1. 引言
随着我国基建的发展，隧道施工中TBM1的应用越来越广泛，而液压系统又是TBM的关键系统，其工作介质液压油为各自系统提供冷却、润滑、传递动力的功能，若液压油发生污染，将直接影响系统工作进而影响设备使用，TBM施工如图1所示：
近年来，TBM施工过程中，频繁发生大规模液压油污染问题，由于现场对设备不熟悉或对问题处理不及时，造成巨大的直接和间接经济损失。据统计常规单台TBM液压油含量约为5000~6000 L，经济成本7.5~9万元，油液污染处理一般需要更换3遍，直接损失22.5~27万元，处理周期5天，工地因误工、延期、支付工人工资等费用约合20万以上，因此单次系统污染造成损失可达120万元人民币以上，我国TBM目前保有量超200台，每年发生油液污染的概率为20%，总的经济损失超过4000万以上，某施工现场大规模液压油污染如图2所示：
Figure 2. Large amount of hydraulic oil on site
图2. 工地配置的大量液压油
因此快速排查和处理液压油污染问题，减少直接和间接损失具有重要意义。液压油污染主要分为乳化和清洁度不达标两种。其中乳化会加速液压油的氧化，降低液压油性能，使系统元件提前磨损或腐蚀；清洁度不达标会引起过滤系统的堵塞，液压油老化，液压元件磨损进而降低效率。
2. 液压油污染处理步骤
采样油液先进行目测，若油品存在明显乳化、变黑、杂质多等异常污染情况，可直接换油或进行其它处理。具体的液压油检测和处理步骤如图3所示：
Figure 3. Large amount of hydraulic oil on site
图3. 工地配置的大量液压油
3. 液压油检测
3.1. 采样
参考GB/T 17489中第4.1/4.2条，采样操作如表1所示：
Table 1. Sample location and description
表1. 采样位置与说明
备注：避免在系统未运行、油液不流动、不循环的死区采样，避免在油管末端和立管中采样。
3.2. 液压油换油指标与分析
1) 参考NB/SH/T 0599-2013换油标准第3.1条，如表2所示：
Table 2. Hydraulic oil change index
表2. 液压油换油指标
2) 指标分析
a) 运动粘度、水分、酸值、清洁度为油品关键指标，每月检测一次。
b) 运动粘度、酸值为油品的不可逆理化指标，超限需及时换油。
c) 水分、清洁度为油品的污染度指标，影响系统润滑、元件和油液寿命，但在油品理化指未超标的情况下，可以采取专业的除水、过滤等相应维护措施继续使用。
d) 元素分析指标分三类，第一类为磨损元素(金属等)，反应设备、元件磨损情况；第二类为污染元素(硅钙等)，反应油液进泥沙污染情况；第三类为添加剂元素(磷锌等)，反应油液添加剂的消耗程度 [1]。
4. 液压油污染处理
液压油污染必须先确定问题根源并解决，然后再进行处理。
4.1. 液压油乳化处理
1) 排查乳化源
a) 水冷器击穿导致乳化，原因如表3所示：
Table 3. Water cooler inspection items
表3. 水冷器击穿检查项目
b) 油箱进水导致乳化，原因如下：
冲洗设备时，冲洗水进入油箱。或隧洞内水分大，油箱液位频繁升降从呼吸帽吸入潮湿空气，累积导致乳化。
c) 密封结构失效导致乳化，原因如下：
中心回转、泄露腔密封失效进水。
d) 人为误加导致乳化，原因如下：
将水、水玻璃等误加入油箱，进而导致乳化 [2]。
2) 乳化油处理
a) 在线真空脱水
此处理工艺目前在TBM隧道施工行业应用并不广泛，但前景广阔，具有处理效率快、无需油液冲洗等特点，对于理化指标未超限的油液特别适用，可以直接降低污染油处理成本并提高效率优势明显，其处理工艺如下：
在泵站油箱处接入真空滤油机设备在线脱水，避免死区。
脱水过程中间隔运行各个系统，将泵、阀、过滤器、马达、油缸、管路中的乳化油冲回油箱脱水。
一直循环脱水，直到水分指标满足要求为止。
真空滤油机2工作原理为：将液压油加热到70℃左右，在此温度范围内不会造成液压油的老化，同时提高真空罐内的真空度，使水分汽化，进而达到脱水目的 [3]，真空滤油机设备见图4所示。
滤油机的真空度设定与油温相关，需满足水份在此温度下的汽化条件，具体参照表4所示：
Table 4. Water vaporization conditions
表4. 水在特定温度下的汽化真空度条件
b) 直接换油
此处理工艺主要用于理化指标超限，无法复原的污染油处理，必须将旧油进行置换，其处理工艺如下表5：
➢ 将油箱、泵、阀、过滤器、马达、油缸、管路中的油液排出。
➢ 清洗油箱、泵、过滤器、马达、油缸、管路，清洗方式如表5所示：
Table 5. Cleaning condition of hydraulic system
表5. 液压系统清洗方式
➢ 加入新油，运行各个系统，用新油冲洗所有液压管路和元件。
➢ 进行水分检测，若超标则继续上一个循环，若正常则开始使用。
4.2. 清洁度超标处理
1) 排查乳化源
a) 元件磨损，检查项目如表6所示：
Table 6. Component wear inspection items
表6. 元件磨损检查项目
b) 过滤器失效
若液压系统污染度高且无法控制，则说明整套过滤系统已失效，需要更换吸油、出油、回油、泄油过滤器滤芯。
c) 空滤器失效
多粉尘施工现场空滤器损坏或缺失，粉尘直接进入油箱污染油液。
d) 机械原因
机械结构本身磨损或者存在泄露缝隙等，导致污染物进入。
2) 污染油处理
a) 在线过滤
➢ 首先更换磨损的元件。
➢ 更换整套过滤系统滤芯。
➢ 运行泵站上的独立过滤系统开始过滤。
➢ 过滤过程中间隔运行各个系统，将泵、阀、过滤器、马达、油缸、管路中的污染油冲回油箱过滤。
➢ 直到清洁度指标满足要求为止。
备注：也可在泵站油箱处接入专门的外置过滤设备处理。
b) 直接换油
➢ 将油箱、泵、过滤器、马达、油缸、管路中的油液排出。
➢ 清洗油箱、泵、过滤器、马达、油缸、管路，参考乳化油处理。
➢ 加入新油，运行各个系统，用新油冲洗所有液压管路和元件。
➢ 进行清洁度检测，若超标则继续上一个循环，若正常则开始使用。
5. 结语
本论文是在分析TBM液压系统冷却原理的基础上，并总结近年来工地液压油污染的实际案例，设计的液压油污染处理工艺具有较强的针对性和操作性，根据论文中的参考标准、分析步骤和处理方式可以快速解决工地液压油污染问题，进而降低损失，同时在传统污染油处理的基础上，将真空脱水的在线处理方式引入到TBM的施工中来，对传统的油液处理工艺提出了革新，具有很高的理论意义和实用价值。
NOTES
1全断面隧道掘进机，在中国，将用于岩石地层的简称为(狭义) TBM (硬岩TBM)，用于软土地层的称为(狭义)盾构机。
2利用真空条件下水汽化的原理除水的设备。