的掘進(jìn)過程不會(huì)發(fā)生致命故障，暫時(shí)解決問題。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(xiǎn)。

方案二：更換主軸承迷宮密封和唇形密封。

（1）在洞內(nèi)拆下刀盤和碴斗；

（2）使刀盤和主軸承脫開，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；

（3）在洞內(nèi)裝回碴斗和刀盤。

該方案是一種根本的解決辦法，但是時(shí)間長。技術(shù)難度大，在世界隧