盾構(gòu)液壓油的凈化技術(shù)

在盾構(gòu)施工中，由于隧道作業(yè)環(huán)境條件十分惡劣，液壓系統(tǒng)常處于高溫連續(xù)作業(yè)狀態(tài)，液壓油中易混人大量的銅屑、鐵屑和油泥等雜質(zhì)，嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性，甚至?xí)氯麨V芯、損傷設(shè)備，導(dǎo)致盾構(gòu)無法工作。因此保持液壓油的清潔度等級(jí)是液壓系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。以往盾構(gòu)施工中，需定期檢測液壓油質(zhì)量，當(dāng)發(fā)現(xiàn)油品不能滿足盾構(gòu)施工要求時(shí)即停機(jī)濾油或直接更換液壓油，耗費(fèi)時(shí)間較長且成本較高。這里通過工程實(shí)例介紹一種盾構(gòu)不停

機(jī)濾油技術(shù)，可減少停機(jī)時(shí)間，提高盾構(gòu)掘進(jìn)的效率。

1．盾構(gòu)液壓系統(tǒng)簡介

某工地采用兩臺(tái)德國海瑞克6250型土壓平衡盾構(gòu)施工，它的盾構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)、刀盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、鉸接系統(tǒng)、螺旋機(jī)系統(tǒng)、拼裝機(jī)系統(tǒng)等均由液壓系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。液壓設(shè)備主要有液壓泵、液壓油箱、千斤頂、油馬達(dá)、各種閥件、油管等。其中盾構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)主要由1個(gè)功率為75kW的油泵驅(qū)動(dòng)30支推進(jìn)千斤頂和14支鉸接千斤頂組成，刀盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由3個(gè)315kW的油泵和8個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)組成，所有液壓系統(tǒng)的液壓油均由盾構(gòu)拖車上的1個(gè)5ma油箱供應(yīng)。

盾構(gòu)液壓系統(tǒng)工作原理：首先由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵從油箱中吸油，然后將具有壓力的油液通過管路輸送到刀盤驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或推進(jìn)千斤頂，將壓力轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)或千斤頂伸縮。盾構(gòu)液壓循環(huán)如圖3所示。在工作時(shí)，隧道穿越地層主要為礫砂層、淤泥質(zhì)黏土以及砂質(zhì)黏性土。

2．油品凈化獨(dú)立循環(huán)裝置

根據(jù)實(shí)際情況，液壓油的凈化采用了獨(dú)立循環(huán)裝置，在油箱上設(shè)置了獨(dú)立的凈化油路，通過油泵將液壓油從油箱底部吸出，送進(jìn)潔油器中，潔油器轉(zhuǎn)桶在壓力油的作用下高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力將比重不同的油和雜質(zhì)分離開來，液壓油流回油箱，雜質(zhì)留在轉(zhuǎn)桶的內(nèi)壁上，該過程不影響盾構(gòu)正常掘進(jìn)。

如圖4所示為凈化油品裝置示意圖。油品凈化獨(dú)立裝置由油泵、進(jìn)油管、潔油器、回油管、斜壓管和閥組構(gòu)成。

(1)進(jìn)、回油口的設(shè)置。該套系統(tǒng)需配置1個(gè)進(jìn)油口、2個(gè)回油口，且進(jìn)油口位于油箱底部，回油口位于油箱頂部，這樣設(shè)置有利于液壓油的循環(huán)。進(jìn)油口和回油口盡量利用油箱上現(xiàn)有出口進(jìn)行改造，避免在油箱上增加新的出口，尤其是在充滿油時(shí)。

(2)凈化裝置安裝位置。凈化裝置安裝在油箱的旁路，通過齒輪油泵將液壓油從油箱底部吸出，送進(jìn)凈油機(jī)中。

(3)潔油器的結(jié)構(gòu)與工作原理。潔油器中有一個(gè)雙噴式的轉(zhuǎn)軸，利用液壓油所產(chǎn)生的壓力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速能達(dá)到6000r/min以上，所產(chǎn)生的離心力約為重力的2000倍以上。

在強(qiáng)大的離心力作用下機(jī)械雜質(zhì)從液壓油中分離出來，液壓油流回油箱，雜質(zhì)留在轉(zhuǎn)桶的內(nèi)壁上，從而大幅度提高液壓油的清潔度。通過對(duì)液壓油中產(chǎn)生雜質(zhì)成分的具體分析和對(duì)不同型號(hào)凈油機(jī)的綜合比較，選定菲爾德FED-22型離心式凈油機(jī)，其適用油箱容積為1000～5000L，適合各種潤滑液壓油，可過濾0.26um以上的雜質(zhì)，可以滿足盾構(gòu)施工需要。

3．具體實(shí)施方式

(1)確認(rèn)管路通暢。打開進(jìn)油閥和卸壓閥，啟動(dòng)油泵，確認(rèn)油泵正常工作，觀察壓力表讀數(shù)，確認(rèn)管路通暢。

(2)確認(rèn)潔油器工作正常。打開回油閥，觀察壓力表讀數(shù)，此時(shí)潔油器開始轉(zhuǎn)動(dòng)；待潔油器轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)后，關(guān)上卸壓閥，觀察壓力表讀數(shù)，確認(rèn)潔油器工作正常。

(3)關(guān)閉凈油機(jī)系統(tǒng)步驟。需要關(guān)閉凈油機(jī)系統(tǒng)時(shí)，先打開卸壓閥，觀察壓力表讀數(shù)。

(4)關(guān)閉油泵步驟。待潔油器轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)后，關(guān)閉油泵。

(5)潔油器停止轉(zhuǎn)動(dòng)后的工作。潔油器停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，關(guān)閉進(jìn)油閥、回油閥和卸壓閥。

(6)最后的工作。將潔油器轉(zhuǎn)桶拆出，清洗轉(zhuǎn)桶內(nèi)壁的雜質(zhì)，重新安裝回去。

4．凈化系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

(1)凈化裝置過濾精度高，可過濾0.26μm以上的雜質(zhì)。

(2)凈化過程不影響液壓油的黏度和質(zhì)量。

(3)獨(dú)立進(jìn)行循環(huán)，不影響盾構(gòu)液壓系統(tǒng)的工作。

(4)運(yùn)行成本低，沒有易損件，不用更換濾芯，耗電很少。

(5)容量大，容納很多雜質(zhì)也可工作。

5．應(yīng)用效果

在海瑞克6250型土壓平衡盾構(gòu)S-470上安裝凈油系統(tǒng)后，經(jīng)過2個(gè)月的實(shí)際運(yùn)行，效果顯著，液壓油的清潔度得到了明顯提高，液壓系統(tǒng)保持穩(wěn)定，液壓油、濾芯消耗大幅度降低。

在安裝凈油機(jī)系統(tǒng)之前，推進(jìn)410環(huán)，共更換各種濾芯16個(gè)，停機(jī)2次，用濾油機(jī)過濾液壓油，每次1個(gè)班，共更換濾油機(jī)濾芯2個(gè)。在410環(huán)時(shí)，進(jìn)行過一次液壓油質(zhì)量檢測，發(fā)現(xiàn)液壓油中存在少量的金屬粉末，如銅屑、鐵屑等。

安裝凈油機(jī)系統(tǒng)后，共推進(jìn)420環(huán)，共更換濾芯4個(gè)，無停機(jī)濾油。最后進(jìn)行液壓油質(zhì)量檢測時(shí)，發(fā)現(xiàn)液壓油中雜質(zhì)含量較少，仍滿足使用要求，無需進(jìn)行液壓油更換，可以在下個(gè)區(qū)間中繼續(xù)應(yīng)用，本項(xiàng)凈化工藝效果良好。