تحلل هذه المقالة بشكل منهجي الأعطال الشائعة لـ Rexroth A4VSG Series Piston Pistons Phactible Pumps في تطبيقات TBM ، وتغطي مبادئ العمل ، وأعراض الفشل النموذجية ، وطرق التشخيص ، ومقاييس الصيانة الوقائية. تركز الدراسة على خمس آليات فشل رئيسية - تدفق كافية ، وضغط غير طبيعي ، وارتفاع درجة الحرارة ، والاهتزاز/الضوضاء ، والتسرب - ويقترح حلولًا مستهدفة بالنظر إلى ظروف التشغيل الفريدة لـ TBM. من خلال دمج مجموعات بيانات سعة تحميل الأفلام النفطية ومفاهيم الإدارة المكررة ، توفر هذه الورقة إرشادات عملية لتحسين موثوقية وعمر الخدمة لمضخات مكبس A4VSG في آلات النفق الممل.
تعتمد آلات النفق الممل الحديثة ، كمعدات أساسية للبناء تحت الأرض ، على الأنظمة الهيدروليكية لتشغيل الوظائف الحرجة مثل محرك الأقراص ، وأنظمة الدفع ، وتركيب القطاع. من بين المكونات الهيدروليكية ، تبرز مضخات الإزاحة المتغيرة المتغيرة من سلسلة A4VSG من RexRoth كمصدر للطاقة المفضل بسببالسعة عالية الضغط/عالية التدفقوالتحكم الدقيق للإزاحة، وموثوقية استثنائية. مع ضغط اسمي يبلغ 350 بارًا (ذروة 400 بار) وتتراوح النزوح من 40 إلى 355 مل/ريف ، فإن هذه المضخات المغلقة مناسبة بشكل مثالي لمستمر ، مستقرمتطلبات الأداء من آلات الممل نفق الشاقة.
ومع ذلك ، بيئات النفق القاسية ، اختلافات الحمل الديناميكية ، وعملية طويلةتشكل تحديات كبيرة المتانة. تشير الإحصاءات إلى أن حوالي 35 ٪ من فشل النظام الهيدروليكي في آلات المللن المرتبطة مباشرة بمضخات المكبس المحورية ، مما يظهر كماتقلبات التدفقوشذوذ الضغطوارتفاع درجة الحرارة، وتسرب. مثل هذه الإخفاقات لا تقلل من الكفاءة فحسب ، بل قد تؤثر أيضًا على التأثيرات المتتالية ، مما يعرض سلامة النظام الشاملة للخطر.
هذه الورقة تفحصالميزات الهيكليةمن rexroth A4VSG مضخات المكبس المحوري ، يحللهمأوضاع الفشل النموذجيةفي تطبيقات TBM ، ويقترح استراتيجيات وقائية على أساستحليل سلوك فيلم النفطوصيانة الدقة. الجمع بين النظرية والممارسة ، فإنه يوفر إطارًا شاملاً لتشخيص وصيانة الصيانة لتعزيز جودة النفق وإنتاجية.
السلسلة rexroth A4VSGيمثل التكنولوجيا الهيدروليكية الصناعية المتطورة ، مع تصميم محسن للتطبيقات عالية التحميل والمتغير مثل TBM. باستخدام آلية إزاحة اللوحات ، تشمل مكوناتها الأساسية مجموعة كتل الكتل الأسطوانة ، لوحة المنفذ ، آلية ضبط اللوحات ، عمود القيادة ، ومجموعة المحمل. أثناء تدوير المحرك عمود المضخة ، يؤدي التفاعل بين اللوحات والنعال إلى دفع المكابس في الحركة بالمثل ، مما يتيح تناول السوائل والتفريغ. ضبط زاوية اللوحاتيختلف بلا حدودمضخة الإزاحة لتلبية متطلبات التدفق/الضغط المتنوعة خلال مراحل الأنفاق المختلفة.
في أنظمة الجهاز الهيدروليكي ، مضخات A4VSG عادة ما تكون الطاقةأسطوانات الدفعومحركات Cutterhead Drive. يتطلب نظام الدفع مستقرمنخفضة السرعة/عالية Torqueالأداء ، في حين أن محركات الأقراص Cutterhead تتطلب تكيفًا سريعًا للحمل. هذه الظروف المعقدة تفرض مطالب شديدة على أزواج الاحتكاك الحاسمة الثلاثة للمضخة (تجويف أسطوانة المكبس ، صفيحة غسيل النعال ، ولوحة منفذ كتلة الأسطوانة). تظهر الأبحاث أنه في ظل الظروف العابرة ، يمكن أن ينخفض سمك فيلم الزيت في هذه الأزواج بشكل مفاجئ بأكثر من 40 ٪. تؤدي سعة تحميل فيلم الزيت غير الكافي إلى التلامس المعدني إلى المعدن ، وتسريع التآكل وفشل الرعيد.
الجدول: المعلمات الفنية الرئيسية لمضخات المكبس المحوري rexroth A4VSG
| المعلمة | مواصفة | متطلبات آلة الدرع |
| الضغط الاسمي | 350 بار | تلبي احتياجات الضغط العالي |
| ذروة الضغط | 400 بار | يتعامل مع صدمات الحمل المفاجئة |
| نطاق الإزاحة | 40-355 مل/ريف | يتكيف مع أحجام الدرع المختلفة |
| نوع التحكم | المؤازرة الهيدروليكية | يتيح تنظيم التدفق الدقيق |
| الكفاءة الحجمية | ≥95 ٪ | يضمن كفاءة الطاقة |
| درجة حرارة التشغيل. يتراوح | 30-60 درجة مئوية | مناسب للظروف تحت الأرض |
من منظور القبلة ،عنق الزجاجة الموثوقيةمن مضخات A4VSG في آلات النفق الممل في استقرار فيلم النفط. تشير البيانات الواردة من مركز بيانات العلوم الوطنية الوطنية إلى أنه في ظل ظروف التحميل الخطوة ، قد تنخفض سمك أفلام الزيت في أزواج احتكاك مضخة المكبس المحورية على الفور بنسبة> 40 ٪ ، مما يزيد بشكل كبير من مخاطر التلامس المعدنية المباشرة. على وجه الخصوص عند النفق من خلال الطبقات غير المتجانسة ، تنقل تقلبات حمولة رأس القطع العنيفة إلى آلية Swashplate للمضخة ، مما يزعزع استقرار حركة مكبس التحكم ويسبب تذبذبات التدفق/الضغط - ظاهرة واضحة بشكل خاص في معدات الشيخوخة.
يعد فهم مبادئ تصميم مضخة A4VSG وتشغيلها أمرًا أساسيًا لتشخيص الأعطال الدقيق. تتحول الأقسام التالية إلى خمس فئات فشل سائدة في تطبيقات TBM ، مما يوفر حلولًا قابلة للتنفيذ.
الحالات الشاذة التدفقالمرتبة من بين فشل مضخة A4VSG الأكثر شيوعًا في آلات الحمل الممل في النفق ، وعادة ما يتم تقديمها كحركة محرك بطيئة أو ضعيفة (على سبيل المثال ، أسطوانات الدفع أو محركات القطع) ، أو حتى فشل كامل. بناءً على الخصائص والأسباب الجذرية ، تنقسم مشكلات التدفق إلى "التدفق غير الكافي" و "تقلبات التدفق، "كل مع أصول وعلاجات مميزة.
عدم كفاية تناول السائل الهيدروليكيهو السبب الرئيسي لتقليل تدفق مضخة A4VSG في النفق. غالبًا ما تتطلب مساحات النفق المحصورة الخزانات الهيدروليكية المدمجة ، في حين أن مستويات الغبار العالية تتفاقم:
هذه القضايا تزيد من مقاومة الشفط ، مما يمنع تكوين الفراغ الكافي في غرفة المضخة ويضعف تراجع المكبس. وجد مشروع مترو واحد 42 ٪ من أوجه القصور في التدفق التي تم تتبعها إلى ضعف الشفط.
حلول لقضايا المدخول:
أسباب العملية الممتدةارتداء زوج الاحتكاك، توسيع التصاريح الداخلية والتسرب - مصدر لفقدان التدفق الرئيسي الآخر. تتسارع عملية التحميل العالية المطولة في ثلاثة أزواج حرجة (مكبس ، صفيحة غسيل النعال ، لوحة منفذ الكتلة). يقدم السائل الملوث جزيئات كاشطة تسجل الأسطح ، مما يزداد سوءًا مسارات التسرب. بالإضافة إلى ذلك ، يقلل الينابيع المركزية المتعبة من قوة التثبيت من كتلة إلى منفذ ، وتختم مهين.
تشخيص التسرب الداخلي:
لإصلاح التسرب ، حدد الأولويةلوحة الميناء وتجديد سطح الكتلة. يمكن تصحيح ارتداء الضوء عن طريق طحن الدقة (التسطيح .0.005 مم) ؛ الحالات الشديدة تتطلب استبدال التجميع الكامل. تُظهر بيانات الميدان أجزاء OEM المناسبة والموافقات على المضخات إلى> 92 ٪ من الكفاءة الحجمية الأصلية.
أثناء النفق ، تتطلب اختلافات تحميل رأس القطع مضخات A4VSG إلىتعديل النزوح بسرعة. ومع ذلك ، فإن دوائر التحكم الملوثة أو المكونات البالية تتسبب في عدم استقرار التدفق ، واضحة في سرعات المحرك غير المنتظمة أو تقلبات مقياس الضغط.
فشل آلية الإزاحة الشائعة:
خفض مشروع نفق واحد من تذبذبات التدفق من ± 15 ٪ إلى ± 3 ٪ من قبل:
*الجدول: A4VSG Flow خطأ دليل المرجع السريع*
| أعراض | سبب محتمل | طريقة التشخيص | حل |
| استجابة مشغل بطيئة | مسدود مرشح مدخل | تحقق من ΔP عبر المرشح | تنظيف/استبدال مرشح |
| عدم التحميل العادي ، محمّل ضعيف | لوحة المنفذ البالية | قياس الكفاءة الحجمية | طحن/استبدال لوحة المنفذ |
| التدفق الخاطئ | مكبس السيطرة المسجل | تفكيك التفتيش | البولندية/استبدال المكبس |
| ضوضاء عالية + تدفق منخفض | تسرب الهواء خط مدخل | اختبار فقاعة الصابون | تشديد/استبدال الأختام |
| انخفاض درجة حرارة + درجة حرارة | تسرب مفرط | التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء | إصلاح أزواج الاحتكاك |
يتيح التحليل المنهجي لشروط تدفق A4VSG استكشاف الأخطاء وإصلاحها السريع. والجدير بالذكر أن ~ 70 ٪ من أخطاء التدفق تتعلقتلوث السوائل، مما يؤكد إدارة النفط الصارمة كأساس للتشغيل الموثوق.
مخالفات الضغطوارتفاع درجة الحرارةهي إخفاقات A4VSG مترابطة في آلات الممل نفق. كمعلمات هيدروليكية أساسية ، تدهور إشارات الضغط غير الطبيعية صحة المضخة ، في حين أن ارتفاع درجة الحرارة يعكس مشاكل متعددة تسريع تدهور الختم وأكسدة الزيت - خلق دورات مفرغة. التشخيص الدقيق يضمن النفق دون انقطاع.
غالبًا ما يشير عزم الدوران الضعيف أو عزم الدوران غير الكافيناتج الضغط المنخفض. على عكس أوجه القصور في التدفق التي تؤثر على السرعة ، فإن فقدان الضغط يمنع توليد القوة/عزم الدوران. قد تساهم التسريبات على مستوى النظام أيضًا ، مما يستلزم فحوصات شاملة.
أسباب الضغط المنخفض مضخة محددة:
الإجراءات التصحيحية:
على العكس ،مسامير الضغط غير المبررةأيضا الطاعون مضخات A4VSG. في حين أن النفق الصخري يزيد الأحمال بشكل شرعي ، فإن الضغط العالي المستمر تحت أخطاء إشارات الأحمال الثابتة. يضيع الضغط المفرط الطاقة ويقصر عمر المكون.
مشغلات الضغط العالي الأساسي:
رحلات درجة الحرارةهي مؤشرات فشل A4VSG المركبة. درجات حرارة الإسكان> 35 درجة مئوية فوق التحقيق في أمر الاعتقال المحيط. ارتفاع درجة حرارة الزيت أكسد ، وتخليص التشحيم وإنشاء حلقات التعليقات. تقسم مصادر الحرارة إلى الاحتكاك الميكانيكي والخسائر الهيدروليكية.
النقاط الساخنة الاحتكاك الميكانيكي:
الخسائر الهيدروليكيةتنبع في المقام الأول منتسرب داخلي، تحويل الضغط إلى الحرارة. انخفاض الكفاءة الحجمي بنسبة 5 ٪ يرفع درجات الحرارة بمقدار 8-10 درجة مئوية.
ارتفاع درجة حرارة التدابير المضادة:
تحليلمجموعات بيانات تحميل فيلم النفط(جامعة ووهان للعلوم والتكنولوجيا) تكشف أن القوام السطحي المحسّن يحسن ثبات الأفلام ، مما يقلل من درجات حرارة النعال بنسبة> 20 ٪ خلال العابرة - مع ترقيات الأداء الحراري A4VSG لآلات الملل النفق.
تنشئ فحوصات التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراءخطوط باسر درجة الحرارةللصيانة التنبؤية. قام أحد المشغلين بقطع فشل غير متوقع بنسبة 40 ٪ باستخدام هذا النهج.
الاهتزاز المفرط/الضوضاءهي تحذيرات الفشل في وقت مبكر A4VSG ، بينماتسربيؤثر على الكفاءة والامتثال البيئي. في الأنفاق المحصورة ، تلحق الاهتزازات صحة المشغل وقناع الأخطاء الأخرى ؛ تسرب النفايات سائل وتلوث. الحلول الشاملة تعزز الموثوقية الشاملة.
A4VSG الاهتزازات الميكانيكية تنشأ مناختلال التوازن الدورانيوتوسيع الخلطات. اهتزازات النفق الخارجية تؤدي إلى تفاقم رخاوة المضخة ، وخلق حلقات التغذية المرتدة. تساعد الضوضاء الخاصة بالتردد في تشخيص المشكلات.
أسباب الاهتزاز المشتركة:
تكتيكات تقليل الاهتزاز:
الضوضاء التي تنقلها السوائل(النبضات/النبضات عالية التردد) تختلف عن الأصوات الميكانيكية ، وغالبًا ما تكون مرتبطة بتصميم النظام أو الإعدادات.
مسببات الضوضاء:
طرق تقليل الضوضاء:
أنواع التسربيقسم إلى الداخلية (فقدان الكفاءة) والخارجية (فقدان السوائل/الضرر البيئي).
مواقع التسرب الشائعة والإصلاحات:
برامج الصيانة الدقيقةتقليل التسريبات بشكل كبير. خفضت خطوط أنابيب قوانغدونغ المرحلة الثانية من معدلات التسرب بنسبة 80 ٪ عبر:
تنفيذ الضوابط الاهتزاز والضوضاء والتسرب يعزز A4VSGالاستقرار التشغيليوالأداء البيئي. يمتد مراقبة الحالة المقترنة بالصيانة الوقائية مضخة MTBF بنسبة 30-50 ٪.
الصيانة الوقائية (PM)وإدارة الدقةهي محورية للموثوقية A4VSG في آلات الممل نفق. بالمقارنة مع الإصلاحات التفاعلية ، يقلل PM المنهجي من حالات الفشل بنسبة> 40 ٪ والتوقف غير المخطط له بنسبة 60 ٪. استراتيجيات مصممة تمديد عمر المضخة مع تحسين اقتصاديات المشروع.
سلامة فيلم النفطتملي A4VSG احتكاك زوج طول العمر. تتيح مجموعات البيانات مثل "سعة تحميل فيلم الزيت في" في مضخات المكبس المحورية في ظل ظروف عابرة "الصيانة التنبؤية.
تقنيات مراقبة أفلام النفط:
مدد واحد لمشروع النفق الفواصل الزمنية لإصلاح A4VSG من 6000 إلى 8000 ساعة (35 ٪ وفورات في التكاليف) عن طريق محاذاة PM مع بيانات حالة الفيلم-نموذج لإدارة الأصول الهيدروليكية القائمة على البيانات.
أظهر مشروع نفق Sea Sheield Sea Suffer في Guangdong فعالية إدارة الدقة. إنه "دقيق ، دقيق ، شامل ، موحد"النهج يحسن كل جانب الصيانة.
عناصر إدارة الدقة الأساسية:
أمثلة التنفيذ:
إرشادات Rexroth وخبرة النفق في الإبلاغ بما يليجدول PM:
الجدول: خطة الصيانة الوقائية A4VSG
| مهمة | يوميًا | 500 ساعة | 2000 ساعة | 6000H |
| مستوى/حالة الزيت | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| فحص مرشح مدخل | ✓ | يستبدل | يستبدل | يستبدل |
| فحص درجة حرارة الإسكان | ✓ | اتجاه | فحص الأشعة تحت الحمراء | فحص الأشعة تحت الحمراء |
| الاهتزاز/الضوضاء تقييم | ✓ | FFT | FFT | قطر كامل |
| عزم الدوران | ✓ | ممتلىء | ممتلىء | ممتلىء |
| الكفاءة الحجمية | - | ✓ | ✓ | ✓ |
| تحمل التخليص | - | يدوي | مقياس الطلب | يستبدل |
| وظيفة الإزاحة | - | ✓ | مفصل | مفصل |
| ارتداء زوج الاحتكاك | - | - | تحليل الزيت | تفكيك |
| حالة ختم | - | مرئي | استبدال الحرجة | استبدال كامل |
أفضل الممارسات التشغيليةتمديد عمر المضخة أيضًا:
تقوم برامج Precision PM بتحسين عمر خدمة A4VSG بنسبة> 30 ٪ وتقليل الفشل بنسبة 50 ٪ - مما يؤدي إلى زيادة أداء آلة الدرع الموثوقة. يحدد هذا النهج المنهجي معايير إدارة المعدات الهيدروليكية الحديثة.
Rexroth A4VSGالمضخات المتغيرة للمكبس المحوري محوري لدرع أداء النظام الهيدروليكي للماكينة ، مما يؤثر بشكل مباشر على سلامة النفق وكفاءته. نتائج هذه الدراسة تسفر عن استنتاجات حرجة مع تحديد الابتكارات المستقبلية. تؤكد الأدلة أن تحليل الأخطاء العلمية والاستراتيجيات الوقائية يعزز بشكل كبير A4VSGمصداقيةومتانةفي ظروف النفق القاسية.
يكشف تحليل فشل A4VSG الشامل:
1تلوث السوائل يهيمن على الفشل: ~ 70 ٪ من أخطاء المضخة ترتبط بما يتجاوز نظافة ISO 4406 18/16/13 ، وخاصة ارتداء لوحة الموانئ وتوسيط الصمام. الحفاظ على نقاء النفط هو الوقاية الأكثر فعالية من حيث التكلفة.
2استقرار فيلم النفط أمر بالغ الأهمية: تظهر بيانات جامعة ووهان> 40 ٪ من تخفيضات سمك فيلم الزيت العابر تسبب ملامسة معدنية. تعمل القوام السطحي الأمثل على تحسين سعة تحميل الفيلم.
3تدمج درجة الحرارة أوضاع الفشل المتعددة: التسخين غير الطبيعي يعكس التآكل أو التسرب أو تدهور السوائل. تمكين خط الأساس يتيح الكشف المبكر.
4تقدم الصيانة الدقيقة العائد على الاستثمار: خفض مشروع بحر الصين الجنوبي في قوانغدونغ بنسبة 80 ٪ وتكاليف بنسبة 35 ٪ من خلال التقييم والقرارات القائمة على البيانات.
5الوقاية يتفوق على إصلاح: PM يمتد فترات إصلاح A4VSG بنسبة 30-50 ٪ مقابل الإصلاحات التفاعلية. تمثل الصيانة التنبؤية القائمة على الحالة المستقبل.
تشمل تطورات A4VSG المستقبلية لآلات الحمل الممل: ما يلي:
1أنظمة المراقبة الذكية: أجهزة استشعار درجة الحرارة/الضغط/الاهتزاز المتكاملة مع إنترنت الأشياء تتيح التشخيص في الوقت الفعلي. تظهر دراسات جامعة تشجيانغ تنبؤًا مسبقًا لمدة 48 ساعة لـ 80 ٪ من أخطاء المضخة.
2مواد متقدمة: الطلاء السيراميك والمركبات النانوية (على سبيل المثال ، Wintone Z63 لمقاطع الصمام) تعزيز مقاومة التآكل.
3التحكم في فيلم الزيت النشط: بناء على أبحاث مضخة مكبس الفضاء (المشروع U1737110) ، قد تتميز المضخات من الجيل التالي من القوام السطحي أو تعديل المجال الكهربائي لتثبيت الفيلم.
4التصاميم المحسنة للطاقة: منحنيات الكفاءة الخاصة بالواجب وضبط الاستجابة يمكن أن توفر طاقة 15-20 ٪.
5التوسع إعادة تصنيع: عمليات التجديد المعتمدة للكتل ، لوحات الموانئ ، وما إلى ذلك ، استعادة المضخات إلى 90 ٪ من الأداء بتكلفة 50 ٪.
أفضل الممارسات لمشغلي TBM:
1تنفيذ إدارة السوائل الشاملة: اختبار منتظم ، والترشيح الدقيق ، والتغييرات المجدولة. السوائل الممتازة حياة المضخة الثلاثية.
2تطوير فرق الصيانة المتخصصة: التدريب يقلل من التشخيص الخاطئ بنسبة 60 ٪ (لكل بيانات الصناعة).
3تجهيز مع أدوات التشخيص: عدادات الجسيمات ، وكاميرات الأشعة تحت الحمراء ، ومحللات الاهتزاز تتيح القرارات القائمة على البيانات.
4الاستفادة من الدعم الفني OEM: شريك مع Rexroth لقضايا معقدة والتحديثات.
5المشاركة في مشاركة المعرفة في الصناعة: تعلم من تجارب الأقران عبر الجمعيات والمنتديات.
نظرًا لأن الأنفاق تنمو أعمق وأطول وأكثر تعقيدًا ، تواجه الأنظمة الهيدروليكية للآلة الدرع المتطلبات المتصاعدة. مضخات المكبس المحوري rexroth A4VSG ، كمكونات الطاقة الأساسية ، تؤثر بشكل مباشر على قابلية المشروع. من خلال تحليل الفشل الصارم ، والصيانة العلمية ، والتقنيات الناشئة ، سيستمر أدائها في التقدم - مما يزيد من كفاءة البناء تحت الأرض الموثوق به في جميع أنحاء العالم.
