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一、案例背景

2020年3月，某城市地鐵在建一期工程現(xiàn)場，一臺正在進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)的盾構(gòu)機(jī)主控室主軸承潤滑系統(tǒng)齒輪油壓力過高、齒輪油溫度過高的現(xiàn)象，現(xiàn)場停機(jī)檢查后發(fā)現(xiàn)，主軸承潤滑系統(tǒng)疑似受到潤滑脂污染。

盾構(gòu)機(jī)主軸承潤滑油受到潤滑脂污染，就意味著密封系統(tǒng)的失效，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致泥水及渣土等進(jìn)入主軸承潤滑系統(tǒng)，使得潤滑失效，最終導(dǎo)致主軸承異常磨損，給盾構(gòu)施工帶來不可估量的損失。因此，確定主軸承密封是否失效以及失效的程度，將決定工程師對主軸承維修方案的制定，對后續(xù)整個維修周期、費用、影響等產(chǎn)生決定性的影響。對樣品進(jìn)行相關(guān)檢測，以評估盾構(gòu)機(jī)主軸承密封的損壞程度。

盾構(gòu)機(jī)及主軸承

客戶送檢的現(xiàn)場油脂

二、檢測分析

及時對送檢的樣品進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果顯示：

1、與新油相比，故障油運動黏度明顯增高，元素Fe(鐵)、Al(鋁)、Si(硅)、Mg(鎂)、Ca(鈣)、P(磷)、Li（鋰）等含量有所增加，表明該油存在一定程度的外界污染；

2、與主軸承EP2密封脂相比，故障油的Ca(鈣)、Li(鋰)有所增加，表明該油可能存在少量EP2密封脂污染；

3、與主軸承HBW密封脂相比，故障油的Al(鋁)、 Si(硅)、 Mg(鎂)、 Ca(鈣)只有輕微增加，且Ti(鈦)含量較低，表明該油不存在軸承HBW密封脂的污染或者受到軸承HBW密封脂污染的可能性較低；

4、綜合分析，該油存在外界污染，但受到主軸承密封油脂HBW大量污染的可能性較低。

三、密封狀態(tài)評估

圖中所示為其刀盤驅(qū)動系統(tǒng)的密封結(jié)構(gòu)。該盾構(gòu)機(jī)由內(nèi)外兩層密封結(jié)構(gòu)組成，其中外密封由三道唇形密封組成，第一道唇形密封與密封壓緊環(huán)之間形成的油脂腔采用黏度較大的HBW 進(jìn)行密封和潤滑，將土艙內(nèi)泥水與主驅(qū)動內(nèi)部密封腔隔離；第二道密封與第一道密封之間的油脂腔采用黏度相對較小的EP2 油脂進(jìn)行潤滑；在第三道密封與第二道密封之間的油脂腔為潤滑油腔，外接一個防泄漏油箱，用來收集泄漏油脂并檢測密封的磨損情況。內(nèi)密封采用雙唇形密封，將主軸承與隧道內(nèi)的空氣隔離，雙唇之間采用手動方式供給EP2油脂，潤滑唇口，降低摩擦。

主軸承密封圖

基于該盾構(gòu)機(jī)主軸承的密封結(jié)構(gòu)，結(jié)合檢測數(shù)據(jù)分析判斷可知：

（1）盾構(gòu)機(jī)主軸承齒輪油受到EP2密封脂的污染，EP2有兩個來源，一是內(nèi)密封填充脂，二是第二道外密封填充脂。如果是后者，說明第二、三道外密封以及內(nèi)密封都存在損傷，這可以通過檢查泄露腔中的泄露油脂來確認(rèn)。從檢測數(shù)據(jù)上看，EP2潤滑脂含量不多，密封件的損傷程度較輕。

（2）主軸承齒輪油未受到HBW密封脂的污染，表明第一道外密封密完好，未出現(xiàn)損壞情況。

四、現(xiàn)場反饋

現(xiàn)場工程師依據(jù)檢測報告，對泄露油箱進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)異常，說明盾構(gòu)機(jī)的外密封良好，作業(yè)過程中泥漿水與渣土依然可以被有效地隔離在潤滑系統(tǒng)外。潤滑油中的EP2潤滑脂來源于內(nèi)密封填充脂，其含量較少，說明內(nèi)密封存在輕微磨損。

因盾構(gòu)施工是地下作業(yè)，現(xiàn)場維修或更換密封系統(tǒng)非常困難，現(xiàn)場綜合考慮后，未更換內(nèi)密封，但對潤滑系統(tǒng)進(jìn)行了換油處理。此外現(xiàn)場制定了完善的主驅(qū)動密封狀態(tài)監(jiān)測方案，對油脂注入量、油溫、泄漏進(jìn)行實時監(jiān)測，同時定期進(jìn)行油樣分析，對軸承及密封件的磨損狀態(tài)進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，并適時換油。在這種保守的維護(hù)方式下，該盾構(gòu)機(jī)又繼續(xù)運行了三個月，至今運行狀態(tài)依然正常，不僅有效的降低了維護(hù)費用，更重要的是保障了施工工期，使得施工過程得以順利進(jìn)行。