Diagnostisering av lagerfeil: Uvanlig støy, oppvarming og slitasje

Lagerfeil i rotasjonsmotorer til hydrauliske bergboringsdrev varsles sjelden ved en tydelig, plutselig hendelse – den katastrofale låsinga som stopper boreren er vanligvis slutten på en gradvis nedbrytningsprosess som startet uker eller måneder tidligere. De første signalene er subtile: en liten endring i tonhøyden til rotasjonsmotorens lyd ved lav perkusjon, en oljeavtappetemperatur som er 5 °C høyere enn tidligere, og en økning i metallpartikkelantallet i oljeprøven mellom serviceintervallene. Når noen av disse faktorene blir så tydelige at de utløser et vedlikeholdsoppdrag, er lagret vanligvis allerede forbi det punktet der inspeksjon og gjenoljing kan forlenge levetiden – utskifting er da den eneste muligheten.

Å oppdage slitasje på leier i et tidlig stadium, der inngrep fremdeles er kostnadseffektive, krever kunnskap om hva hvert signal betyr og når det dukker opp i feilutviklingslinjen – spesielt hvilken symptombilde som vanligvis vises først og hvilket signal indikerer at leieren har få timer igjen før den låser seg.

Feilsekvensen: Hvilke signaler dukker opp når

Leierfeil i en roterende motor for bergboringsutstyr følger vanligvis en bestemt utviklingsrekkefølge. Det første oppdagbare signalet – ofte før noen menneskelige hørbare lyder oppstår – er økt vibrasjonsamplitude ved leierkarakteristiske frekvenser. I slagmiljøet, der bakgrunnsvibrasjonen fra slagmekanismen er intens, er denne underterskelsvibrasjonsendringen i praksis ikke oppdagerbar uten sensorbaseret vibrasjonsanalyse. De fleste feltoperasjoner har ikke denne instrumenteringen montert spesifikt på rotasjonsmotoren, så dette tidlige signalet går derfor ubemerket.

Det neste signalet som vanligvis dukker opp er vanligvis støy: en endring i rotasjonsmotorens karakteristiske lyd fra en jevn, lav summen til noe med en periodisk eller avbrytende kvalitet – en subtil metallisk syklisk komponent som gjentar seg med lagerbanefrekvensen. Dette er hørbart for en erfaren operatør som kjører anlegget uten perkusjon og kun med rotasjon, ved lav rotasjonstrykk. Den viktigste diagnostiske teknikken: under en posisjoneringscyklus (uten perkusjon, rotasjon med lav hastighet) skal man spesielt lytte til rotasjonsmotorens ende av driftsverktøyet. Nye lagere er nesten stille ved lav rotasjonshastighet; lagere med skade på lagerbanen produserer en uregelmessig summen eller en svak syklisk skrapelyd som blir sterkere når rotasjonshastigheten øker.

Varme følger støy i de fleste feilsekvenser. Lagerets temperatur i rotasjonsmotorens hus stiger når den skadede løpebanens overflate øker friksjonen per omdreining. En akseptabel driftstemperatur for de fleste lager i rotasjonsmotorer er 80 °C eller lavere på husets overflate. En berøringskontroll med hånden (der man merker at huset føles varmt i forhold til nærliggende kretsområder) eller en infrarød termometermåling på motorens hus kan identifisere et lager som kjører for varmt, før risikoen for låsing blir akutt. En plutselig temperaturstigning – i stedet for en gradvis – tyder på smørefeil snarere enn progressiv slitasje på løpebanen: forurenet fett som plutselig mister sin viskositet, eller en smørelinje som er blokkert av fremmedstoff.

Støyegenskaper etter feiltype

Oljeprøve-diagnostikk: Oppdage lagerdrift før lyd

I drift som utfører regelmessig hydraulikkoljeanalyse – som bør inkludere dreiemotorens avtapolje, ikke bare støtsekretens olje – er økende mengde metallpartikler i avtapprøven det tidligste praktisk overvåkede signal på lagerforringelse. Jern- og stålpartikler fra skinnepartiet og rulleelementenes slitasje dukker opp i oljen før lyd eller varme kan registreres. En partikkelmengde som dobles mellom to påfølgende prøver tatt med 200 timers mellomrom (selv om de absolutte verdiene fortsatt ligger innenfor normalområdet) indikerer akselerert slitasje et sted i smørekretsen. Kilden bekreftes ved å krysjsjekke mot lyd- og temperaturmålinger.

Forskjellige typer slitasjepartikler indikerer ulike sviktmodi: store, uregelmessige jernpartikler tyder på utmattelsesavskalling av løpebanens overflate; fine jernspåner uten avskalingspartikler tyder på slitasje fra forurenet smøremiddel; ikke-jernholdige partikler (kobber, tinn) tyder på kage- eller separatormateriale, noe som peker på overlast eller feil lagerstype for påvirkningsmiljøet. Disse forskjellene er synlige ved en enkel magnetisk tappinspeksjon – ved å plassere en magnet i avløpsledningen – eller i en laboratorieprøveanalyse.

Grunnårsak: Hva dreper faktisk lagrene i rotasjonsmotorer

Smøringssvikt står for majoriteten av tidlige lagerfeil i roterende motorer for bergborere. De to formene er: for lite smøring (mangel på smøring fra en tilstoppet eller tom smørelinje i skaftet, som også forsyner lagerområdet i motoren) og feil smøremiddel (hydraulisk olje for generelle formål brukt i stedet for EP-olje for bergborere når riktig kvalitet ikke var tilgjengelig). Begge fører til akselerert overflateforurensning innen 50–100 timer og genererer varme som ytterligere akselererer oljedegradasjonen – en forsterkende syklus.

Forurensning fra spylevann er den andre viktigste årsaken. Når tetningene i spyleboksen svikter, trekker vannet gradvis mot rotasjonsmotorområdet over tid. Vann i lagersmøren øker dramatisk den abrasive slitasjen, fordi vann ikke danner en beskyttende film mellom metallflater under belastning. Den magnetiske tappen vil vise fine metalliske spon (ikke store spallpartikler) når forurensning med vann er årsaken – noe som skiller seg fra spallingrelaterte feil ved partikkelformen.

Overbelastning fra slitasje på veilederhylse er den tredje årsaken. En veilederhylse med for stor spilling lar skaftet sveve sidelengs under slag, og denne sidelasten overføres delvis til rotasjonsmotorens lager gjennom spennanordningen. Lageret utsettes for radielle krefter som det ikke er konstruert for. Diagnostikk: hvis lagrene svikter hyppig og spillingen i veilederhylsen er på eller over utskiftningsgrensen, er hylsen årsaken til problemet – selv om den ikke er det åpenbare, umiddelbare problemet.

Utskifting og gjenmontering: Unngå gjentatte svik

Å montere et nytt lager i samme boks der et feilutbrudd nettopp har skjedd, uten å inspisere boksenes innvendige overflate og akselens skulderflater, er den vanligste årsaken til gjentatte tidlige lagerfeil. Rullelementene i det feilaktige lagret riper boksenes innvendige overflate; disse ripene skaper spenningskonsentrasjoner som skader det nye lagrets ytre ring allerede i de første driftstimene. Rengjør, mål og hon eller bytt eventuelt boksen før du monterer nye lagre.

Monteringskraften for lagret må påføres den riktige ringen – den ringen som settes inn med presning. Å påføre monteringskraft gjennom et rulleelement skader umiddelbart løpebanene, noe som fører til en feil som ser ut som tidlig slitasje, men som faktisk skyldes monteringsfeil. HOVOO leverer tettningssett for roterende motorer for alle de største driftsverktøymerkene. Fullstendige referanser på hovooseal.com.