Jak prodloužit životnost akumulátoru vrtáku? Tipy pro používání a údržbu

Většina údržbových programů pro hydraulické kamenolamy stanovuje konkrétní interval pro výměnu hydraulického oleje, konkrétní interval pro výměnu těsnicích sad a téměř žádné pokyny pro údržbu akumulátoru. Akumulátor se kontroluje až tehdy, když dojde k poruše – konkrétně tehdy, když klesne energie rázu a charakteristický chraplavý zvuk signalizuje poruchu membrány nebo předtlaku. Do té doby již akumulátor několik týdnů či měsíců pracuje v degradovaném stavu a ostatní součásti rázového mechanismu musí absorbují důsledky této degradace.

Hydraulický akumulátor v nárazovém obvodu je tlaková nádoba, která pracuje za extrémních podmínek: 30–65 tlakových cyklů za sekundu během vrtání při špičkových tlacích na hydraulické straně 160–220 bar. Životnost standardního hydraulického akumulátoru činí obvykle 12 let nebo konečný počet tlakových cyklů, podle toho, co nastane dříve. U drifteru provozovaného 2 000 hodin ročně v nárazovém režimu akumulátor za rok prožije přibližně 360 milionů tlakových cyklů. To není údržbová položka, kterou lze neomezeně odkládat.

Pochopte, jaký skutečně akumulátor v nárazovém obvodu funguje

Hydraulický kamenolom má dva akumulátory s různými funkcemi. Vysokotlaký akumulátor uchovává dusík přednabitý na tlak 50–80 bar (v závislosti na modelu kamenolomu) a je umístěn na straně obvodu působícího tlaku při úderu. Když začne píst vykonávat zpětný zdvih, čerpadlo samo o sobě není schopno zajistit okamžitý průtok potřebný pro provoz vysoké frekvence – v tomto kritickém okamžiku akumulátor uvolní uloženou energii, čímž doplní průtok čerpadla a odstraní tak tzv. „úderovou mezeru“, která by jinak způsobila předčasné obrácení pístu.

Nízkotlaký akumulátor (obvykle předplněný na 4–5 bar) je umístěn na straně návratu/přeplnového prostoru a spolupracuje se systémem tlumení, aby pohltily energii návratné vlny z tyče. Oba akumulátory jsou vybaveny membránami – pružnými blánami, které fyzicky oddělují dusíkový plyn od hydraulického oleje. Právě membrána je součást, která selže. Plyn postupně prosakuje skrz nitril-kaučukovou membránu v průběhu času; rychlé plnění nebo přetlaková událost ho může okamžitě poškodit.

Tři mechanismy, které zkracují životnost akumulátoru

Průnik dusíku ve formě plynu skrz membránu je nevyhnutelný, avšak řiditelný. Membránové desky z akrylonitril-butadienu (NBR), které jsou nejčastějším typem, propouštějí dusík stěnou membrány rychlostí, která roste s teplotou a rozdílem tlaků. Při provozních teplotách nad 70 °C se průnik zrychluje. Kontrola předplnění tlakem každých 200–300 hodin úderového provozu umožňuje zaznamenat postupnou ztrátu tlaku dříve, než klesne na úroveň, která ovlivňuje výkon úderového zařízení. Náhlý pokles tlaku – na rozdíl od postupného – naznačuje spíše netěsnost ventilového hřídele nebo prasknutí membránové desky než průnik.

Rychlé plnění je největší příčinou předčasného poškození membrány v provozu. Pokud je dusík přiváděn příliš rychle do akumulátoru, který byl zcela vybít, expandující plyn ochladí membránu natolik, že se pryž stane křehkou. U akumulátoru s blanou může rychlé plnění také donutit blanu, aby se stlačila směrem dolů do sedlového ventilu na olejovém přípoji, čímž ji trvale poškodí řezem nebo stlačením. Postup plnění popsaný hlavními výrobci akumulátorů vyžaduje pomalé přivádění dusíku – otevření ventilu válce jen nepatrně a plnění po několik minut namísto sekund. Většina provozů tento krok vynechává, protože trvá déle.

Provoz pod minimálním předtlakem je třetím mechanismem. Pokud se drifter provozuje s předtlakem akumulátoru nižším než je specifikováno – protože předtlak nikdy nebyl zkontrolován a dusík unikl – dochází při každém tlakovém cyklu k dotyku membrány s povrchem olejového přívodu (tzv. „bottoming out“). Tento opakovaný kontakt mezi membránou a přívodem způsobuje lokální opotřebení a nakonec průraz. Kamenolomní vrták stále pracuje, avšak rázová energie se stává stále nepravidelnější, protože tlumení akumulátoru je narušeno.

Specifikace předtlaku a interval jeho kontroly

Specifikace předplnění je vždy měřena za úplného uvolnění hydraulického tlaku z nárazového obvodu – nikoli za provozu vrtacího stroje. Měření předplnění akumulátoru proti aktivnímu nárazovému tlaku poskytuje nesprávný výsledek, protože dusíková strana je stlačována přítomným hydraulickým tlakem. Před připojením plnicího/měřícího nástroje ke kulovému ventilu akumulátoru vždy úplně odlehčete celý systém.

Teplota a její vliv na uvedené předplnění

Tlak dusíku se mění v závislosti na teplotě podle základního plynného zákona: zvýšení teploty o 10 °C zvyšuje tlak dusíku přibližně o 3,5 % v akumulátoru s pevným objemem. Vrtací stroj, který ukazuje správný tlak předplnění při studeném měření při okolní teplotě 20 °C, bude ukazovat vyšší hodnotu na plnicím manometru poté, co byl několik hodin v provozu a plášť akumulátoru se ohřál na 60 °C. Tato vyšší hodnota neznamená, že je předplnění nadměrné – znamená pouze, že je plyn teplejší.

Praktický dopad: vždy zaznamenejte teplotu, při které byla zkontrolována přednabíjecí tlaková hodnota spolu s naměřeným tlakem. Nastavte cílovou hodnotu přednabíjení vhodnou pro chladné podmínky, přičemž je třeba mít na paměti, že provozní tlak za tepla bude vyšší. Přetlakování na základě korekční chyby měření při nízké teplotě je běžnou příčinou poškození membrány v provozu – příliš vysoká přednabíjecí tlaková hodnota nutí membránu při každém výstupním cyklu stisknout se proti uzávěrovému kuželu, což je přesně stejný mechanizmus jako provoz bez přednabíjení, avšak v obráceném směru.

Postupy pro skladování a dlouhodobé vypnutí

U skladování delšího než dva týdny je běžnou praxí uvolnit hydraulický tlak a ponechat předplnění dusíkem nedotčené. Membrána by měla být ve své poloze „plná plynu“ – nesmí být zatlačena až k olejovému přípojnému místu ani napínána hydraulickým tlakem. Prodloužené skladování s membránou přitlačenou k olejovému přípojnému místu (hydraulický obvod je pod tlakem, ale dusíkové předplnění je vyčerpané) trvale deformuje geometrii membrány a zkracuje její zbývající životnost.

Před skladováním vypusťte nahromaděný olej z pláště akumulátoru, pokud bude kladivo skladováno déle než jeden měsíc – olej, který stojí v kontaktu s membránou za okolní teploty, způsobuje po delší dobu určité ztvrdnutí povrchu nitrilové gumy. Po opětovném uvedení do provozu po skladování ověřte předplnění tlakem před zahájením rázového režimu a po dobu prvních 15–20 minut provozujte kladivo sníženým rázovým tlakem, aby se membrána postupně vrátila na provozní teplotu.