TBM供水系统制造过程中问题及解决方案
摘要：TBM供水系统在整套设备中有6大作用：刀盘刀具降温除尘、主驱动轴承密封冲洗、主驱动电机的冷却、液压系统冷却、VFD水系统冷却、整套设备的冲洗。

整个系统虽然简单，但是比较庞大，在制造过程存在很多问题，针对这些具体问题现场解决。

并为以后的制造奠定基础。

关键字：TBM 水系统原理
一、TBM供水系统简述
TBM供水系统在整套设备中有6大作用：刀盘刀具降温除尘、主驱动轴承密封冲洗、主驱动电机的冷却、液压系统冷却、VFD水系统冷却、整套设备的冲洗。

1、刀盘刀具降温除尘。

刀具是安装在刀盘上，刀盘掘进时，刀具和岩石挤压摩擦，会产生大量的热量和粉尘，刀具过热会加剧刀具的磨损，刀具的降温除尘是通过安装在刀盘前部的10个喷头不断地喷出雾状水来实现的。

刀盘管路制作在刀盘的钢结构中，通过位于中心的旋转接头来分配，通断靠一个二位四通电磁阀WSV16-2来实现。

流量靠闸阀WGV36-9来控制。

2、主驱动轴承密封冲洗。

刀盘运转时产生的粉尘在主轴承旋转时有可能通过密封进入轴承腔中，轴承密封结构为内圈和外圈各有三层密封，前两层密封主要是压力油和密封圈来密封，最外层密封为水冲洗和密封圈密封，水冲洗能把进入密封中的粉尘冲出密封外部，使密封位置保持清洁。

密封冲洗通过转接座上的孔进入最
后一层密封，通断靠一个二位四通电磁阀WSV16-1来实现。

流量靠两个闸阀WGV35-29 WGV35-30和两个流量计来控制。

3、液压系统冷却。

液压系统在工作时，由于负载很大，油温会快速升高，油温过高会引起液压系统效率下降，严重时可能导致整个液压系统失效。

液压系统的降温是通过安装在液压系统回油路上的热交换器来实现的，换热器中有冷却水流过，进行热交换，降低液压油的温度。

经过液压热交换器的水再提供给刀盘喷水和密封冲洗。

4、主驱动电机的冷却。

主驱动电机是驱动刀盘的动力来源，发热高，主驱动电机为水冷电机，对水的流量和压力都有要求。

冷却水通断通过二位四通电磁阀WSV17-2来控制，当主驱动电机工作时电磁阀（WSV17-2）充电，打开冷却水通路，主驱动电机关闭后将放电5min，继续对电机冷却。

压力靠减压阀PCV18-1控制，减压后的压力为5BAR，流量是通过安装在每个电机上的单个闸阀、单个流量计和一个总的流量开关WFS27-1来控制。

流量开关（WFS27-1）最低流量设置成150LPM。

流量过低会导致主驱动电机冷却水不足，将会在操作控制台产生报警。

5、VFD水系统冷却。

VFD有专用的一套水冷却系统，供水系统的水对其只起到二次冷却的作用。

流量控制是通过安装在VFD水冷系统热交换器前的闸阀和流量开关WFS27-4来控制。

流量开关（FS27-4）最低流量设置成80LPM。

流量过低将会在操作控制台产生报警信号。

6、整套设备的冲洗。

TBM运行时，在洞内会产生大量粉尘和碎石，这些粉尘和碎石长期积累在设备上，不利于工作和设备运行，在设备上设置冲洗，可以很容易的清除这些杂物。

然后通过排水系统排出至洞外。

TBM供水系统的压力设置为7BAR，由于此系统为半开式水系统，水系统中的水不断消耗，需要隧道供水，隧道供水根据使用情况不断地供水给水箱，隧道供水压力为3BAR，最大供水能力1200LPM，最高供水温度20℃。

给水箱提供水是通过液位浮球控制阀来控制。

水箱中的高位开关（LS9-2）在水系统开动时启动水泵电机M44和M45。

对整个系统供水。

水箱中的低位开关（LS9-1）在水系统开动时停止水泵电机M44和M45。

防止水泵空转，对水泵进行保护。

当水箱温度达到35℃时，安装在水箱上的温度开关（TS6-1）触发并在操作控制台产生报警。

停止主驱动电机。

二、制造过程中的问题及解决方案
1、管路的选用及连接
考虑到TBM布管的空间和布管后的外观，整个供水系统主要使用的是镀锌管和一层钢丝软管。

基本结构有两种：钢管和软管的连接，软管和软管的连接。

钢管和软管的连接---在镀锌管两侧攻PT螺纹，拧上一个外接，在外接上接一插芯。

在台车空间位置较大处布置镀锌管，台车之间的管路连接通过软管，插芯插入软管，用管箍固定。

软管和软管的连接---连接桥及主机处由于空间较小不规则，全部使用软管连接，软管与软管的连接开始时使用插芯管箍连接，使用效果不佳，连接紧固麻烦，易漏难于维修。

后选用扣压接头锥面密封连接，效果很好，维修方便。

软管的长度控制在20-30m，过
长不易装配，过短使用接头太多。

2、管路的密封的问题
供水系统中管路密封主要问题在于自己在镀锌管上攻的PT螺纹的连接，自制螺纹存在不够标准的问题。

PT螺纹密封最初采用密封胶带来密封，密封效果不佳。

后采用乐泰密封胶来密封，密封效果也很差。

针对此问题做了4组对比试验，试验使用12根自制PT螺纹镀锌管，分别用密封胶带、乐泰密封胶、麻绳、麻绳加密封胶各密封3根，用试压泵加压，压力7BAR，保压5min。

试验结果为麻绳加密封胶的密封效果最好，麻绳使用时必须搓成细丝，但把麻绳搓成细丝较麻烦，且密封胶的用量也很大，不宜采用。

通过查询，发现有类似麻绳加密封胶的密封介质---管路魔绳。

在实际使用时，管路魔绳的密封效果很好，调试时个别接头有渗漏情况，处理后，在使用压力下基本不漏。

3、接头问题
整台TBM供水系统的阀类由罗宾斯提供，连接件由我公司提供。

在供水系统有些位置必须使用SAE、JIC、NPT等美制接头。

这些接头由我公司的外协厂家制作。

但由于国内厂家不熟悉美制标准，许多接头都做错，比如SAE-08是1/2英寸的接头，其1/2表示的是管子的通径，并非表示的是接头螺纹的大小，接头螺纹应为3/4-UN。

外协厂家第一次做过来的SAE-08接头其螺纹直径为1/2-UN，导致无法连接。

又如NPT1-1/4的接头，罗宾斯图纸上标注NPT1-1/4-13.7，其中13.7表示的是螺纹的基准距离加装配余量的尺寸，并非螺纹的实际攻丝深度，攻丝深度应为27mm。

外协厂家制作接头NPT1-1/4-13.7螺纹孔的攻丝深度为13.7mm，螺纹孔最大处直径未达
到基准直径，导致接头无法拧入。

针对外协厂家对标准不熟悉的问题，我们在下通知时，明确注明相关工艺尺寸。

解决了外协厂家对图纸理解错误的问题。

4、现场管路更改
在西秦岭工地，由于现场需要，供水系统的管路经过多次更改。

但对于已经定型的布管格局来说会造成管路的凌乱交叉，不好布管。

使用分配阀可以有效的解决这一问题，但分配阀需要较长的制作和运输时间，根据现场进度，已经没有时间去制作分配阀。

在这两难境地，发现现场有很多液压封管拆下的堵头，这些堵头的螺纹也和供水系统软管扣压接头的螺纹形式匹配，于是把这些堵头钻穿，焊接在圆周上钻过孔的300-500mm长的两寸镀锌管上，镀锌管两端焊接锥面密封的接头，做成一个简易的分配阀。

通过自制阀的应用，现场管路更改容易很多。

5、温控排水的改造
供水系统很多的一部分功能为冷却，给主驱动电机和VFD水系统冷却后的水流回水箱，如果没有使用设备冲洗的功能，水箱中的水无法大量排出，无法补充新鲜水，水箱温度会很快的上升到35℃以上，温度开关作用，操作控制台就会提示报警，停止主驱动电机运转。

针对这一问题，在水箱上加装了2套温控排水电磁阀，它主要是由测温杆和电磁阀组成，测温杆安装在水箱里面，电磁阀安装在水箱外侧的底部，当水温超过温控电磁阀的设定值时，电磁阀打开开始排水，水箱水位下降，新鲜水通过安装在水箱里的浮球控制阀注入水箱，达到降低水温的目的。

这套系统的测温杆最初安装在水箱侧面的中间部位，电磁阀安装在水箱侧面中间的下部，原理上没有问题，
但在实际应用中水温降低的不是很显著，经分析：供水系统的回水在水箱的后部下面，浮球控制阀提供的新鲜水在水箱的后部上面，而电磁阀因温控排出的水是冷水和热水的混合，所以水温下降不显著。

把电磁阀安装到水箱后部，排出的水位热水，有效的解决了这一问题。

TBM供水系统在整台设备中有着重要的作用。

虽然整个供水系统原理简单，但其管路较长且复杂，所以在制造过程中出现问题较多。

这些问题的分析和解决，在EPB上也得到了应用。

为以后的生产积累了宝贵的经验。

高旭东
2011-5-17 高考是我们人生中重要的阶段，我们要学会给高三的自己加油打气。