Ποια είναι τα σημάδια βλάβης της βαλβίδας ελέγχου τρυπανιού; Γρήγορη διάγνωση

Οι βαλβίδες ελέγχου ροής—μονόδρομες βαλβίδες που επιτρέπουν τη ροή προς μία μόνο κατεύθυνση και αποτρέπουν την ανάστροφη ροή—τοποθετούνται σε διάφορες θέσεις εντός του υδραυλικού κυκλώματος διάτρησης βράχων. Προστατεύουν το κύκλωμα αερίου του αποθηκευτικού δοχείου από μόλυνση λόγω ανάστροφης ροής λαδιού, αποτρέπουν το λάδι της γραμμής επιστροφής από το να πιέζει το κύκλωμα πλύσης, διατηρούν την πίεση του κυκλώματος κατά τις σύντομες διακοπές της περκουσιβής λειτουργίας και ελέγχουν τη ροή του λαδιού μεταξύ των θαλάμων απόσβεσης. Δεδομένου ότι λειτουργούν αθόρυβα όταν λειτουργούν σωστά, σπάνια ελέγχονται μέχρις ότου μία βλάβη έχει ήδη προκαλέσει ορατό σύμπτωμα σε κάποιο άλλο σημείο.

Η δυσκολία στη διάγνωση βλαβών των αντεπιστροφικών βαλβίδων σε μια πετροδιάτρητη είναι ότι τα συμπτώματα μοιάζουν στενά με εκείνα άλλων βλαβών στα εξαρτήματα. Η ασταθής πίεση κρουστικής λειτουργίας υποδεικνύει τον αποθηκευτικό δοχείο (accumulator). Η ροή προς τα πίσω στο κύκλωμα πλύσης μοιάζει με βλάβη της σφράγισης πλύσης. Η ακανόνιστη χρονική στιγμή της κρουστικής λειτουργίας μπορεί να συγχέεται με πρόβλημα της βαλβίδας ελέγχου. Αυτό το άρθρο αντιστοιχεί τα συγκεκριμένα συμπτώματα με τις θέσεις των αντεπιστροφικών βαλβίδων που τα προκαλούν και εξηγεί πώς να διακρίνει κανείς μια βλάβη αντεπιστροφικής βαλβίδας από τα άλλα εξαρτήματα που παρουσιάζουν τα ίδια συμπτώματα.

Θέσεις Αντεπιστροφικών Βαλβίδων σε Μια Πετροδιάτρητη και Τι Προστατεύει Καθεμία

Η βαλβίδα ελέγχου απομόνωσης του συσσωρευτή βρίσκεται μεταξύ της υψηλής πίεσης παροχής λαδιού και της προσαρμογής λαδιού του συσσωρευτή. Ο σκοπός της είναι να διασφαλίζει ότι, όταν η πίεση του κυκλώματος πλήξης μειωθεί — κατά την αντιστροφή της βαλβίδας, κατά τη διακοπή λειτουργίας ή κατά τις σύντομες διακοπές πίεσης — το υδραυλικό λάδι που αποθηκεύεται στον συσσωρευτή δεν επιστρέφει στη γραμμή παροχής. Εάν αυτή η βαλβίδα αποτύχει στην κατάσταση «ανοιχτή» (ή δεν κλείνει πλήρως), ο συσσωρευτής χάνει τον αποθηκευμένο όγκο του μεταξύ των κύκλων πλήξης και η λειτουργία εξομάλυνσης που παρέχει στο κύκλωμα πλήξης εξαφανίζεται. Το σύμπτωμα είναι η διακύμανση της πίεσης πλήξης με χαρακτηριστικό «πριονωτό» κύμα αντί για μια σταθερή τιμή.

Η βαλβίδα ελέγχου του κυκλώματος πλύσης αποτρέπει το λάδι του κυκλώματος περκουσιόν από το να εισέρχεται στη γραμμή πλύσιμος με νερό κατά τις συνθήκες χαμηλής παροχής. Όταν η πίεση εξόδου της αντλίας νερού πλύσης είναι χαμηλότερη από την πίεση επιστροφής του περκουσιόν — γεγονός που συμβαίνει στιγμιαία κατά τη διάρκεια του κύκλου περκουσιόν — η βαλβίδα ελέγχου αποκλείει την ανάστροφη ροή, η οποία θα μόλυνε το κύκλωμα πλύσης με υδραυλικό λάδι. Μια ελαττωματική βαλβίδα ελέγχου σε αυτήν τη θέση προκαλεί γάλακτος ή λαδερή εμφάνιση στην επιστροφή του νερού πλύσης και συχνά παρερμηνεύεται ως αποτυχία της σφραγίδας του κουτιού πλύσης, επειδή και οι δύο περιπτώσεις παρουσιάζουν το ίδιο ορατό σύμπτωμα.

Ορισμένα μοντέλα δρίφτερ περιλαμβάνουν βαλβίδα ελέγχου στο κύκλωμα απόσβεσης μεταξύ της πρωτεύουσας και της δευτερεύουσας θαλάμου απόσβεσης. Αυτή η βαλβίδα ελέγχει την ταχύτητα με την οποία επιστρέφει ο εμβολοφόρος απόσβεσης μετά την απορρόφηση ενός κύματος επιστροφής. Εάν αποτύχει σε ανοικτή θέση, το κύκλωμα απόσβεσης χάνει τον ελεγχόμενο χρονισμό του και η απορρόφηση της ενέργειας επιστροφής γίνεται ανώμαλη — ο ήχος του περκουσιόν αλλάζει και η δόνηση του περιβλήματος αυξάνεται.

Συμπτώματα βλάβης ανά θέση βαλβίδας ελέγχου

Χτύπημα: Το ηχητικό ελάττωμα που παρερμηνεύεται

Χτύπημα της βαλβίδας ελέγχου — ένας ροδάκινος ή χτυπητός ήχος από την περιοχή της βαλβίδας με συχνότητα κρούσης ή υπο-αρμονική συχνότητα — οφείλεται στη γρήγορη ταλάντωση του δίσκου της βαλβίδας μεταξύ ανοιχτής και μερικώς κλειστής θέσης. Σε ένα κύκλωμα κρούσης που λειτουργεί σε συχνότητα 40–60 Hz με ταλαντώσεις πίεσης υψηλής συχνότητας, μια βαλβίδα ελέγχου που είναι ελαφρώς υποδιαστασιολογημένη για τον ρυθμό ροής ή που έχει ελατήριο του οποίου η προένταση έχει χαθεί, θα ανοίγει και θα κλείνει πολλές φορές ανά κύκλο κρούσης, αντί να παραμένει καθαρά ανοιχτή κατά τη φάση ροής.

Η ενέργεια που χάνεται λόγω αυτού του «κλικ» είναι πραγματική: κάθε μερική κλείσιμο δημιουργεί μια μικρή αύξηση πίεσης που συμβάλλει στο υδραυλικό «θόρυβο υποβάθρου» στο κύκλωμα περκουσιών. Σε ένα κύκλωμα που λειτουργεί ήδη σε πίεση 200+ bar, αυτές οι αιχμές υπονομεύουν την ακρίβεια της χρονικής στιγμής κίνησης του εμβόλου. Η διάγνωση είναι χαρακτηριστική — το «κλικ» ακούγεται ως ένας δευτερεύων, υψηλότερης συχνότητας ήχος, διαχωρισμένος από τον κύριο ήχο περκουσιών, και εντοπίζεται στην περιοχή της βαλβίδας ελέγχου, αντί να προέρχεται από τον κύλινδρο περκουσιών.

Το «κλικ» οφείλεται ενίοτε σε μόλυνση και όχι σε φθορά της βαλβίδας. Ένα σωματίδιο που έχει εγκλωβιστεί στον δίσκο της βαλβίδας ελέγχου εμποδίζει το πλήρες κλείσιμό της, και η μερική στεγανοποίηση «κλικάρει» υπό την επαναλαμβανόμενη εφαρμογή πίεσης. Η καθαριστική επεξεργασία του καθίσματος της βαλβίδας εξαλείφει το «κλικ» που προκαλείται από μόλυνση· εάν επανεμφανιστεί εντός λίγων εκατοντάδων ωρών λειτουργίας, έχει χαθεί η προένταση του ελατηρίου και απαιτείται αντικατάσταση.

Αντίστροφη ροή χωρίς ορατή διαρροή: Εσωτερική βλάβη

Μια βαλβίδα ελέγχου που επιτρέπει την ανάστροφη ροή μέσω φθαρμένου καθίσματος δεν πρέπει αναγκαστικά να διαρρέει εξωτερικά—η ανάστροφη ροή παραμένει εσωτερική στο κύκλωμα. Οι συνέπειες εξαρτώνται από τη συγκεκριμένη βαλβίδα ελέγχου που αποτυγχάνει. Η ανάστροφη ροή μέσω της βαλβίδας ελέγχου απομόνωσης του αποθηκευτικού δοχείου (accumulator) προκαλεί την ταχύτερη απώλεια της υδραυλικής πίεσης μεταξύ των κύκλων κρούσης από ό,τι θα έπρεπε—η κρούση γίνεται λιγότερο σταθερή, γεγονός που είναι ιδιαίτερα εμφανές καθώς αυξάνεται ο χρόνος κύκλου ή κατά τις σύντομες παύσεις επανατοποθέτησης, όταν το κύκλωμα κρούσης δεν τροφοδοτείται ενεργά.

Η διαγνωστική δοκιμή για εσωτερική ανάστροφη ροή σε μια βαλβίδα ελέγχου είναι απλή: απενεργοποιήστε την υδραυλική ισχύ, απομονώστε το κύκλωμα προς την πλευρά εισόδου της βαλβίδας ελέγχου και παρατηρήστε εάν η πίεση στην πλευρά εξόδου διατηρείται για 2–3 λεπτά, χρησιμοποιώντας μανόμετρο στην έξοδο. Ένα κύκλωμα που υφίσταται πτώση πίεσης από 180 bar σε 140 bar σε 2 λεπτά παρουσιάζει είτε πρόβλημα ανάστροφης ροής στη βαλβίδα ελέγχου είτε εσωτερική διαρροή του κυλίνδρου — διακρίνεται παρακολουθώντας εάν ο ρυθμός πτώσης της πίεσης είναι σταθερός (βαλβίδα ελέγχου: σταθερός ρυθμός ανάστροφης ροής) ή μειούμενος (εσωτερική διαρροή: η διαφορά πίεσης κινεί τη ροή, επομένως ο ρυθμός επιβραδύνεται καθώς οι πιέσεις εξισορροπούνται).

Η μόλυνση ως κύριος «εχθρός» των βαλβίδων ελέγχου

Οι περισσότερες αστοχίες βαλβίδων ελέγχου σε υδραυλικά τρυπάνια για βράχους οφείλονται σε μόλυνση του υδραυλικού λαδιού με σωματίδια. Ένα σωματίδιο των 50 μικρομέτρων μπορεί να εγκλωβιστεί στην έδρα μιας βαλβίδας ελέγχου με τόση δύναμη, ώστε να κρατά τη βαλβίδα ανοιχτή ενάντια στο ελατήριο κλεισίματός της. Η βαλβίδα επιτρέπει τότε συνεχώς ανάστροφη ροή, μέχρις ότου είτε το σωματίδιο απελευθερωθεί (προκαλώντας εναλλασσόμενη βλάβη), είτε το σωματίδιο γρατσουνίσει την επιφάνεια της έδρας (δημιουργώντας μόνιμη διαδρομή ανάστροφης ροής, ακόμα και μετά τον καθαρισμό).

Η πρόληψη είναι η ίδια με αυτήν που εφαρμόζεται για κάθε άλλο ακριβές υδραυλικό εξάρτημα στο κύκλωμα πλήξης: κωδικός καθαρότητας ISO 16/14/11 ή καλύτερος. Ωστόσο, οι βαλβίδες ελέγχου είναι ιδιαίτερα ευάλωτες, διότι τοποθετούνται σε μεταβάσεις του κυκλώματος, όπου μεταβάλλεται η ταχύτητα του λαδιού· αυτές οι μεταβάσεις είναι οι περιοχές με τη μεγαλύτερη συσσώρευση σωματιδίων. Ένα φίλτρο με απόλυτη απόδοση φιλτραρίσματος 10 μικρομέτρων, τοποθετημένο στην προ-κατεύθυνση του κυκλώματος πλήξης, προστατεύει όλα τα εξαρτήματα που ακολουθούν, συμπεριλαμβανομένων των βαλβίδων ελέγχου. Η λειτουργία με φίλτρο που έχει περάσει το διάστημα αντικατάστασής του αποτελεί τον πιο αποτελεσματικό τρόπο μείωσης της διάρκειας ζωής των βαλβίδων ελέγχου.

Κατά την αντικατάσταση ενός βαλβίδας ελέγχου μετά από ζημιά λόγω ρύπανσης, πρέπει να εκπλύνετε το συνδεδεμένο κύκλωμα προτού εγκαταστήσετε τη νέα βαλβίδα. Σωματίδια που ήταν υπερβολικά μεγάλα για να διέλθουν από την κατεστραμμένη βαλβίδα βρίσκονται τώρα στη γραμμή προς τα ανώτερα και θα φτάσουν στη νέα βαλβίδα κατά τον πρώτο κύκλο πίεσης. Η HOVOO προμηθεύει κιτ σφραγίδων για όλα τα κύρια μοντέλα δρίφτερ—η συντήρηση των σφραγίδων και των δακτυλίων O-ring των βαλβίδων ελέγχου σε τακτά χρονικά διαστήματα μειώνει το συνολικό αριθμό εισόδων στο κύκλωμα και τον συνδεδεμένο κίνδυνο ρύπανσης ανά εργασία συντήρησης. Πλήρεις αναφορές μοντέλων στη διεύθυνση hovooseal.com.