Hvad er tegn på fejl i borekontrolventilen? Hurtig diagnose

Kontrolventiler – envejsventiler, der tillader strømning i én retning og forhindrer tilbagestrømning – er placeret på flere positioner inden for en hydraulisk stenborekreds. De beskytter akkumulatorens gaskreds mod forurening fra olie tilbagestrømning, forhindrer olie fra returledningen i at opbygge tryk i spülkredsen, opretholder kredstrykket under korte perkussionsafbrydelser og styrer oliestrømmen mellem dæmpningskammerne. Da de fungerer lydløst, når de fungerer korrekt, inspiceres de sjældent, før en fejl allerede har frembragt et synligt symptom andre steder.

Problemet med at diagnosticere fejl på kontroloventiler i en stenborer er, at symptomerne ligner meget fejl på andre komponenter. Ustabil perkussionspres peger mod akkumulatoren. Tilbagespædning til spülkredsløbet ligner en fejl på spülseglen. Uregelmæssig perkussionstid kan forveksles med et problem på styreventilen. I denne artikel identificeres de specifikke symptomer og knyttes til de konkrete placeringer af kontroloventiler, der forårsager dem, og der forklares, hvordan man skelner mellem en fejl på kontroloventilen og fejl på andre komponenter, der giver de samme symptomer.

Placeringer af kontroloventiler i en stenborer og hvad hver enkelt beskytter

Den akkumulatorbaserede isoleringskontrolventil er placeret mellem den højtryksolie-forsyning og akkumulatoroliestikket. Dens funktion er at sikre, at når trykket i slagkredsløbet falder – under ventilomstilling, ved standsel, eller ved korte trykafbrydelser – ikke løber den hydrauliske olie, der er lagret i akkumulatoren, tilbage i forsyningsledningen. Hvis denne ventil svigter og åbner (eller ikke lukker fuldt ud), mister akkumulatoren sin lagrede olievolumen mellem slagcyklusserne, og dens udjævnende funktion for slagkredsløbet forsvinder. Symptomet er svingninger i slagtrykket med en karakteristisk savtakket bølge i stedet for en stabil værdi.

Tømningskredsens afspærringsventil forhindrer olie fra perkussionskredsen i at trænge ind i tømningsvandslinjen under lavstrømsforhold. Når trykket fra tømningsvandspumpen er lavere end returntrykket fra perkussionen – hvilket sker øjeblikkeligt under perkussionscykling – blokerer afspærringsventilen tilbageløbet, der ellers ville forurene tømningskredsen med hydraulikolie. En defekt afspærringsventil her giver en mælket eller olieagtig udseende i det returnerende tømningsvand og identificeres ofte forkert som en fejl i tømningskassens pakning, da begge fejltyper giver samme synlige symptomer.

Nogle drifterdesigns inkluderer en afspærringsventil i dæmpningskredsen mellem den primære og den sekundære dæmpningskammer. Denne ventil styrer, hvor hurtigt dæmpningskolben vender tilbage, efter den har absorberet en retur-bølge. Hvis ventilen svigter og åbner, mister dæmpningskredsen sin kontrollerede tidsstyring, og absorptionen af retur-energi bliver ujævn – lyden fra perkussionen ændres, og vibrationerne i huset øges.

Fejlsymptomer efter afspærringsventilens placering

Klikken: Den lydrelaterede fejl, der ofte misfortolkes

Kontrolventilens klikken – et rystende eller klappende lyd fra ventilen ved slagfrekvensen eller en underharmonisk frekvens – skyldes, at ventiltalleren svinger hurtigt mellem åben og delvist lukket position. I en slagkreds, der kører ved 40–60 Hz med højfrekvente trykbølger, vil en kontrolventil, der er marginalt for lille i forhold til strømningshastigheden, eller hvis fjeder har mistet sin forspænding, åbne og lukke mange gange pr. slagcyklus i stedet for at forblive renodent åben under strømningsfasen.

Den energi, der spildes ved den knirkende lyd, er reel: hver delvise lukning skaber en lille trykstigning, der tilføjer til det hydrauliske støjniveau i perkussionssystemet. I et system, der allerede kører ved over 200 bar, nedbryder disse trykstigninger præcisionen af stempelens tidsbestemmelse. Diagnosen er karakteristisk – knirkning høres som en sekundær, højerefrekvent lyd, adskilt fra den primære perkussionslyd, og den lokaliseres til området omkring kontroloven i stedet for at udgå fra perkussionscylinderen.

Knirkning kan nogle gange skyldes forurening frem for slid på ventilen. Et partikel, der sidder fast i kontrolovendiskens sæde, forhindrer fuldstændig lukning, og den delvise tætning knirker under trykcyclussen. Renning af ventilsædet løser knirkning forårsaget af forurening; hvis knirkningen vender tilbage inden for et par hundrede driftstimer, er fjederens forspænding gået tabt, og udskiftning er påkrævet.

Tilbageløb uden synlig lækkage: Den interne fejl

En tilbageholdelsesventil, der tillader tilbageløb gennem en slidt sæde, leaker ikke nødvendigvis eksternt – tilbageløbet forbliver inden i kredsløbet. Konsekvensen afhænger af, hvilken tilbageholdelsesventil der svigter. Tilbageløb gennem akkumulatorisolationsventilen medfører, at hydraulisk tryk aftager hurtigere mellem slagcykluserne, end det burde – slaget bliver mindre konsekvent, især tydeligt ved længere cykeltider eller under korte pauser ved ompositionering, hvor slagkredsløbet ikke aktivt forsynes.

Diagnosticeringstesten for intern tilbagestrømning i en tilbageholdelsesventil er simpel: sluk for hydraulikkraften, isoler kredsløbet opstrøms for tilbageholdelsesventilen og observer, om trykket nedstrøms holdes i 2–3 minutter ved hjælp af en manometer på nedstrøms-porten. Et kredsløb, der falder fra 180 bar til 140 bar på 2 minutter, har enten et problem med tilbagestrømning i tilbageholdelsesventilen eller en intern cylindertæthedsfejl – skelnes ved at overvåge, om trykfaldshastigheden er konstant (tilbageholdelsesventil: konstant tilbagestrømningshastighed) eller aftagende (intern tæthedsfejl: trykforskellen driver strømmen, så hastigheden bliver langsommere, når trykkene udligevægtes).

Forurening som den primære dræber af tilbageholdelsesventiler

De fleste fejl på afspærringsventiler i hydrauliske stenborde skyldes partikelkontamination i hydraulikolien. En partikel på 50 mikrometer kan blive fastlåst i sædet på en afspærringsventil med tilstrækkelig kraft til at holde ventilen åben mod dens lukkefjeder. Ventilen tillader derefter kontinuerlig tilbagestrømning, indtil partiklen enten løsner sig (hvorved der opstår en periodisk fejl) eller partiklen ridser sædet (hvorved der opstår en permanent tilbagestrømningsbane, selv efter rengøring).

Forebyggelsen er den samme som for alle andre præcisionshydrauliske komponenter i slagkredsløbet: ISO-renhedskode 16/14/11 eller bedre. Men tilbageholdelsesventiler er særligt sårbare, fordi de er placeret ved overgangspunkter i kredsløbet, hvor oliehastigheden ændres – netop disse overgangspunkter er steder, hvor partikelakkumuleringen er størst. Et filter med en absolut filtreringsgrad på 10 mikrometer, der er placeret opstrøms for slagkredsløbet, beskytter alle nedstrømskomponenter, herunder tilbageholdelsesventiler. At køre med et filter, der er gået ud over sin udskiftningstid, er den enkelt mest effektive måde at forkorte levetiden for tilbageholdelsesventiler på.

Når en tilbageholdelsesventil udskiftes efter forureningsskade, skal den tilsluttede kreds spules, inden den nye ventil installeres. Partikler, der var for store til at passere den fejlede ventil, sidder nu i ledningen opstrøms og vil nå den nye ventil ved den første trykcyklus. HOVOO leverer tætningssæt til alle de største driftermodeller – ved at vedligeholde tætninger og O-ringe til tilbageholdelsesventiler med samme interval reduceres det samlede antal indgreb i kredsen samt den tilhørende risiko for forurening pr. servicehændelse. Fuldstændige modellreferencer findes på hovooseal.com.