چگونه می‌توان عمر آکومولاتور دریل را افزایش داد؟ نکات استفاده و نگهداری

بیشتر برنامه‌های نگهداری مورد استفاده در مته‌های سنگ‌شکن هیدرولیکی، فاصله‌زمانی مشخصی را برای تعویض روغن هیدرولیک و فاصله‌زمانی مشخص دیگری را برای جایگزینی ست آب‌بندی در نظر می‌گیرند؛ اما تقریباً هیچ‌گونه دستورالعملی در مورد نگهداری اکومولاتور (ذخیره‌کننده فشار) ارائه نشده است. اکومولاتور تنها زمانی بررسی می‌شود که خرابی‌ای رخ دهد—به‌طور خاص، زمانی که انرژی ضربه‌ای کاهش یابد و صدای خشن و مشخصی نشان‌دهنده‌ی خرابی دیافراگم یا افت فشار پیش‌بار (پرشر پرچارژ) باشد. تا آن زمان، اکومولاتور ماه‌ها یا حتی هفته‌ها در حالت کارکرد کاهش‌یافته قرار داشته و سایر اجزای ضربه‌ای نیز عواقب ناشی از این وضعیت را تحمل کرده‌اند.

یک انباشته‌کننده هیدرولیکی در مدار ضربه‌ای، ظرف فشاری است که تحت شرایط بسیار سختی چرخه‌گردش می‌کند: ۳۰ تا ۶۵ چرخه فشار در ثانیه در حین حفاری، با فشار اوجی در سمت هیدرولیک معادل ۱۶۰ تا ۲۲۰ بار. عمر طراحی‌شده یک انباشته‌کننده هیدرولیکی استاندارد معمولاً ۱۲ سال یا تعداد محدودی چرخه فشار است، هر کدام زودتر رخ دهد. برای یک دریفتر که سالانه ۲۰۰۰ ساعت ضربه‌ای کار می‌کند، انباشته‌کننده سالانه حدود ۳۶۰ میلیون چرخه فشار را تجربه می‌کند. این قطعه‌ای نیست که بتوانید نگهداری آن را به‌طور نامحدود به تعویق انداخت.

درک اینکه انباشته‌کننده در واقع در مدار ضربه‌ای چه کاری انجام می‌دهد

یک مته سنگ‌شکن هیدرولیکی دارای دو آکومولاتور با عملکردهای متفاوت است. آکومولاتور فشار بالا، نیتروژن را با فشار اولیه‌ای بین ۵۰ تا ۸۰ بار (بسته به مدل دریفتر) ذخیره می‌کند و در سمت فشار ضربه‌ای مدار قرار دارد. هنگامی که پیستون شروع به حرکت برگشتی خود می‌کند، پمپ به تنهایی نمی‌تواند دبی لحظه‌ای مورد نیاز برای کارکرد با فرکانس بالا را تأمین کند؛ در این لحظهٔ حیاتی، آکومولاتور انرژی ذخیره‌شده را آزاد می‌کند تا جریان پمپ را تکمیل نماید و از ایجاد «شکاف ضربه‌ای»—که در غیر این صورت باعث معکوس شدن زودهنگام پیستون می‌شود—جلوگیری کند.

انباشته‌کننده فشار پایین (معمولاً با فشار اولیه‌ای بین ۴ تا ۵ بار) در سمت بازگشتی/ذخیره‌سازی قرار دارد و با سیستم جذب لرزش همکاری می‌کند تا انرژی موج بازگشتی ناشی از رشته میله‌ها را جذب کند. هر دو انباشته‌کننده دارای دیافراگم‌هایی هستند—غشاهای انعطاف‌پذیری که به‌صورت فیزیکی گاز نیتروژن را از روغن هیدرولیک جدا می‌کنند. دیافراگم همان قطعه‌ای است که از کار می‌افتد. گاز به‌تدریج از طریق غشای کائوچوی نیتریل نفوذ می‌کند؛ و شارژ سریع یا وقوع رویداد فشار بیش از حد می‌تواند آن را بلافاصله پاره کند.

سه مکانیسم مؤثر بر کاهش عمر انباشته‌کننده

نفوذ گاز نیتروژن از طریق دیافراگم غیرقابل اجتناب است، اما قابل کنترل می‌باشد. دیافراگم‌های نیتریل (NBR)، رایج‌ترین نوع دیافراگم‌ها، نیتروژن را از طریق دیواره غشا با نرخی از دست می‌دهند که با افزایش دما و اختلاف فشار افزایش می‌یابد. در دماهای کاری بالاتر از ۷۰ درجه سانتی‌گراد، نرخ نفوذ تسریع می‌شود. بررسی فشار پیش‌بارگذاری هر ۲۰۰ تا ۳۰۰ ساعت ضربه‌ای، افت تدریجی فشار را پیش از آنکه به سطحی برسد که عملکرد ضربه‌ای را تحت تأثیر قرار دهد، شناسایی می‌کند. افت ناگهانی — نه تدریجی — نشان‌دهنده نشتی ساقه شیر یا پارگی دیافراگم، نه نفوذ است.

شارژ سریع بزرگ‌ترین عامل شکست زودهنگام دیافراگم در خدمات میدانی است. هنگامی که نیتروژن به‌سرعت بیش از حد به داخل یک آکومولاتور که به‌طور کامل تخلیه شده است وارد می‌شود، گاز منبسط‌شونده باعث سرد شدن دیافراگم می‌گردد تا جایی که لاستیک آن شکننده می‌شود. در آکومولاتورهای نوع کیسه‌ای، شارژ سریع ممکن است کیسه را به سمت شیر پوپت در پورت روغن هل دهد و به‌صورت دائمی آن را برش داده یا فشرده کند. رویهٔ شارژ کردن که توسط تولیدکنندگان اصلی آکومولاتورها مستندسازی شده است، نیازمند ورود آهستهٔ نیتروژن است — یعنی شیر سیلندر را به‌آرامی باز کرده و پرکردن را در طی چند دقیقه (نه چند ثانیه) انجام دهید. اکثر مراکز این مرحله را از قلم می‌اندازند، زیرا زمان بیشتری می‌برد.

کارکرد زیر فشار پیش‌بارگذاری حداقل، مکانیسم سوم است. هنگامی که یک دیفتِر با فشار پیش‌بارگذاری انباشته‌کننده‌ای پایین‌تر از حد مشخص‌شده کار می‌کند — زیرا فشار پیش‌بارگذاری هرگز بررسی نشده و نیتروژن از آن نشت کرده است — دیافراگم در هر چرخه فشار به سطح سوراخ روغن «برخورد نهایی» (bottoms out) می‌کند. این تماس تکرارشونده بین دیافراگم و سوراخ، سایش محلی و در نهایت سوراخ‌شدن را ایجاد می‌کند. مته سنگ‌شکن همچنان کار می‌کند، اما انرژی ضربه‌ای به‌تدریج نامنظم‌تر می‌شود، زیرا عملکرد جذب‌کننده (buffering) انباشته‌کننده تضعیف شده است.

مشخصات فشار پیش‌بارگذاری و بازه‌ی بررسی آن

مشخصات فشار اولیه همیشه با رها کردن کامل فشار هیدرولیک از مدار ضربه‌ای اندازه‌گیری می‌شود — نه در حین کار کردن دریفتر. اندازه‌گیری فشار اولیه انباشته‌کننده در برابر فشار ضربه‌ای زنده، نتیجه‌ای غلط ارائه می‌دهد، زیرا سمت نیتروژن توسط فشار هیدرولیک موجود فشرده می‌شود. همیشه قبل از اتصال ابزار پرکردن/اندازه‌گیری به ساقه شیر انباشته‌کننده، سیستم را به‌طور کامل از فشار خارج کنید.

دمای محیط و تأثیر آن بر فشار اولیه نشان‌داده‌شده

فشار نیتروژن با تغییر دما طبق قانون بنیادی گازها تغییر می‌کند: افزایش دما به میزان ۱۰ درجه سانتی‌گراد، فشار نیتروژن را در یک انباشته‌کننده با حجم ثابت حدود ۳٫۵٪ افزایش می‌دهد. دریفتری که در دمای محیط ۲۰ درجه سانتی‌گراد و در حالت سرد، فشار اولیه صحیحی را نشان می‌دهد، پس از چند ساعت کارکرد و گرم‌شدن پوسته انباشته‌کننده تا ۶۰ درجه سانتی‌گراد، فشار بالاتری را روی گیج پرکردن نشان خواهد داد. این افزایش نشان‌داده‌شده به معنای بالا بودن فشار اولیه نیست — بلکه نشان‌دهنده گرم‌تر بودن گاز است.

پیامد عملی: همیشه دمایی را که در آن پیش‌شارژ بررسی شده است را همراه با مقدار فشار ثبت کنید. هدفی برای پیش‌شارژ تعیین کنید که در شرایط سرد مناسب باشد، با این دانش که فشار در حالت گرم و در حال کار بالاتر خواهد بود. افزایش بیش از حد فشار بر اساس خطای اصلاحی ناشی از اندازه‌گیری در دمای سرد، یکی از شایع‌ترین عوامل آسیب به دیافراگم در محل نصب است؛ زیرا پیش‌شارژ بیش از حد، در هر چرخه تخلیه، دیافراگم را به سمت پاپت هل می‌دهد — دقیقاً همان مکانیزمی که در حالت عدم وجود پیش‌شارژ رخ می‌دهد، اما برعکس.

رویه‌های نگهداری و ایست طولانی‌مدت

برای دوره‌های نگهداری بیش از دو هفته، روش استاندارد این است که فشار هیدرولیکی را آزاد کرده و پیش‌بارگذاری نیتروژن را بدون تغییر نگه دارید. دیافراگم باید در وضعیت «پر از گاز» قرار داشته باشد—یعنی نه به سمت پورت روغن فشرده شده باشد و نه تحت تأثیر فشار هیدرولیکی کشیده شده باشد. نگهداری طولانی‌مدت با فشرده شدن دیافراگم به سمت پورت روغن (در حالی که مدار هیدرولیکی فشاردار است اما ذخیره نیتروژن تخلیه شده است) باعث تغییر دائمی در هندسه دیافراگم و کاهش عمر باقی‌مانده آن می‌شود.

قبل از نگهداری، در صورتی که دیفتر برای مدت بیش از یک ماه نگهداری خواهد شد، روغن تجمع‌یافته در پوسته انباشته‌کننده را تخلیه کنید؛ زیرا قرار گرفتن روغن در تماس با دیافراگم در دمای محیطی، در دوره‌های طولانی‌مدت باعث سخت‌شدن جزئی سطح نیتریل می‌شود. پس از راه‌اندازی مجدد پس از نگهداری، قبل از شروع ضربه‌زنی فشار پیش‌بارگذاری را بررسی کنید و در ۱۵ تا ۲۰ دقیقه اول کار، با فشار ضربه‌زنی کاهش‌یافته‌ای کار کنید تا دیافراگم به‌تدریج به دمای عملیاتی خود بازگردد.