Kā pielāgot hidrauliskā akmeņu urba spiedienu un trieciena enerģiju?

Ir iemesls, kāpēc pieredzējuši urbēji, uzstādot jaunu urbšanas virsmu, runā par 'sajusto sajūtu'. Urbšanas trieciena spiediens, rotācijas spiediens un pievades spēks nedarbojas neatkarīgi — tie ir savstarpēji saistīti caur urbšanas galviņu tādā veidā, ka viena parametra pielāgošana, neņemot vērā citus parametrus, rada neprediktus rezultātus. Rotācijas-trieciena urbšanā pneimatiskās urbmašīnas svira darba gaita faktiski maina savu garumu atkarībā no pievades spēka un rotācijas apstākļiem urbšanas galviņā. Pārmērīgs priekšspriegums samazina sviras gaitu; trieciena ātrums kritīs, kā arī kritīs trieciena enerģija. Pārāk mazs priekšspriegums izraisa to, ka urbšanas galviņa zaudē kontaktu starp triecieniem, un katrs trieciens tiek izšķiests tukšajā gaisā.

Šī saistība ir dokumentēta jau desmitgadēm ilgā laika posmā, pētot lauka urbšanas mehāniku. Praktiskā ietekme: parametru pielāgošana ir līdzsvara akti visos četros vadības parametros — trieciena spiediens, trieciena frekvence, rotācijas ātrums un barošanas spēks — nevis viena mainīgā optimizācija. Sākumpunkts pirms jebkuras vārsta regulēšanas ir izprast, ko katrs vadības parametrs patiesībā dara ar sistēmu.

Ko katrs parametrs kontrolē — un ko tas nekontrolē

Uz sitiena spiediena iedarbības laikā notiek svira paātrināšanās darba gaitā. Augstāks spiediens rada augstāku sviras ātrumu trieciena brīdī, kas pārvēršas par augstāku sitiena enerģiju. Tomēr šī sakarība ir paraboliska, nevis lineāra. No YZ45 caurules vārsta urbjmašīnām iegūtie darba spiediena dati rāda, ka enerģijas izmantošanas efektivitāte sasniedz maksimumu 12,8–13,6 MPa diapazonā un abās pusēs samazinās. Zem maksimuma: nepietiekams sviras ātrums. Virs maksimuma: pārmērīgais spiediens liek svirai sasniegt kātu pārāk ātri — sviras darbības laika un vārsta pārslēgšanās sinhronizācija traucējas, un enerģijas izmantošanas efektivitāte samazinās.

Udrosspiediena enerģijas sadalījums ar sitieniem notiek citādi — vairāk sitieni sekundē ar zemāku enerģiju katrā vai mazāk sitieni ar augstāku enerģiju. Noteiktai hidrauliskās šķidruma plūsmai un spiedienam šie parametri ir kompromisa attiecība. Biežuma regulēšana, izmantojot regulēšanas tapu vai sitiena iestatīšanas skrūvi uz sitiena moduļa, pārvieto urbja darbības punktu šajā kompromisa līkne. Neviens no galējiem variantiem nav pašsaprotami pareizs; veidojuma cietība un urbuma veidošanās mehānisms nosaka piemērotāko iestatījumu.

Rotācijas ātrums nosaka, cik tālu urbuma galviņa pagriežas starp secīgajiem triecieniem. Ja urbuma galviņa pagriežas pārāk tālu, katrs jaunais trieciens ietekmē neapstrādātu akmeni, neizmantojot plaisas no iepriekšējā trieciena — efektivitāte samazinās. Pārāk mazā rotācija izraisa to, ka karbīds atkal un atkal triecas vienā un tajā pašā nodiluma vietā, radot smalku pulveri, ko grūtāk izskalot, un termiski slodzot karbīdu. Pētījumi LKAB Malmberget raktuvē, kur novēroja caurumu iekšējās ITH urbšanas iekārtas, atklāja, ka rotācijas spiediena svārstības bija uzticams rādītājs par akmeņu masas plaisošanu priekšā — tas atgādina, ka rotācija nav tikai par urbuma galviņas novietojumu, bet arī diagnostiskais signāls.

Piespiedes spēks tur urbšanas galviņu pret akmeņaino virsmu starp triecieniem. Vertikālos urbumos piespiedes spiediens jāpielāgo, lai kompensētu urbšanas stieņu virknes svaru, kas palielinās, kad urbuma dziļums pieaug — dati no tās pašas LKAB pētījuma parādīja, ka piespiedes spiediens palielinās atkarībā no urbuma garuma tādā veidā, kas atbilst teorētiskajai pretestībai no stieņu virknes svara. Slīpos urbumos aprēķins mainās. Piespiedes spēks, kas iestatīts 20 metru dziļam vertikālam urbumam, vai pārāk daudz vai pārāk maz piespiedīs urbšanas galviņu tādā pašā dziļumā 60 grādu slīpumā.

Interakciju tabula: Kas notiek, ja viens parametrs ir nepareizi iestatīts

Parametru iestatīšana dažādu veidojumu tipiem

Mīkstiem iežiem ar izturību zem 60 MPa nav nepieciešams maksimālais udenssūkņa spiediens. Katrs sitiens viegli iekļūst iežos, tāpēc ierobežojums pārslīd uz atkritumu noņemšanu, nevis uz iežu sadrumstalotību. Pilnā udenssūkņa režīmā darbojoties mīkstā dolomītā vai kaļķakmenī, iegūst ātru iekļūšanu, kas pārspēj izplūdes sistēmu — caurums piepildās ar smalkiem atkritumiem ātrāk, nekā tos var izvadīt, radot pretspiedienu, kas novirza caurumu. Samaziniet udenssūkņa spiedienu līdz 60–70 % no nominālā un palieliniet rotācijas ātrumu, lai palīdzētu atkritumu noņemšanai.

Cietajam granītam ar izturību virs 180 MPa nepieciešama pretēja iestatījuma shēma: maksimāls trieciena spiediens, stingra barošanas spēka iedarbība, lai uzturētu urbja un akmens kontaktu caur augstas triecienizturības virsmu, un zemāka rotācijas ātruma vērtība, lai karbīdam būtu laiks apstrādāt plaisu, ko tas tikko izveidojis, pirms pāriet uz jaunu pozīciju. Rotācijas spiediena mainīgums — rādītājs, kas raksturo urbja pretestību pagriezienam — ir augsts cietajā granītā un zems sadrumstulotajos zonās. Rotācijas spiediena rādītāja novērošana urbšanas laikā operatoram sniedz iepriekšēju brīdinājumu par veidojuma izmaiņām, pirms pazeminās iegremdēšanās ātrums.

Sadalītas un māla ievadītas veidojumi ir visgrūtāk pareizi iestatāmi. Trieciena spiedienu jāsamazina no cietā akmens iestatījuma, jo katrs trieciens pārnesas uz spraugu sienām, nevis uz nepārtrauktu akmeni, kas rada lielāku efektīvu iedziļināšanos, bet arī neprediktīvu stieņa novirzi. Pretbloķēšanas funkcija — kurā vadības sistēma atpazīst rotācijas apstāšanos un īsu brīdi apgriež vai samazina triecienus — ir standarta funkcija modernajos dīzeļurbjos tieši tāpēc, ka stringa bloķēšanās notiek sadalītā gruntī. Manuālajos aparātos operators ir jāatzīst rotācijas spiediena pieaugums, kas notiek pirms bloķēšanās, un proaktīvi jāsamazina barošanas spēks.

Barošanas spiediena gradienti dziļās caurumos

Viens parametrs, kas mijiedarbojas un kuru statiskajās iestatījumu tabulās nav skaidri redzams: lai uzturētu pastāvīgu spēku uz urbja galviņas, barošanas spiedienam jāpalielinās, palielinoties cauruma dziļumam. Urbšanas virknes paša svars rada pieaugošu pretspēku, pievienojot urbšanas stieņus. Barošanas spiediens, kas urbja galviņu cieši turēja 5 metru dziļumā, 25 metru dziļumā rada neto negatīvu spēku, ja tas nav koreģēts. Ražošanā veiktie lauka dati par urbšanas uzraudzību rāda, ka barošanas spiediens lineāri palielinās atkarībā no cauruma garuma pareizi ekspluatētās urbmašīnās.

Urbmašīnās ar automatizētu parametru regulēšanu šī korekcija notiek automātiski, izmantojot barošanas spiediena regulēšanas kontūru. Manuāli vadāmās mašīnās operatori parasti iestata barošanas spiedienu urbšanas stieņa sākumā un to nekoriģē visā stieņu virknē. Rezultātā cauruma augšējā daļā notiek pārmērīgi agresīva barošana, bet cauruma dziļumā — nepietiekama barošana; abas situācijas ietekmē enerģijas izmantošanas efektivitāti un cauruma taisnumu pretējā veidā vienā un tajā pašā caurumā.

Kad regulēšana vairs nepalīdz: blīvējuma stāvoklis kā slēptais mainīgais

Ir robeža, pāri kuras parametru regulēšana nevar atjaunot ražību: kad udenssūkņa darba cilindra blīvējums ļauj hidrauliskajam spiedienam izplūst, katrs iestatījums vadības panelī darbojas pret sistēmu, kas vairs nedarbojas tā, kā tā bija projektēta. Pieejamā udenssūkņa enerģija samazinās proporcionāli izplūdes tilpumam neatkarīgi no tā, kur ir iestatīts spiediena punkts. Šādā situācijā samazinātais iedziļināšanās ātrums nav parametru problēma — tas ir apkopas jautājums.

Diagnostikas atšķirība: pareizi iestatītam udenssūknim ar nodilušiem blīvējumiem raksturīga samazināta iedziļināšanās pie normāla manometra spiediena un paaugstināta atgaitas eļļas temperatūra. Udenssūknim ar nepareizi konfigurētiem parametriem raksturīga tāda pati samazināta iedziļināšanās, bet normāla atgaitas eļļas temperatūra. Temperatūra ir atslēga. HOVOO piedāvā blīvējumu komplektus visiem lielākajiem udenssūkņu zīmoliem PU un HNBR materiālos, kas pielāgoti ekspluatācijas temperatūras diapazonam. Pilnas modeļu atsauces vietnē hovooseal.com.