Hogyan növeljük a fúró akkumulátor élettartamát? Használati és karbantartási tippek

A hidraulikus kőfúrók legtöbb karbantartási programja meghatározott időközönként írja elő a hidraulikaolaj cseréjét, meghatározott időközönként a tömítéskészlet cseréjét, és szinte semmit sem tartalmaz az akkumulátor karbantartására vonatkozóan. Az akkumulátort csak akkor ellenőrzik, amikor valami meghibásodik – konkrétan akkor, amikor a ütőerő csökken, és a jellegzetes rekedt hang azt jelzi, hogy a membrán vagy az előtöltés meghibásodott. Eddigre az akkumulátor hetekig vagy hónapokig degradált állapotban működött, és más ütőelemek vállalták a következményeket.

Egy hidraulikus akkumulátor egy ütőkörben olyan nyomástartály, amely extrém körülmények között ciklizál: 30–65 nyomásciklus másodpercenként fúrás közben, a hidraulikus oldalon 160–220 bar csúcstúlnyomással. Egy szokásos hidraulikus akkumulátor tervezett élettartama általában 12 év, vagy egy meghatározott számú nyomásciklus – attól függően, hogy melyik következik be hamarabb. Egy évente 2000 ütőórát üzemelő drifter esetében az akkumulátor évente kb. 360 millió nyomásciklust ér át. Ez nem olyan karbantartási tétel, amelyet korlátlan ideig el lehet halasztani.

Az akkumulátor tényleges működésének megértése az ütőkörben

Egy hidraulikus kőfúró két különböző funkciójú akkumulátort tartalmaz. A nagynyomású akkumulátor nitrogént tárol, amelyet előzetesen 50–80 bar nyomásra töltöttek fel (a fúrófej modelljétől függően), és a körbefolyó nyomáskör ütőnyomás-oldalán helyezkedik el. Amikor a dugattyú visszatérő ütembe kezd, a szivattyú egyedül nem tudja biztosítani az azonnali áramlási igényt, amely a magas frekvenciájú működéshez szükséges – ekkor az akkumulátor felszabadítja a tárolt energiát, hogy kiegészítse a szivattyú áramlását éppen abban a kritikus pillanatban, így kiküszöböli az úgynevezett „ütési hézagot”, amely különben korai dugattyú-visszafordulást okozna.

Az alacsony nyomású akkumulátor (általában 4–5 barra előtöltött) a visszatérő/tároló oldalon helyezkedik el, és a csillapító rendszerrel együtt működve nyeli el a rúdsor visszatérő hullámának energiáját. Mindkét akkumulátorban membránok találhatók – rugalmas hártyák, amelyek fizikailag elkülönítik a nitrogéngázt a hidraulikaolajtól. A membrán az a komponens, amely meghibásodik. A gáz lassan átjut a nitril-gumi membránon idővel; gyors töltés vagy túlnyomásos esemény azonnali szakadást okozhat benne.

Az akkumulátor élettartamát csökkentő három mechanizmus

A nitrogéngáz átjutása a membránon keresztül elkerülhetetlen, de szabályozható. A leggyakoribb típusú nitril-gumi (NBR) membránokon keresztül a nitrogén a membránfalon keresztül távozik, és az átjutás sebessége a hőmérséklet és a nyomáskülönbség növekedésével emelkedik. 70 °C feletti üzemelési hőmérsékleten az átjutás gyorsul. A kezdeti töltési nyomás ellenőrzése minden 200–300 ütésóra után lehetővé teszi a fokozatos nyomásvesztés észlelését, mielőtt az elérné azt a szintet, amely befolyásolná az ütőmű működését. Egy hirtelen nyomásesés – ellentétben a fokozatos csökkenéssel – inkább szelepszár-lefolyást vagy membránrepedést jelez, nem pedig átjutást.

A gyors töltés a mezőszolgálatban tapasztalt korai membránhibák legfőbb oka. Amikor a nitrogént túl gyorsan engedik be egy teljesen lemerült akkumulátorba, a táguló gáz lehűti a membránt olyan mértékig, hogy a gumiból rideg lesz. Hólyagakkumulátor esetén a gyors töltés a hólyagot a nyomóolaj-porton elhelyezkedő szelepszárba is beleerőltetheti, ami állandó vágást vagy összenyomódást okozhat. A fő akkumulátor-gyártók által dokumentált töltési eljárás lassú nitrogénbevezetést ír elő – a palack szelepét enyhén meg kell nyitni, és a töltést percekig, nem másodpercekig kell elvégezni. A legtöbb üzem ezt a lépést kihagyja, mert hosszabb időt vesz igénybe.

A működés a minimális előtöltési nyomás alatt a harmadik mechanizmus. Amikor egy szivattyúvezérelt ütőfej olyan akkumulátor-előtöltési nyomáson működik, amely az előírtnál alacsonyabb – mert az előtöltést soha nem ellenőrizték, és a nitrogén kiszivárgott –, akkor a membrán minden nyomásciklus során „leütközik” az olajport felületén. A membrán és a port ismétlődő érintkezése helyi kopást és végül áttörést eredményez. Az ütőfej továbbra is működik, de az ütőenergia egyre inkább szabálytalan lesz, mivel az akkumulátor csillapító funkciója sérült.

Előtöltési előírások és ellenőrzési időköz

Az előtöltési előírás mindig a kalapácskör teljes hidraulikus nyomásának leengedése után, a kalapács üzemelése közben nem történő mérés alapján értendő. Az akkumulátor előtöltésének mérése a működő kalapácskör nyomása mellett hamis eredményt ad, mivel a nitrogén oldalt a jelenlévő hidraulikus nyomás összenyomja. A töltő/mérő eszköz csatlakoztatása előtt mindig teljesen engedje le a rendszer nyomását az akkumulátor szelepszárára.

Hőmérséklet és hatása az előtöltési nyomásra

A nitrogénnyomás a gáztörvények szerint változik a hőmérséklet függvényében: egy 10 °C-os hőmérséklet-emelkedés körülbelül 3,5 %-kal növeli a nitrogénnyomást egy állandó térfogatú akkumulátorban. Egy olyan kalapács, amelynél a hideg állapotban, 20 °C-os környezeti hőmérsékleten ellenőrizve megfelelő előtöltési nyomást mutat, a töltőmérőn magasabb értéket fog mutatni, ha a kalapács több órán át üzemelt, és az akkumulátor háza 60 °C-ra melegedett. Ez a magasabb érték nem azt jelenti, hogy az előtöltés túl magas – csupán azt, hogy a gáz melegebb.

A gyakorlati következmény: mindig jegyezze fel a nyomáscsökkentés ellenőrzésének időpontjában mért hőmérsékletet a nyomásértékkel együtt. Állítson be egy olyan előtöltési célt, amely megfelel a hideg körülményeknek, tudva, hogy a meleg üzemelési nyomás magasabb lesz. Az előtöltés túlnyomásba hozása egy hideg állapotban végzett mérés korrekciós hibája miatt gyakori okja a membrán sérülésének a gyakorlatban – túl magas előtöltési nyomás minden kisülési ciklus során a membránt a szeleptányérba nyomja, ugyanazt a mechanizmust okozva, mint a nulla előtöltéssel való üzemelés, csak éppen fordított irányban.

Tárolás és hosszú távú leállási eljárások

Két hetet meghaladó tárolási időszakok esetén a szokásos eljárás a hidraulikus nyomás leengedése, miközben a nitrogén-előtöltés érintetlenül marad. A membrán a „gázzal teljesen megtöltött” helyzetben legyen – ne nyomódjon rá a hidraulikus nyomás, és ne üljön fel a membrán az olajcsatlakozóra. A membrán hosszabb ideig tartó kényszerített nyomása az olajcsatlakozó ellen (hidraulikus kör nyomva, de a nitrogén kifogyott) véglegesen megváltoztatja a membrán geometriáját, és csökkenti a fennmaradó szolgálati élettartamát.

A tárolás előtt ürítse ki a gyűjtőpalack burkolatából a lecsapódott olajat, ha a fúrófej több mint egy hónapig lesz tárolva – az ambient hőmérsékleten a membránra ható olaj hosszabb időn keresztül enyhe keményedést okoz a nitril felületen. A tárolás utáni újraindítás után ellenőrizze az előtöltési nyomást, mielőtt kezdené a kalapácsolást, és az első 15–20 percig csökkentett kalapácsolási nyomáson üzemeltesse, hogy a membrán fokozatosan visszatérjen az üzemi hőmérsékletre.