盾构机再制造实践与分析

盾构机再制造实践与分析

罗艳

中交天和机械设备制造有限公司 江苏省苏州市常熟市 215500

摘要：再制造是一个新的产业模式，是指将工程机械等设备进行专业化修复的再制造过程。通过采用先进的技术、工艺和现代生产管理模式，以达到与机械设备原有相同的质量和性能。本文基于盾构机再制造实践与分析展开论述。

关键词：盾构机；再制造；实践与分析

引言

再制造，是将废旧工程机械等设备进行专业化修复、改造的再制造过程。随着节能、减排、减耗、降本、增效和环保等理念，绿色制造理念已逐渐成为全球共识。发展再制造产业，不仅可以创造出循环经济发展新模式，推进机械工业的绿色和循环发展，同时可以将废旧资源中蕴含的价值得到最大限度的开发和利用，缓解资源短缺和资源浪费之间的矛盾，减少或降低失效和报废工业产品对环境的危害。目前我国的再制造业还处于初级阶段，为了让再制造产业持续健康发展，再制造业急需提高市场认可度和建立行业相关标准、体系及规范。

1盾构机再制造市场环境

目前越来越多的制造、施工企业意识到盾构机再制造的重要性，由整修、大修逐步向更系统化、专业化和技术含量更高的再制造迈进。

为适应国内盾构维修及盾构再制造市场需要，解决目前盾构在国内再次使用的可行性问题，开拓公司盾构维修及再制造市场，中国各大盾构机制造厂商和施工企业等相继开展和扩大再制造产业规模，并获得了国家工信部盾构机再制造相关资质。盾构机作为集光、电、机、液等于一体的大型地下施工专用设备，其中涉及的零部件更是涵盖各行各业，随着近年来再制造产业的深入发展，盾构机核心部件，如主轴承、减速机、液压件、电气设备等配套设备再制造行业均有了长足的发展与进步。其中以洛阳LYC轴承有限公司为代表的盾构机用主轴承再制造企业，通过多年的主轴承再制造经验和技术积累，成功研制了国内首台∅6m级以及首台∅11m级盾构机主轴承，填补了国内空白，打破国外垄断历史。

2盾构再制造的研究背景及重要性

2.1为了适应国家产业政策的要求，2010年5月，国家11个部委联合下发了《关于推进再制造产业发展的意见》，将再制造产业作为国家新的经济增长点予以培育，并且在“十三五”规划期间，将再制造列为国家重点发展产业。国家一系列政策表明，推动再制造产业发展，建设资源节约型社会，发展循环经济，已成为中国可持续发展的基本国策。

2.2综合利用资源，保护生态环境的需要，一般情况下，盾构机的设计寿命是掘进总里程10km（主轴承寿命设计≥10000h），但设备的其他零部件在正常使用维护下的寿命周期均大于产品总体寿命，再制造过程实现了废旧零部件的回收和再次利用，最大程度地保护生态环境，满足了对设备较高的产品功能需要，并且使盾构再制造具有客观的经济效益。

2.3企业自身生存与发展战略的需要，目前达到10km设计使用寿命的盾构机逐年增加，如何处理和利用好这些工程设备，成为影响企业总体发展的重要问题。

盾构再制造无疑是众多解决方式中经济效益和社会效益的最佳选择，其充分利用现有资源、技术和资金等优势，依靠技术进步，发挥企业的规模经济效益，为企业的发展壮大注入新的活力，使企业立于市场竞争的有利地位而得以长足生存和发展。

3整机机况评估技术

整机系统性检测评估一般分为静态整机评估、动态整机评估、设备调试验收评估、特定系统鉴定等四个主要部分。

3.1油液检测主要采集液压油箱液压油、主驱动齿轮箱齿轮油、螺旋输送机（土压盾构机）驱动齿轮箱齿轮油、主驱动减速箱齿轮油等油液，对其油液粘度、水分、污染度、机械杂质、元素含量及磨粒状况进行全面检测，通过与标准值和极限值对比分析，判断设备润滑状态和磨损状态。

3.2振动检测对主驱动电机及减速机、主轴承、主驱动泵及电机、推进泵及电机等旋转部件，针对各设备在运转过程中的振动时域和频域波形图对设备的运转状态进行波形分析，判断设备运行状态。

3.3整机性能检测通过盾构机原始参数及各部件参数，结合盾构机施工工况，制定盾构机整机性能参数表，通过振动测试仪、温度测试仪、厚度测试仪、内窥镜、温湿度计、油品快速检测仪、秒表等仪器设备诊断各系统现状，内容包括整机动作评估（主机及后配套设备运行状态功能检验、辅助设备旋转振动测试、液压泵及主驱动的机械振动测试），所有油品进行检测等，从专业角度全面分析设备机况。

3.4 特殊系统鉴定主要对外形尺寸、密封件老化和损坏、结构件磨损和变形等进行检测、修复和更换后满足设备性能要求。

4盾构再制造存在的问题

4.1技术研发投入不足、人才短缺。盾构再制造工作存在研发资金和人员投入不足,关键核心技术无法突破，人才短缺等问题，企业自主创新能力较弱，先进的设计理念和高科技成果难以有效转化为产品。

4.2再制造的质量控制体系尚未建立。由于再制造尚属新兴产业，缺乏相应的行业标准，企业在旧件检测、再制造修复等关键环节没有建立完善的质量控制体系，掣肘了行业的发展。

4.3旧件再制造率低。目前国内大部分盾构再制造企业主要还是采用换件法和尺寸修理法进行再制造，大量磨损的关键零部件无法自主修复，导致再制造产品的旧件再利用率低。

5我国盾构机再制造产业发展对策与措施

中国特色的再制造主要基于尺寸恢复和性能提升，并以先进的寿命评估技术、纳米表面工程和自动化表面工程技术为支撑。我国再制造工程专家、中国工程院院士徐滨士说：“再制造是以新的工艺、新的材料让旧的机器设备重新焕发生命活力，而重新制造出来的产品无论是性能还是质量都不亚于原先的新品。国内首台再制造盾构机将为国家制定相关行业标准和技术参数提供帮助。中国制造业升级和资源高效循环利用的缩影。2008年金融危机后，发达国家开始实施“再工业”战略，重塑制造业新的竞争优势。然而，在中国，“中国制造2025”已经推出。开始推进资源高效循环利用，大力发展再制造产业，实施高端再制造、智能再制造和在役再制造。目前，再制造对于完善高端装备产业链、发展绿色循环经济具有深远意义。

5.1完善政策法规，深化盾构机再制造试点示范

通过建立税收政策支持的恢复机构，建立中国特色资源立法体系，加大了对国防工业企业恢复的支持力度，由恢复服务机构支持，推动将恢复设施的产品纳入"国家工业和破坏资源"，并逐步提高恢复机构产品的税收或优惠；将工业加工领域的援助机构发展纳入国家经济发展和绿色生产资金。加快企业技能和再制造体系的重组，建立国防工业产品重组认证体系和产品识别体系，实施资产回收政策，销售资产回收产品，防止出现缺陷，影响生产产品的销售。与此同时，该试点项目将进一步深化，以便在重建国防工业试点项目方面发挥领导作用，推动发展援助机构恢复和工业设施建设试点项目。

5.2实施标准化管理

创建并有效落实标准化管理有助于提升盾构机维修保养质量。立足于盾构机施工情况形成标准化规章制度。在严格的制度指导下，约束各项操作行为，给管理工作提供指导。涉及的内容较多，诸如维修保养制度、定期管理检查制度、管理培训制度等。从盾构机的结构特点来看，其含有大量的附属油品，且在运行过程中对油品的需求量较大，因此要注重对油品质量的检测，给盾构机运行创设良好条件，并达到节约成本的效果。为了确保盾构机油品检测质量，在条件允许时尽可能选择经过国家认定的机构，提升所得检测结果的精确性，准确反映出油品理化指标，评定油品的真实品质。创建一套标准化管理机制，需覆盖至以下内容：持续提升盾构机维修人员技术水平，做好对此类技术人员的培训工作；在技术标准的指导下，完成各项维修保养作业。关于驱动电机等相关电机设备的管理工作，应注重润滑周期，选择合适的润滑油类型，控制好单次用量；在刀盘处安装螺栓等零部件时，为了确保安装质量，操作中可参考GB/T3632—2008《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》等相关规范。

5.3制定盾构机再制造标准和规范，完善市场监管机制和手段

建立统一的国防工业机构体系恢复行业标准，在全国各地用于建立企业、承包商、招聘和工业协会，加快制定新标准，如形状和损伤识别、重要技术、产品质量和生产管理标准，以确保恢复产品的质量特征不低于新的原型质量水平。研究如何开发系统，以扩大生产者对设施回收的责任和回收系统的强制执行，从而将返工的责任转移到产品设计中，考虑到可恢复性，并采用积极优化的材料、程序和制造技术，用于新产品的加工或再利用，从建立旧产品回收和再利用系统到生产资产回收,推进盾构机再制造产业链的形成。

结束语

盾构机是目前用于城市轨道交通、市政工程、铁路公路隧道等掘进的主要施工设备。随着我国城镇化和基础设施建设的快速发展，盾构机也面临着广阔的市场机会。近年来，我国在盾构机的国产化方面取得了长足的进展，如中交天和机械设备制造有限公司、中铁装备和铁建重工等企业，都可以完成独立设计及制造。但由于基础工业薄弱，我国盾构机在一些关键基础部件方面依然受制于国外。此外，由于不同工程对盾构机的要求不尽相同，使用寿命、各地区不同工程现状、企业之间信息不畅等问题，随着时间的推移，我国盾构机的闲置和超期服役问题也日益突出。推进盾构机的再制造，既可以不断提高制造技术水平，又可以广泛整合技术资源，对在用的盾构机进行改造、维修和保养，从而达到节约能源、物资和材料，并降低施工成本的目的。

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