20110860-李想-TBM的状态监测与故障诊断.doc

机械故障诊断与维修
课程论文

TBM与盾构机状态监测与故障诊断

机1101-5班

李想
20110860

前言
开展TBM与盾构机状态监测与故障诊断的必要性，医院大夫给病人诊断疾病，需要综合分析体温、脉搏、血液化验、B超等多项指标检验结果，并与诊断标准对比，得出诊断结论；同样地，机械设备的故障诊断也需要采集温度、噪声、油液中磨粒的大小、形态、浓度，机械振动的频谱、液压系统压力、流量损失，电气系统的电压、电流等多个状态信号或参数，并与判断标准进行对比和综合分析，得出设备有无故障以及故障的原因、部位等诊断结论。TBM/盾构机作为大型专用设备也不例外。

关键词：TBM故障诊断状态监测诊断方法
一、意义
由于TBM/盾构机配置的设备数量多，关联性强，任何一套单独设备出现故障都将不同程度地影响TBM/盾构机的掘进进度，同时也会增加工程成本。因此，如何实施状态监测，提前预报故障，是值得深入研究的课题

二、TBM盾构机故障诊断的特点和难点（以TBM主轴承为例）
1、主机庞大、动力部件众多，振源各异，振动信号频域宽广，各部件的固有频率和相应的故障特征频率有可能产生相互重叠；
2、价值昂贵，重80多吨，一旦进洞掘进，就不允许在洞内解体检查。主轴承的工作情况只有通过监测反映；
3、低速重载决定了对滚动轴承的监测的难度：
8个推进油缸施加2100吨轴向推力、32个撑靴油缸要承受800多吨的主机负载，主轴承承受巨大的径向和轴向荷载；
4、刀盘上配置了71把盘形滚刀，掘进时石质不均，载荷剧烈地波动，转速也随之波动，信号随机波动也不可避免，增加了故障特征信号的提取和分离难度；
5、主轴承处工作环境比较危险，不便靠近，不便进行信号的采集；
6、结构参数不了解，轴承零件的特征频率难以确定，也不便于故障信号的分析；
为此，须将几种监测手段综合运用，各取所长，相互弥补。如工业内窥镜监测滚子磨损、润滑油温度监测、润滑油磨损分析、在线实时监测等。

三、TBM故障诊断总体方案
TBM机载的在线监测和数据采集系统与离线的振动分析和油样检测等手段相结合。突出重点、兼顾其他。常规监测与计算机分析相结合
1、感官检查
感官检查就是利用操作或维修人员的视、听、触、嗅觉，观测TBM设备或部件的运动情况、主控室的运转参数如电流、温度、压力、流量、速度等，检查机件的异响、异味、发热、裂纹、锈蚀、损伤、松动、油液色泽、油管滴漏等，初步判断部件的工作状态。虽然凭感觉检查有时不够精确，且对个人的经验依赖性较强，但这种传统的检测是进行设备监测诊断的基础，是现场的维修保养工作中不可或缺的常用方法。
2、温度监测技术
温度的变化与被监测设备的性能和工况有密切的关系。当机械的运动副发生异常磨损时，过度发热导致的温升影响着机械或润滑油的正常工作状态，从而形成恶性循环，致使设备过早损坏。
TBM的温度监测技术分接触和非接触式测温两种方法。接触式测温主要是采用热电偶测温，在TBM主轴承润滑系统、液压系统的各个泵站等分别布置了测温传感器，对油温等进行有效的监控；与此同时，现场维护人员利用手持式红外线测温计进行非接触式测温，可以方便、快速、安全地监测主电机、变速箱、皮带机滚筒、高压电缆接头等部件的工作温度。也可以利用手持式红外线测温计测量螺旋输送机出口的碴土温度，以辅助判断刀盘前方是否产生泥饼或堵仓。
3、无损检测技术
主要是指工业内窥镜监测法观测设备内部情况。
打开TBM主轴承壳体的观测孔，利用工业内窥镜观测主轴承滚子、滚道、保持架的磨损和锈蚀情况。
4、性能状态参数测试技术
TBM的运转参数很多，但测试具有代表性的状态参数，可以有效地实施状态监测与故障诊断，如功率、扭矩、转速、掘进速度、压力、流量、温度及电气参数等,为TBM的操作和维修人员提供直观的故障信息和工作状态信息。
5、故障树逻辑诊断技术
故障树逻辑方法则是结合油质分析、振动分析以及噪声、温度和性能状态参数测试等多种方法，能够清晰地揭示TBM某一系统内的故障规律和逻辑关系。比较适合TBM液压等多个系统的故障诊断。
6、监测重点及巡检路径
根据监测对象在TBM运转中的作用和对停机造成影响的程度来确定监测的重点。以及TBM的巡检路径：
后配套→上层拖车→水泵电机及水泵→溜渣槽→三号皮带机及其泵站→拖拉系统泵站→变压器→下层拖车→输送泵→喷浆机械手→主泵站→上层拖车→二号皮带机→主机记录数据→上部吊机→钢拱架运输机构→主变速箱→主机下部→仰拱吊机→材料吊机→污水泵及电机→除尘风机→一号皮带机。

四、标准
设备状态监测目的是力求准确的判断出设备的故障，而判断设备好坏的关键是标准的制订。TBM的故障诊断采用了三类判断标准：
1绝对判断标准
（1）、TBM技术资料上注明标定工况下运转性能参数的标称值