Các Bộ Phận Hao Mòn Phổ Biến Nhất Trong Máy Khiên Là Gì

Công nghệ đào hầm bằng khiên đã cách mạng hóa các dự án xây dựng ngầm trên toàn thế giới, cho phép đào hầm hiệu quả cho các hệ thống metro, đường cao tốc và hạ tầng kỹ thuật. Tuy nhiên, môi trường vận hành khắc nghiệt của máy khiên khiến nhiều bộ phận phải chịu mài mòn nghiêm trọng, làm cho việc xác định và quản lý các chi tiết bị mài mòn trở nên cực kỳ quan trọng đối với thành công của dự án. Việc hiểu rõ những bộ phận nào cần được thay thế và bảo trì định kỳ là yếu tố thiết yếu đối với các chuyên gia xây dựng hầm để giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động, kiểm soát chi phí và đảm bảo an toàn trong suốt quá trình đào.

Các Bộ Phận Cắt Chính

Đầu Cắt và Dao Cắt Đĩa

Đầu cắt là bộ phận mài mòn quan trọng nhất trong bất kỳ máy hầm khiên nào, trực tiếp tiếp xúc với mặt đào và chịu phần lớn lực cắt. Các con lăn cắt, được lắp trên đầu cắt, liên tục tiếp xúc với các lớp đá và đất, dẫn đến các mẫu mài mòn có thể dự đoán được, đòi hỏi phải thay thế theo hệ thống. Tốc độ mài mòn của các bộ phận này phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện địa chất, với các lớp đá cứng làm tăng tốc độ suy giảm đáng kể so với điều kiện đất mềm.

Các con lăn cắt hiện đại sử dụng công nghệ luyện kim tiên tiến và quá trình xử lý nhiệt để kéo dài tuổi thọ hoạt động, nhưng ngay cả những thiết kế bền nhất cũng cần được thay thế sau khi đào được một khoảng cách nhất định. Các hệ thống giám sát hiện nay theo dõi hiệu suất của từng con lăn cắt riêng lẻ, cho phép người vận hành lên lịch thay thế dựa trên mức độ mài mòn thực tế thay vì các khoảng thời gian ước tính. Phương pháp chính xác trong quản lý con lăn cắt này đã trở thành nền tảng then chốt của các hoạt động đào hầm hiệu quả.

Dụng cụ cắt ngoại vi

Ngoài các bộ cắt đĩa chính, máy khiên còn sử dụng nhiều loại dụng cụ cắt ngoại vi nhằm xử lý các thách thức đào hầm cụ thể. Các dụng cụ này bao gồm bộ cắt sao chép để duy trì đường kính hầm, các càng gạt mặt đầu để quản lý vật liệu, và các công cụ chuyên dụng để xử lý điều kiện đất hỗn hợp. Mỗi loại dụng cụ chịu các kiểu mài mòn khác nhau tùy theo chức năng và vị trí trong hệ thống cắt.

Tần suất thay thế các dụng cụ cắt ngoại vi thay đổi đáng kể tùy theo điều kiện đất và các thông số vận hành. Đất có tính mài mòn cao có thể làm mòn nhanh các dụng cụ gạt, trong khi đá nứt nẻ mạnh có thể làm hư hại bộ cắt sao chép do tải va đập. Các chương trình bảo trì hiệu quả sẽ tính đến những biến động này bằng cách duy trì lượng dự trữ phụ tùng phù hợp và áp dụng chiến lược thay thế dựa trên tình trạng thực tế.

Hệ thống làm kín và bảo vệ

Con dấu bạc chính

Hệ thống ổ đỡ chính hỗ trợ chuyển động quay của đầu cắt yêu cầu các bố trí làm kín tinh vi để ngăn ngừa sự xâm nhập của tạp chất và duy trì độ tin cậy của hệ thống bôi trơn. Những phớt làm kín này hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, tiếp xúc với các hạt mài mòn, áp suất cao và sự biến đổi nhiệt độ, những yếu tố này dần làm suy giảm hiệu quả của chúng. Việc kiểm tra định kỳ và thay thế phớt ổ đỡ chính sẽ ngăn ngừa sự cố hỏng hóc tốn kém có thể làm đình trệ hoạt động đào hầm trong thời gian dài.

Các thiết kế phớt làm kín tiên tiến hiện nay tích hợp hệ thống rào cản đa lớp và khả năng giám sát tình trạng, cung cấp cảnh báo sớm về sự suy giảm hiệu suất của phớt. Tuy nhiên, ngay cả với những cải tiến này, máy chắn các bộ phận hao mòn trong hệ thống làm kín yêu cầu được thay thế định kỳ để duy trì độ tin cậy vận hành. Chi phí thay thế gioăng phớt là rất nhỏ so với những hậu quả tiềm tàng do sự cố gioăng phớt và hư hỏng vòng bi tiếp theo sau đó.

Phớt áp lực buồng

Các máy khoan hầm cân bằng áp suất phụ thuộc vào các hệ thống làm kín tinh vi để duy trì áp suất buồng và ngăn ngừa nguy cơ nước ngầm xâm nhập hoặc mất áp suất. Những bộ làm kín này phải thích ứng với chuyển động quay của đầu cắt trong khi vẫn duy trì chênh lệch áp suất có thể vượt quá vài bar. Môi trường hoạt động khắc nghiệt khiến các bộ làm kín này phải chịu uốn cong liên tục, mài mòn và tiếp xúc hóa chất từ nước ngầm và các tác nhân điều hòa.

Các con dấu buồng hiện đại tích hợp các phần tử làm kín dự phòng và các hệ thống giám sát theo dõi hiệu suất làm kín trong thời gian thực. Mặc dù có những tiến bộ này, việc thay thế con dấu vẫn là một hoạt động bảo trì định kỳ đòi hỏi phải lập kế hoạch cẩn thận để giảm thiểu gián đoạn đối với tiến độ đào hầm. Việc hiểu rõ các mẫu mòn của con dấu giúp các đội dự án tối ưu hóa khoảng thời gian thay thế và quản lý hàng tồn kho phụ tùng thay thế một cách phù hợp.

Bộ phận Xử lý Vật liệu

Các thành phần băng tải trục vít

Hệ thống băng tải trục vít chịu trách nhiệm vận chuyển vật liệu đào bới gặp phải hiện tượng mài mòn đáng kể do tính chất mài mòn của các hạt đất và đá. Các cánh trục vít, có nhiệm vụ di chuyển vật liệu từ buồng đào lên bề mặt, dần bị mài mòn do tiếp xúc liên tục với các vật liệu mài mòn. Hiện tượng này đặc biệt rõ rệt khi khoan hầm qua các lớp đất cát hoặc sỏi, vốn hoạt động như các hợp chất mài mòn trên bề mặt thép.

Việc thay thế cánh trục vít yêu cầu phải lên lịch cẩn thận để giảm thiểu ảnh hưởng đến tốc độ sản xuất, vì hệ thống băng tải rất quan trọng trong việc duy trì áp lực mặt cắt và ngăn ngừa sụt lún mặt đất. Các vật liệu và lớp phủ chống mài mòn tiên tiến đã kéo dài tuổi thọ cánh trục một cách đáng kể, nhưng việc thay thế định kỳ vẫn cần thiết để đảm bảo hoạt động liên tục. Việc theo dõi các mẫu mài mòn giúp tối ưu hóa thời điểm thay thế và phát hiện cơ hội cải tiến vật liệu.

Các thành phần hệ thống xử lý vật liệu đào

Ngoài băng tải xoắn, các bộ phận khác trong hệ thống xử lý vật liệu cũng chịu mài mòn và cần được chú ý. Những bộ phận này bao gồm van đóng mở, máng dẫn và cơ chế chuyển tiếp, có nhiệm vụ dẫn vật liệu đào ra qua máy khoan hầm. Mài mòn do ma sát, hư hỏng do va đập và ăn mòn đều góp phần làm suy giảm các bộ phận, điều này cần được quản lý thông qua các chương trình thay thế định kỳ.

Tốc độ mài mòn của các bộ phận xử lý đất đá thải thay đổi đáng kể tùy theo đặc tính đất và phương pháp vận hành. Đất sét dính có thể gây tích tụ, dẫn đến mài mòn cơ học và tắc nghẽn, trong khi điều kiện nhiều đá có thể gây hư hỏng do va đập lên máng chuyển và cơ cấu van. Các chiến lược bảo trì hiệu quả sẽ tính đến những biến động này bằng cách điều chỉnh khoảng thời gian thay thế phù hợp với điều kiện vận hành thực tế thay vì áp dụng lịch trình cố định.

Các Bộ Phận Truyền Động và Di Chuyển

Con Dấu Xi Lanh Đẩy

Các xi-lanh thủy lực tạo lực đẩy để đẩy máy khoan hầm về phía trước hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, với các gioăng phớt chịu áp suất cao, bị nhiễm bẩn và vận hành liên tục. Những phớt này ngăn rò rỉ dầu thủy lực đồng thời duy trì sự kiểm soát lực chính xác cần thiết cho các hoạt động đào hầm an toàn. Việc suy giảm chất lượng phớt có thể dẫn đến giảm khả năng tạo lực đẩy, làm nhiễm bẩn đất xung quanh và gây ra các nguy cơ mất an toàn.

Thiết kế xi-lanh tạo lực đẩy hiện đại tích hợp các vật liệu và cấu hình phớt tiên tiến giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ so với các hệ thống trước đây. Tuy nhiên, môi trường vận hành khắt khe vẫn đòi hỏi phải thay thế phớt định kỳ để đảm bảo độ tin cậy của hệ thống. Các hệ thống giám sát tình trạng hiện nay theo dõi hiệu suất của xi-lanh và đưa ra cảnh báo sớm về sự suy giảm phớt, cho phép lên lịch bảo trì chủ động.

Các thành phần khớp nối linh hoạt

Các máy khoan hầm sử dụng các khớp nối điều chỉnh để di chuyển theo các đường cong và duy trì sự căn chỉnh với tuyến hầm đã thiết kế. Những khớp nối này bao gồm nhiều bộ phận mài mòn như bạc đạn, gioăng phớt và bề mặt ổ trục, chịu tải trọng và chuyển động liên tục. Tốc độ mài mòn của các bộ phận khớp nối phụ thuộc rất nhiều vào yêu cầu căn chỉnh tuyến hầm và tần suất điều chỉnh hướng trong quá trình đào.

Việc thay thế các bộ phận khớp nối đòi hỏi phải phối hợp cẩn thận với các hoạt động đào hầm, vì các hệ thống này rất quan trọng để duy trì hình học hầm. Các thiết kế khớp nối hiện đại hiện nay tích hợp vật liệu tự bôi trơn và bố trí gioăng phớt được cải thiện nhằm kéo dài tuổi thọ hoạt động. Tuy nhiên, việc kiểm tra định kỳ và thay thế các bộ phận mài mòn vẫn là yếu tố thiết yếu để đảm bảo hiệu suất điều khiển lái tin cậy và chất lượng hầm.

Chiến lược Giám sát và Tối ưu hóa

Bảo trì theo Tình trạng

Các máy khoan hiện đại được trang bị hệ thống giám sát toàn diện theo dõi hiệu suất và tình trạng của các bộ phận mài mòn quan trọng trong thời gian thực. Các hệ thống này đo lường các thông số như rung động, nhiệt độ, áp suất và mô-men xoắn để phát hiện các sự cố đang phát sinh trước khi các bộ phận bị hỏng. Các chiến lược bảo trì dựa trên điều kiện sử dụng dữ liệu này để tối ưu hóa khoảng thời gian thay thế và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động không cần thiết.

Việc triển khai giám sát điều kiện đã chuyển đổi công tác quản lý phụ tùng hao mòn từ phương pháp bảo trì phản ứng sang tiếp cận bảo trì dự đoán. Sự thay đổi này cho phép các đội dự án lên lịch thay thế trong các khoảng thời gian bảo trì đã lên kế hoạch, thay vì phải xử lý các sự cố bất ngờ. Kết quả là nâng cao hiệu quả dự án, giảm chi phí và cải thiện an toàn nhờ độ tin cậy tốt hơn của các bộ phận.

Quản lý phụ tùng thay thế

Việc quản lý hiệu quả hàng tồn kho phụ tùng thay thế là yếu tố then chốt để duy trì khả năng sẵn sàng của máy khoan hầm và kiểm soát chi phí dự án. Giá trị cao và thời gian chờ đợi dài đối với nhiều bộ phận hao mòn của máy khoan hầm đòi hỏi phải lập kế hoạch cẩn thận nhằm đảm bảo nguồn cung cấp đầy đủ mà không làm tăng chi phí lưu kho quá mức. Các hệ thống quản lý tồn kho hiện đại hiện nay sử dụng dữ liệu tỷ lệ mài mòn và lịch trình sản xuất để tối ưu hóa việc đặt hàng và lưu trữ phụ tùng thay thế.

Sự cách trở về địa lý của nhiều dự án đào hầm làm tăng độ phức tạp trong quản lý phụ tùng thay thế, vì việc giao hàng khẩn cấp có thể không khả thi hoặc quá tốn kém. Các dự án thành công duy trì lượng tồn kho chiến lược các phụ tùng thay thế dựa trên phân tích thống kê tỷ lệ hỏng hóc của các bộ phận và yêu cầu vận hành. Cách tiếp cận này cân bằng giữa chi phí tồn kho và rủi ro chậm trễ dự án do thiếu hụt phụ tùng.

Câu hỏi thường gặp

Các đầu cắt đĩa nên được thay thế bao lâu một lần trong quá trình thi công khoan hầm bằng máy khoan hầm?

Khoảng thời gian thay thế đầu cắt đĩa phụ thuộc vào điều kiện địa chất, với phạm vi điển hình từ 200 đến 2000 mét đào mỗi đầu cắt trong điều kiện đá. Đất mềm hơn có thể cho phép khoảng cách thay thế dài hơn, trong khi các lớp đất đá mài mòn cao đòi hỏi tần suất thay thế thường xuyên hơn. Các hệ thống giám sát hiện đại theo dõi hiệu suất của từng đầu cắt để tối ưu hóa thời điểm thay thế dựa trên mức độ mài mòn thực tế thay vì theo khoảng thời gian cố định.

Những yếu tố nào ảnh hưởng đến tốc độ mài mòn hệ thống làm kín của máy khoan hầm?

Tốc độ mài mòn của phớt làm kín bị ảnh hưởng bởi thành phần hóa học của nước ngầm, hàm lượng hạt mài mòn, áp lực vận hành và điều kiện nhiệt độ. Áp lực nước ngầm cao và đất có tính mài mòn mạnh sẽ làm tăng tốc độ xuống cấp của phớt, trong khi các tác nhân làm cải thiện đất và quy trình vận hành phù hợp có thể kéo dài tuổi thọ phớt. Việc theo dõi định kỳ các chỉ số hiệu suất phớt giúp xác định thời điểm thay thế tối ưu.

Các nhà thầu thi công hầm có thể giảm chi phí phụ tùng mài mòn như thế nào mà không làm ảnh hưởng đến an toàn?

Các chiến lược tối ưu hóa chi phí bao gồm việc triển khai các chương trình bảo trì dựa trên điều kiện, sử dụng vật liệu và lớp phủ tiên tiến, tối ưu hóa các thông số vận hành và duy trì nguồn dự trữ phụ tùng thay thế chiến lược. Việc thường xuyên đào tạo nhân viên bảo trì và đầu tư vào các hệ thống giám sát có thể giảm đáng kể tổng chi phí phụ tùng mài mòn trong khi vẫn đảm bảo các tiêu chuẩn an toàn trong suốt dự án.

Khảo sát địa chất đóng vai trò gì trong kế hoạch phụ tùng mài mòn

Khảo sát địa chất toàn diện cho phép dự đoán chính xác tốc độ mài mòn và tuổi thọ của các bộ phận, từ đó lập kế hoạch phụ tùng thay thế và phân bổ ngân sách một cách chính xác hơn. Việc hiểu rõ điều kiện nền đất giúp lựa chọn đúng công cụ cắt phù hợp, tối ưu cấu hình máy móc và thiết lập lịch thay thế thực tế, phù hợp với tiến độ dự án và các ràng buộc về ngân sách.