Diagnose van lagerstoringen: abnormale geluiden, opwarming en slijtage

Lagerstoringen in rotatiemotoren van hydraulische rotatieboren kondigen zich zelden aan met een duidelijke, plotselinge gebeurtenis—de catastrofale vastloop die de boor stillegt, is meestal het eindpunt van een verslechteringsproces dat weken of maanden eerder is begonnen. De vroege signalen zijn subtiel: een lichte verandering in de toonhoogte van het geluid van de rotatiemotor bij lage slagfrequentie, een temperatuur van de afvoerolie die 5 °C hoger ligt dan vroeger, en een stijgend aantal metalen deeltjes in de olieanalyse tussen onderhoudsintervallen door. Tegen de tijd dat een van deze signalen duidelijk genoeg is om een onderhoudsopdracht te activeren, bevindt het lager zich doorgaans al verder dan het punt waarop inspectie en herinvetting de levensduur nog kunnen verlengen—vervanging is dan de enige optie.

Het opsporen van slijtage van lagers in een vroeg stadium, wanneer interventie nog kosteneffectief is, vereist kennis van de betekenis van elk signaal en het tijdstip waarop het verschijnt in de faaltijdlijn — met name welk symptoom doorgaans als eerste optreedt en welk signaal wijst op een lager dat binnen enkele uren zal vastlopen.

De faalvolgorde: welke signalen verschijnen wanneer

Lagerfalen in een rotsboormotor voor rotatie volgt doorgaans een bepaalde voortgang. Het vroegst detecteerbare signaal — vaak al zichtbaar voordat er enig hoorbaar geluid is — is een toename van de trillingsamplitude bij karakteristieke lagerfrequenties. In de percussieomgeving, waar de achtergrondtrilling van het percussiemechanisme zeer intens is, blijft deze subdrempeltrillingsverandering effectief onopgemerkt zonder sensorgebaseerde trillingsanalyse. De meeste praktijkoperaties zijn niet specifiek uitgerust met deze meetinstrumentatie op de rotatiemotor, waardoor dit vroege signaal onopgemerkt blijft.

Het volgende signaal dat verschijnt, is meestal ruis: een verandering in het kenmerkende geluid van de rotatiemotor, van een constante zachte bromtoon naar een geluid met een periodieke of onderbrekende kwaliteit — een subtiele metalen cyclische component die zich herhaalt met de frequentie van de lagerloopbaan. Dit is hoorbaar voor een ervaren operator die de installatie bedient met percussie uitgeschakeld en uitsluitend rotatie, bij lage rotatiedruk. De belangrijkste diagnose-techniek: luister tijdens een positioneringscyclus (percussie uitgeschakeld, rotatie met lage snelheid) specifiek naar het rotatiemotoreind van de drifter. Nieuwe lagers zijn bij lage rotatiesnelheid bijna stilletjes; lagers met schade aan de loopbanen produceren een onregelmatige bromtoon of een zwakke cyclische schuurklank, die sterker wordt naarmate de rotatiesnelheid toeneemt.

Warmte volgt op geluid in de meeste storingvolgordes. De lager temperatuur in het behuizing van de roterende motor stijgt naarmate het beschadigde loopvlak oppervlak de wrijving per omwenteling verhoogt. Een aanvaardbare bedrijfstemperatuur voor de meeste lagers in roterende motoren is 80 °C of lager aan het behuizingoppervlak. Een controle met de hand (waarbij wordt opgemerkt dat de behuizing heet aanvoelt ten opzichte van aangrenzende circuitgebieden) of een infraroodthermometer op de motorbehuizing kan een te hoge lager temperatuur identificeren voordat het risico op vastlopen onmiddellijk dreigt. Een plotselinge temperatuurstijging, in plaats van een geleidelijke stijging, duidt eerder op een smeringsstoring dan op progressieve slijtage van het loopvlak — bijvoorbeeld door vervuilde vetolie die plotseling haar viscositeit verliest, of door een smeringsleiding die geblokkeerd is door vuil.

Geluidskarakteristieken per storingssoort

De olieproefdiagnose: slijtage van lagers opsporen voordat geluid ontstaat

Bij bedrijven die regelmatig hydraulische olieanalyse uitvoeren—waaronder ook de olie uit de draaimotoer, niet alleen de slagkring—zijn stijgende aantallen metalen deeltjes in de afvoermonster de vroegste signalen van lagerslijtage die praktisch kunnen worden bewaakt. Ijzer- en staaldeeltjes van slijtage aan de loopbanen en rol-elementen verschijnen in de olie voordat geluid of warmte waarneembaar zijn. Een deeltjesaantal dat zich verdubbelt tussen opeenvolgende monsters genomen na elke 200 werkuur (zelfs als de absolute aantallen nog binnen het normale bereik liggen), wijst op versnelde slijtage ergens in de smeringskring. De bron wordt bevestigd door kruisverwijzing met geluids- en temperatuurcontroles.

Verschillende soorten slijtgedeelten wijzen op verschillende foutmodi: grote, onregelmatige ijzerdeeltjes duiden op vermoeidheidsschilfering van het loopvlak; fijne ijzeren 'spaanders' zonder schilferdeeltjes duiden op abrasieve slijtage door verontreinigde smeermiddelen; niet-ferrodeeltjes (koper, tin) duiden op kooimateriaal of scheidingsmateriaal, wat wijst op overbelasting of een ongeschikt lager type voor de impactomgeving. Deze verschillen zijn zichtbaar bij een eenvoudige magnetische pluginspectie — het plaatsen van een magneet in de afvoerleiding — of bij een laboratoriumanalyse van een monster.

Oorzaak van de storing: Wat veroorzaakt eigenlijk de uitval van lagers in roterende motoren?

Smeringsfouten zijn verantwoordelijk voor het grootste deel van de vroegtijdige lagerfalen in rotatiemotoren van rotatieboormachines. Er zijn twee vormen: te weinig smering (smeringsgebrek door een verstopte of lege smeringslijn in de steel, die ook het lagergebied van de motor voedt) en verkeerd smeermiddel (algemeen hydraulisch olie gebruikt in plaats van EP-olie voor rotatieboormachines wanneer de juiste kwaliteit niet beschikbaar was). Beide leiden tot versnelde oppervlakteverslet binnen 50–100 uur en genereren warmte die de olie-afbraak verder versnelt — een cumulatief effect.

Verontreiniging door spoelwater is de tweede belangrijkste oorzaak. Wanneer de afdichtingen van de spoelbak falen, trekt water geleidelijk naar het gebied van de rotatiemotor. Water in het lagersmeermiddel verhoogt de schurende slijtage aanzienlijk, omdat water onder belasting geen beschermd filmvormt tussen metalen oppervlakken. De magnetische plug toont fijn metaalslijpsel (geen grote spallingdeeltjes) wanneer verontreinigd water de oorzaak is — dit is onderscheidbaar van spallinggerelateerde storingen op basis van de deeltjesvorm.

Overbelasting door slijtage van de geleidbuis is de derde oorzaak. Een geleidbuis met te veel speling laat de steel zijwaarts wiebelen onder slagbelasting, en die zijdelingse belasting wordt gedeeltelijk overgebracht op het draaimotorlager via de klemopstelling. Het lager ondergaat radiale belastingen waarvoor het niet is ontworpen. De diagnose: als lagers frequent defect raken en de speling van de geleidbuis zich bevindt op of boven de vervangingslimiet, dan is de geleidbuis de oorspronkelijke oorzaak, zelfs als deze niet direct als duidelijk zichtbaar probleem naar voren treedt.

Vervanging en herinstallatie: het voorkomen van herhaalde storingen

Het installeren van een nieuw lager in dezelfde behuizing waar een storing net heeft plaatsgevonden zonder de oppervlakken van de behuizing en de schouder van de as te inspecteren, is de meest voorkomende oorzaak van herhaalde vroegtijdige lagerstoring. De rollende elementen van het gebroken lager scoren de behuizingboring; deze scores creëren spanningsconcentraties die de buitenrace van het nieuwe lager binnen de eerste werkuren beschadigen. Reinigt, meet en, indien nodig, verfijnt of vervangt u de behuizing voordat u nieuwe lagers installeert.

De leging moet worden aangedreven door de juiste ringde ring die met de pers is gemonteerd. Als men een installatie kracht door een rollend element aanwendt, wordt de loopbaan onmiddellijk beschadigd, waardoor er een storing ontstaat die lijkt op vroegtijdige slijtage maar in werkelijkheid installatie schade is. HOVOO levert rotatie motor afdichting kits voor alle grote drifter merken. Volledige referenties op hovooseal.com.