Felanalys på hydrauliska borriggar: orsaker, förebyggande åtgärder och underhållsmetoder
Felanalys på hydrauliska borriggar: orsaker, förebyggande åtgärder och underhållsmetoder
Hydrauliska borriggar är viktig utrustning för tunnelgrävning, gruvutveckling och bergborrningsprojekt. Dessa maskiner, även kallade borrjumbos eller bergborrningsriggar, kombinerar hydrauliska, pneumatiska, elektriska, vatten- och styrsystem. Denna integration gör dem mycket produktiva, men det innebär också att ett fel i ett delsystem kan påverka prestandan hos ett annat.
Ett tillförlitligt underhållsprogram måste därför se bortom en enda hydraulisk komponent. Fel på hydrauliska borriggar kan bero på ursprungliga konstruktionsbegränsningar, felaktiga driftsprocedurer, dålig vattenkvalitet, trasiga övervakningsinstrument, blockerade filter, elektriska problem, olämplig olja, slangar av låg kvalitet eller kontaminering som uppstår under underhåll.
Den här artikeln beskriver vanliga felkategorier och praktiska förebyggande åtgärder för borriggars hydraulsystem.
Tre huvudsakliga källor till hydrauliska fel
Hydrauliska fel i en borrigg kan grupperas i tre breda kategorier:
Tidiga eller designrelaterade fel
Drift- och underhållsrelaterade fel
Fel orsakade av olämplig hydraulolja, slangar eller föroreningar
Synliga symtom kan inkludera instabil rörelse, kontrollförlust, oljeläckage, spruckna slangar, dålig borrprestanda, onormalt verktygsslitage och hög hydrauloljetemperatur. Att identifiera den bakomliggande orsaken är mer effektivt än att upprepade gånger öka trycket eller byta ut delar utan en strukturerad diagnos.
Design- och driftsättningsproblem
Vissa fel uppstår strax efter att en maskin tagits i bruk. Dessa kan bero på ofullständig systemkonstruktion, olämpliga ventilinställningar, felaktiga kretsarrangemang eller svaga skyddsfunktioner.
Till exempel kan ett positioneringssystem för en borrigg använda stödcylindrar som rör sig i länkade grupper. Om cylinderlänken inte är korrekt utformad kan ett stödben först vidröra marken och tvinga hydraulolja genom säkerhetsventilen. Detta kan avbryta positioneringsprocessen innan alla stödben är korrekt inställda.
Att ändra länkaget eller tillåta mer oberoende styrning kan förbättra positioneringens tillförlitlighet. Målet är att säkerställa att stödcylindrar kan stabilisera riggen utan att skapa onödiga trycktoppar eller tvinga systemet till avlastning.
Övertrycksventilens känslighet är en annan viktig fråga. Under positionering måste operatörer normalt följa en säker sekvens när de fäller ut och in stödbenen. Om en övertrycksventil reagerar för långsamt under en felaktig manöversekvens kan trycket stiga plötsligt. Resultatet kan inkludera slangskador, oljeläckage eller avbrutet borrarbete.
Skydd mot oavsiktlig aktivering är också värdefullt. Även när en positioneringspump är stoppad kan kvarvarande hydraultryck finnas kvar i systemet. En oavsiktlig rörelse av en manöverspak kan skapa en farlig situation. Korrekt överbelastningsskydd och tryckavlastningskonstruktion kan minska denna risk.
Problem med vattensystemet kan bli hydrauliska problem
Vattensystemet kan verka orelaterade till hydraulisk prestanda, men det kan direkt påverka borrningens tillförlitlighet. Smutsiga vattenkällor kan täppa till eller skada vattenfilter. Om slipande partiklar kommer in i vattensystemet kan de slita på boosterpumpen och minska arbetsvattentrycket.
Lågt vattentryck kan förhindra att vattenstyrda pneumatiska ventiler fungerar korrekt. Om borrsystemet fortsätter att fungera utan korrekt vattenkontroll kan borrningen fortsätta under ett vattenavbrott. Detta ökar risken för att borrstålet fastnar, för stort rotationsmotstånd och kraftiga ökningar av det hydrauliska trycket.
Om blockeringsskyddet inte fungerar korrekt kan systemet misslyckas med att avlasta. Möjliga resultat inkluderar fastnade borrstänger, fastnade borrkronor, spruckna hydraulslangar, oljeläckage och stigande hydrauloljetemperatur.
Vattenkretsen påverkar även hydrauloljekylaren. Dålig cirkulation genom kylsystemet kan minska värmeavledningen och bidra till hög hydrauloljetemperatur. Det är därför vattenkvalitet, filterinspektion och kylvattenflöde bör vara en del av det rutinmässiga underhållet av bergborriggar.
Tryckövervakning och returfilter
Tryckmätare ger viktig information om borrning, matning, positionering och kretsar för att förhindra blockering. När mätare går sönder och inte byts ut kan tekniker förlora förmågan att identifiera onormalt tryck innan skador uppstår.
Ett vanligt misstag är att kompensera för dålig prestanda genom att öka trycket utan noggrann övervakning. För högt tryck kan orsaka slangfel, läckage, snabbare komponentslitage, skador på borrstålet och överdriven borrförbrukning. Tryckinställningar bör alltid följa utrustningstillverkarens gränser och den godkända driftsproceduren.
Returfilter är lika viktiga. De avlägsnar föroreningar från den återvändande hydrauloljan och kan även stödja kylningsprocessen. Många riggar använder sensorer och varningslampor för att indikera när returfilter behöver bytas ut. Att ignorera en varning kan leda till filterblockering, ökat returtryck, dålig värmeavledning, komponentslitage, internt läckage och eventuellt slangfel.
Elektriska problem och hydraulisk prestanda
En borrigg kan använda högspänningsström för matning och lågspänningskretsar för styrning. Elektriska fel kan därför påverka hydraulikens drift indirekt.
Till exempel kan en felaktig laddare, transformator, relä, sensor eller smörjkontrollenhet skapa värme, störa styrsignaler eller stoppa automatisk smörjning. Om smörjningen förloras kan bergborrningskomponenter slitas snabbt. Det resulterande mekaniska motståndet och det inre läckaget kan påverka hydraulprestanda och öka temperaturen.
Tekniker bör inte dela upp felsökning i kategorierna "endast elektrisk" och "endast hydraulisk". Borriggens elsystem och hydraulsystem måste inspekteras som ett sammankopplat system.
Oljekvalitet, slangar och föroreningskontroll
Hydrauloljans kvalitet har stor inverkan på borriggarnas tillförlitlighet. Olja med stora partiklar, vattenföroreningar eller dålig slitageskyddsprestanda kan påskynda slitage i pumpar, motorer, ventiler och cylindrar.
Hydraulslangar av låg kvalitet eller åldrade slangar kan också skapa allvarliga risker. Interna slanglager kan separera, skräp kan komma in i kretsen och dåligt bearbetade kopplingar kan introducera metallpartiklar. Dessa föroreningar kan blockera ventiler, begränsa oljeflödet, skada cylinderytor, slita på hydraulmotorer och orsaka tryckförlust eller styrfel.
Ett bra underhållsprogram bör inkludera:
Använd godkänd hydraulolja med rätt kvalitet
Filterbyte enligt skick och servicescheman
Regelbunden inspektion av slangar, kopplingar och tätningar
Håller vatten och damm borta under underhåll
Rengöring av komponenter före montering
Övervakning av temperatur, tryck och varningsindikatorer
Undersöka grundorsaker istället för att bara öka systemtrycket
Kontroll av föroreningar i hydraulsystemet är ett av de mest effektiva sätten att minska driftstopp. Genom att hålla systemet rent, övervaka viktiga driftsförhållanden och underhålla alla anslutna delsystem kan operatörer minska fel, förlänga komponenternas livslängd och uppnå mer tillförlitlig borrprestanda.
