Boorolie-smeersysteem: opbouw, onderhoud en storingen

De smeringsvereisten van een hydraulische rotatieboor zijn niet homogeen over het gehele boorlichaam — verschillende zones hebben verschillende smeermiddelen nodig, die met verschillende snelheden via afzonderlijke circuits moeten worden toegevoerd. Het smeersysteem beschouwen als ‘hier olie bijvullen’ negeert de structurele realiteit. Een typische boor heeft ten minste drie afzonderlijke smeringszones, elk met verschillende eisen aan smeermiddelen, verschillende manieren waarop storingen kunnen optreden en verschillende gevolgen bij verwaarlozing.

Scheiding van zones is het uitgangspunt voor een onderhoudsprogramma dat daadwerkelijk werkt. Verwisseling van circuits — bijvoorbeeld shachtsmeermiddel in het hydraulische circuit of omgekeerd — veroorzaakt binnen uren schade aan precisiecomponenten. De kosten zijn onevenredig hoog vergeleken met de eenvoud van de fout.

Zone 1: Het percussie- (hydraulische) circuit

De slagpistoon, de omkeerventiel, de accumulator en de bijbehorende booroppervlakken worden gesmeerd door de hydraulische olie zelf — specifiek door de dunne film die zich vormt in de spelingen tussen bewegende oppervlakken. Dit werkt omdat hydraulische olie een gereguleerde viscositeit heeft, anti-slijtadditieven bevat en wordt gefilterd om deeltjes te verwijderen voordat deze de boorspelingen bereiken. De smeringskwaliteit in deze zone wordt daarom volledig bepaald door de reinheid, de viscositeitsklasse en het vervanginterval van de hydraulische olie.

Hydraulische olie in het slagcircuit moet worden gehandhaafd op ISO-schoonheidscodering 16/14/11 of beter. De meeste locaties werken vuiler dan dit. De praktische onderhoudsmaatregelen zijn: vervang de hydraulische olie op het door de fabrikant gespecificeerde interval (meestal 500–1.000 uur voor drifterhydraulische olie, korter in verontreinigde omgevingen), vervang het filterelement voordat het de bypass-conditie bereikt (wat betekent dat het op een vast schema wordt vervangen, niet wachtend op een visuele indicator) en neem olieproeven bij 200 uur en 500 uur voor deeltjesanalyse. Een toename van het deeltjestelling tussen de monsters die boven de normale slijtagebasislijn uitkomt, duidt erop dat een component achteruitgaat—meestal een boringoppervlak of kleerspeling—en vereist onderzoek voordat de olie melkachtig of troebel wordt.

Zone 2: Schaftsmenging

De schachtadapter en zijn interfaces met de geleidbus, de draaiklem en de koppelingstandvlakken vereisen een speciale smering die losstaat van het hydraulische circuit. De hydraulische olie die de zuiger aandrijft, is niet geformuleerd voor de contactdrukken en glijdsnelheden aan de interface tussen schacht en tandwiel—zij bevat geen EP-additieven (extreme pressure) en kleefmiddelen die metaal-op-metaalcontact voorkomen onder de gecombineerde belasting van slagkracht en koppel.

Er worden drie leveringsmethoden gebruikt in huidige boorinstallaties: verneveling met lucht-nevel (gecomprimeerde lucht voert rotatieboorolie als nevel door de steelbehuizing, met een verbruik van 600–1.200 g/uur), smering met vet via een gemeten systeem (geautomatiseerde of handmatige dosering op vastgestelde intervallen) en het circulerende steel-smeersysteem (CSL) van Sandvik, dat gefilterde hydraulische retourolie door de steelbehuizing leidt en vervolgens terug naar de tank stuurt in plaats van deze af te voeren. CSL vermindert het olieverbruik voor steel-smering met tot wel 70% en elimineert het afzonderlijke beheer van de reservoirs dat lucht-nevelsystemen vereisen.

Olie voor rotatieboorassen moet ISO VG 100 of gelijkwaardig zijn, met additieven voor een hoge filmsterkte en tackifiers. Deze samenstellingen handhaven een oliefilm op de spline-oppervlakken van de as tussen elke slagcyclus — standaard hydraulische olie breekt af onder de contactdruk en wordt van het metalen oppervlak afgegooid door de centrifugale kracht van de rotatie. Het vervangen van as-smeermiddel door hydraulische olie omdat deze wel beschikbaar is en het juiste smeermiddel niet ter plaatse aanwezig is, leidt binnen enkele uren tot spline-galling bij het boren in hard gesteente.

Zone 3: Rotatiemotor en tandwielset

De rotatiemotor—hydraulische vane- of tandwielmotor—is gesmeerd met de hydraulische olie in de rotatiekring. Dit is bij de meeste boorhulpmachines een aparte kring ten opzichte van de slagkring, met een eigen drukinstelling en een eigen retourleiding. De belangrijkste onderhoudsactie bestaat uit het controleren van de afvoerdebietwaarde via de afvoeropening van de motor: een verhoogd afvoerdebiet (boven de specificatie) wijst op slijtage van de interne motorafdichtingen of een toegenomen tandwielspeling, wat betekent dat de motor olie afschakelt in plaats van deze om te zetten in rotatie.

Bij uitval van de lagers van de rotatiemotor—indien dit optreedt—ontstaat een karakteristiek geluid: een droog, metallisch knarsend geluid aan de rotatiekant van de boorhulpmachine, in tegenstelling tot de slagkant. Hierdoor onderscheidt het zich van het normale boorgeluid tijdens hoogdrukbedrijf. De diagnostische stap bestaat erin de boorhulpmachine te laten draaien zonder slag maar alleen met rotatie, en te luisteren naar het knarsende geluid. Lagers die aan het uitvallen zijn, vertonen meestal dit symptoom voordat er zichtbare warmte of olie-afschakeling optreedt.

Tabel voor diagnose van smeringsfouten

Onderhoudsintegratie: Afstemming van olieverversingen en afdichtingsverversingen

Het meest efficiënte onderhoudsschema combineert olieverversingen, vervanging van filterelementen en vervanging van afdichtingssets in één servicebeurt, in plaats van deze als afzonderlijke ingrepen uit te voeren. Een olieverversing na 500 bedrijfsuren die los wordt uitgevoerd van de inspectie van de afdichtingen na 500 bedrijfsuren betekent twee keer het openen van de circuit, twee kansen op binnendringing van verontreinigingen en twee keer een oproep aan het onderhoudsteam. Door deze werkzaamheden te bundelen wordt de totale onderhoudstijd met 30–40% verminderd, terwijl ook het kwaliteitsrisico wordt geëlimineerd dat gepaard gaat met een geopende circuit die niet onmiddellijk wordt afgesloten en opnieuw gevuld.

HOVOO levert afdichtingssets voor alle belangrijke driftermerken in alle drie de smeringszones—slagafdichtingen, spoelkastafdichtingen en rotatiehuisafdichtingen—als complete sets of als zone-specifieke subsets, afhankelijk van de onderhoudsvereiste. Het bestellen van de afdichtingsset tegelijk met de geplande olieverversing creëert de voorwaarden voor geïntegreerd onderhoud in plaats van opeenvolgende, losstaande interventies. Volledige referenties op hovooseal.com.