一、案例背景
2020年3月，某城市地鐵在建一期工程現場，一臺正在進行掘進作業的盾構機主控室主軸承潤滑系統齒輪油壓力過高、齒輪油溫度過高的現象，現場停機檢查后發現，主軸承潤滑系統疑似受到潤滑脂污染。
盾構機主軸承潤滑油受到潤滑脂污染，就意味著密封系統的失效，嚴重時可能導致泥水及渣土等進入主軸承潤滑系統，使得潤滑失效，最終導致主軸承異常磨損，給盾構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，對后續整個維修周期、費用、影響等產生決定性的影響。客戶立即送檢測了主軸承潤滑系統的新油、故障油、主軸承EP2密封脂、主軸承HBW密封脂四個樣品，委托廣研檢測對樣品進行相關檢測，以評估盾構機主軸承密封的損壞程度。
盾構機及主軸承
客戶送檢的現場油脂
二、檢測分析
廣研檢測及時對客戶送檢的樣品進行檢測，檢測結果顯示：
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、密封狀態評估
圖中所示為其刀盤驅動系統的密封結構。該盾構機由內外兩層密封結構組成，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之間形成的油脂腔采用黏度較大的HBW進行密封和潤滑，將土艙內泥水與主驅動內部密封腔隔離；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。內密封采用雙唇形密封，將主軸承與隧道內的空氣隔離，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
基于該盾構機主軸承的密封結構，結合檢測數據分析判斷可知：
（1）盾構機主軸承齒輪油受到EP2密封脂的污染，EP2有兩個來源，一是內密封填充脂，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。從檢測數據上看，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，未出現損壞情況。
四、現場反饋
現場工程師依據檢測報告，對泄露油箱進行了檢查，未發現異常，說明盾構機的外密封良好，作業過程中泥漿水與渣土依然可以被有效地隔離在潤滑系統外。潤滑油中的EP2潤滑脂來源于內密封填充脂，其含量較少，說明內密封存在輕微磨損。
因盾構施工是地下作業，現場維修或更換密封系統非常困難，現場綜合考慮后，未更換內密封，但對潤滑系統進行了換油處理。此外現場制定了完善的主驅動密封狀態監測方案，對油脂注入量、油溫、泄漏進行實時監測，同時定期進行油樣分析，對軸承及密封件的磨損狀態進行嚴密監控，并適時換油。在這種保守的維護方式下，該盾構機又繼續運行了三個月，至今運行狀態依然正常，不僅有效的降低了維護費用，更重要的是保障了施工工期，使得施工過程得以順利進行。
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