Hvordan utvide levetiden til bors akkumulator? Bruks- og vedlikeholdstips

De fleste vedlikeholdsprogrammene for hydrauliske bergborere har et spesifikt intervall for utskiftning av hydraulisk olje, et spesifikt intervall for utskiftning av tetningssett, og nesten ingenting skrevet ned angående vedlikehold av akkumulatorer. Akkumulatoren kontrolleres først når noe går i stykker – spesielt når slagenergien faller og den karakteristiske heslyden indikerer at membranen eller fortrykket har sviktet. På det tidspunktet har akkumulatoren vært i degradert drift i uker eller måneder, og andre slagkomponenter har absorbert konsekvensene.

En hydraulisk akkumulator i en perkusjonskrets er en trykkbeholder som går gjennom ekstreme forhold: 30–65 trykkcykluser per sekund under boring, med topptrykk på 160–220 bar på den hydrauliske siden. Levetiden til en standard hydraulisk akkumulator er vanligvis 12 år eller et begrenset antall trykkcykluser, avhengig av hvilken betingelse som oppfylles først. For en drifter som kjører 2 000 perkusjons-timer per år, utsettes akkumulatoren for ca. 360 millioner trykkcykluser årlig. Dette er ikke en vedlikeholdsoppgave du kan utsette ubegrenset.

Forstå hva akkumulatoren faktisk gjør i perkusjonskretsen

En hydraulisk bergborer har to akkumulatorer med ulike funksjoner. Den høytrykksakkumulatoren lagrer nitrogen som er forladd til 50–80 bar (avhengig av driftermodell) og er plassert på slagtrykkssiden i kretsen. Når stempelet begynner sin returbevegelse, kan pumpen alene ikke levere den momentane strømbehovet som kreves for drift med høy frekvens – akkumulatoren frigir den lagrede energien for å supplere pumpens strøm i dette kritiske øyeblikket, og eliminerer dermed «slaggapet» som ellers ville føre til at stempelet snur for tidlig.

Lavtrykksakkumulatoren (vanligvis forladet til 4–5 bar) er plassert på retur-/buffer-siden og fungerer sammen med dempingssystemet for å absorbere energien fra returbølgen fra stangstrengen. Begge akkumulatorene har membraner – fleksible membraner som fysisk skiller nitrogen-gassen fra hydraulikkvæsken. Membranen er komponenten som svikter. Gass diffunderer sakte gjennom nitrilgummimembranen over tid; rask ladning eller en overtrykkshendelse kan revne den øyeblikkelig.

De tre mekanismene som forkorter akkumulatorens levetid

Nitrogengasspermeasjon gjennom membranen er unngåelig, men kontrollerbar. Nitrilgummi (NBR)-membraner, som er den vanligste typen, mister nitrogen gjennom membranveggen med en hastighet som øker med temperaturen og trykkforskjellen. Ved driftstemperaturer over 70 °C øker permeasjonshastigheten. Å sjekke forspenningspresset hvert 200–300 slagtime oppdager den gradvise trykkreduksjonen før den når et nivå som påvirker slagytelsen. Et plutselig trykkfall – i stedet for et gradvis – indikerer lekkasje i ventilstammen eller brudd på membranen, snarere enn permeasjon.

Rask ladning er den største enkelte årsaken til tidlig membranfeil i felttjeneste. Når nitrogen tilføres for raskt til en akkumulator som er fullstendig utladet, avkjøles den ekspanderende gassen membranen slik at gummi blir skjør. I en blæreakkumulator kan rask ladning også presse blæren ned i poppetventilen ved oljeinngangen, noe som fører til permanent skjæring eller kneiping av blæren. Ladeprosedyren som er dokumentert av de største akkumulatortilvirkerne krever at nitrogen tilføres sakte – å åpne sylinderventilen litt og fylle opp over flere minutter i stedet for sekunder. De fleste nettsteder hopper over denne trinnet fordi det tar lengre tid.

Drift under minimum forhådsfylling er den tredje mekanismen. Når en driftsdriftsenhet kjører med forhådsfyllingstrykk i akkumulatoren under spesifikasjonen — fordi forhådsfyllingen aldri er sjekket og nitrogen har lekket ut — «slår» membranen sammen mot oljeportens overflate ved hver trykksyklus. Den gjentatte kontakten mellom membranen og porten fører til lokal slitasje og til slutt til gjennomstikk. Bergboremaskinen fungerer fortsatt, men perkusjonsenergien blir stadig mer uregelmessig fordi akkumulatorens dempningsfunksjon er svekket.

Forhådsfyllingsspesifikasjoner og sjekkintervall

Forspenningen er alltid målt med fullt avlastet hydraulisk trykk i slagkretsen—ikke mens drifteren er i drift. Å måle akkumulatorforspenning mot et aktivt slagtrykk gir en feilaktig lesning, fordi nitrogen-siden komprimeres av det tilstedeværende hydrauliske trykket. Avlast systemet fullstendig før du kobler til ladings-/manometerverktøyet på akkumulatorventilstammen.

Temperatur og dens effekt på indikert forspenning

Nitrogentrykket varierer med temperaturen i henhold til den grunnleggende gassloven: En temperaturstigning på 10 °C øker nitrogentrykket med ca. 3,5 % i en akkumulator med fast volum. En drifter som viser riktig forspenningstrykk ved kalde forhold (20 °C omgivelsestemperatur) vil vise høyere verdi på lademanometeret etter flere timer med drift, når akkumulatorhylsteret har oppvarmet seg til 60 °C. Denne høyere verdien betyr ikke at forspenningen er for høy—den betyr bare at gassen er varmere.

Den praktiske konsekvensen: Registrer alltid temperaturen da forladningen ble sjekket, sammen med trykkavlesningen. Still inn et forladningsmål som er passende for kalde forhold, og husk at det varme driftstrykket vil være høyere. Overtrykkning basert på en korreksjonsfeil ved kalde avlesninger er en vanlig årsak til membranskade i feltet – for høy forladning presser membranen mot stempelklaffen ved hver utløpscyklus, akkurat samme mekanisme som ved drift uten forladning, men i motsatt retning.

Lagring og prosedyrer for langvarig stillstand

For lagringsperioder som overstiger to uker, er standardpraksisen å frigjøre hydraulisk trykk og la nitrogenforladingen være intakt. Membranen skal være i «gassfull»-posisjon—verken slått hardt mot oljeinngangen eller strekt av hydraulisk trykk. Langvarig lagring med membranen presset mot oljeinngangen (hydraulisk krets under trykk, men nitrogenforlading uttømt) fører til permanent deformasjon av membrangeometrien og forkorter den gjenværende levetiden til membranen.

Før lagring skal akkumulatorkarret tømmes for samlet olje dersom driftsverktøyet skal lagres i mer enn én måned—olje som står i kontakt med membranen ved omgivelsestemperatur fører over tid til en viss herding av nitriloverflaten. Etter gjenopptatt drift etter lagring skal forladingstrykket kontrolleres før percussjon starter, og percussjonstrykket skal reduseres i de første 15–20 minuttene for å tillate gradvis oppvarming av membranen til driftstemperatur.