EN
AR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
IW
ID
LV
SR
SK
VI
HU
MT
TH
TR
FA
MS
GA
CY
IS
KA
UR
LA
TA
MY
Zmiany wysokości wpływają na każdy parametr, według którego dobrane było urządzenie przecinające
Urządzenie przecinające hydrauliczne, dobrane i uruchomione na poziomie morza, przybywa na budowę w górach na wysokości 3500 m jako zupełnie inne urządzenie. Nie pod względem mechanicznym — wymiary wewnętrzne, masa tłoka, czas otwierania zaworów oraz specyfikacja klinów pozostają bez zmian. Zmieniły się natomiast wszystkie parametry środowiskowe, na podstawie których dokonano pierwotnego doboru: ciśnienie atmosferyczne, zakres temperatur otoczenia, gęstość powietrza odpowiadająca za chłodzenie oraz rzeczywista moc silnika nośnika napędzającego obwód hydrauliczny. Urządzenie przecinające, które było poprawnie dopasowane do swojego nośnika na poziomie morza, może teraz działać z niedoborem mocy, ulec przegrzaniu termicznemu oraz mieć niewłaściwie dobraną uszczelkę do warunków, w jakich aktualnie funkcjonuje. Żadna z tych niezgodności nie jest widoczna podczas inspekcji. Wszystkie one jednak wpływają na żywotność urządzenia i jego wydajność od pierwszej zmiany pracy.
Wydzwania inżynieryjne związane z hydrauliczną pracą na dużych wysokościach są dobrze udokumentowane w literaturze dotyczącej projektowania przemysłowych systemów hydraulicznych, ale rzadko przekładają się na praktyczne wskazówki dotyczące doboru młotków hydraulicznych oraz ich eksploatacji w warunkach terenowych. Podstawowym problemem jest wpływ wysokości nad poziomem morza na wiele zmiennych systemowych jednocześnie oraz wzajemne oddziaływanie tych zmiennych. Zmniejszone ciśnienie atmosferyczne obniża efektywną temperaturę wrzenia oleju, zwiększając ryzyko kawitacji. Niskie temperatury otoczenia na dużych wysokościach zwiększają lepkość oleju, co zwiększa obciążenie pompy i wydłuża czas nagrzewania się układu. Wentylator chłodzący przesuwa mniejszą masę powietrza odprowadzającego ciepło przy każdym obrocie. Silnik wysokoprężny dostarcza mniej mocy do pompy hydraulicznej. Każdy z tych problemów z osobna można skutecznie rozwiązać. Jednak jednoczesne występowanie wszystkich czterech czynników bez odpowiedniej świadomości tego faktu ze strony operatora lub zespołu serwisowego prowadzi na stanowiskach wysokogórskich do przedwczesnych uszkodzeń młotków hydraulicznych, które błędnie przypisywane są wadom konstrukcyjnym produktu zamiast niezgodnościom między warunkami eksploatacji a wymaganiami technicznymi.
Rozwój przez BEILITE pierwszego łamacza hydraulicznego z certyfikatem pracy w warunkach wysokiej wysokości nad poziomem morza uwzględnił te złożone wyzwania poprzez zmiany specyfikacji na trzech poziomach: dobór materiału uszczelek zapewniający elastyczność w niskich temperaturach oraz odporność na zwiększone ciśnienie różnicowe, zalecenia dotyczące specyfikacji oleju uwzględniające korektę klasy lepkości dostosowaną do wysokości nad poziomem morza oraz metodologię dopasowania przepływu medium napędowego, która uwzględnia obniżenie mocy silnika przy dużej wysokości. Wynikiem jest seria produktów, której stosowanie potwierdzono na budowach położonych na wysokości przekraczającej 4000 metrów — weryfikacja, której nie można zastąpić testami laboratoryjnymi w symulowanych warunkach wysokościowych.
Cztery wyzwania związane z wysokością — mechanizm, właściwa reakcja, skutki pominięcia
W tabeli przedstawiono każde wyzwanie wraz z leżącym u jego podstaw mechanizmem fizycznym, właściwą reakcją operacyjną i specyfikacyjną oraz trybem awarii, który wystąpi w przypadku nieuwzględnienia danego wyzwania.
|
Wyzwanie |
Mechanizm |
Właściwe działania |
Skutki pominięcia |
|
Zmiana lepkości oleju |
Ciśnienie atmosferyczne na wysokości 3000 m wynosi około 70% ciśnienia na poziomie morza; temperatura wrzenia oleju obniża się przy zmniejszonym ciśnieniu; jednoczesne niskie temperatury otoczenia na dużej wysokości zwiększają lepkość — olej ISO VG 46, który poprawnie przepływa na poziomie morza, może być niebezpiecznie gęsty podczas zimnego uruchomienia rano w górach |
Zmniejsz stopień lepkości zgodnie z normą ISO VG o jedną klasę poniżej specyfikacji dla poziomu morza: VG 46 → VG 32 dla wysokości powyżej 2500 m przy niskich temperaturach otoczenia; stosuj syntetyczny lub półsyntetyczny olej o wysokim indeksie lepkości (VI 130+), który odporno na zagęszczanie przy zimnym starcie, ale nie rozrzedza się nadmiernie po nagrzaniu układu; przed uruchomieniem młota przy temperaturze otoczenia poniżej zera należy zawsze nagrzać hydrauliczny obwód nośnika przez co najmniej 10 minut |
Zimny, gęsty olej nie jest w stanie w pełni zwiększyć ciśnienia w młocie już przy pierwszych uderzeniach; powierzchnia tłoka jest obciążana bez wystarczającej warstwy oleju pomiędzy tłokiem a cylindrem; zużycie w pierwszych minutach pracy przy niskiej temperaturze jest nieproporcjonalnie duże w porównaniu do całkowitego czasu eksploatacji |
|
Obniżenie wydajności chłodzenia |
Na wysokości 3000 m wentylator chłodzenia o stałej prędkości obrotowej nośnika przesuwa tę samą objętość powietrza, ale jedynie około 70% jego masy — a to masa, a nie objętość, odpowiada za odprowadzanie ciepła z chłodnicy oleju; wymiennik ciepła może działać z wydajnością wynoszącą 75–80% wydajności na poziomie morza; w połączeniu ze zmianami lepkości oleju temperatura oleju szybciej rośnie i pozostaje wyższa |
Skrócić przedziały ciągłego uderzania: reguła ponownego pozycjonowania co 15–20 sekund na poziomie morza skraca się do 10–12 sekund na pozycję powyżej 3000 m; monitorować wskaźnik temperatury oleju i przerwać pracę młota, jeśli temperatura przekroczy 80 °C; rozważyć zainstalowanie dodatkowej chłodnicy oleju na nośniku, jeśli prace są wykonywane na wysokości powyżej 3500 m przy letnich temperaturach otoczenia przekraczających 20 °C |
Utrzymanie wysokiej temperatury oleju powoduje obniżenie jego lepkości poniżej minimalnego skutecznego progu smarowania; uszczelki szybciej ulegają degradacji w podwyższonej temperaturze; przeciek wewnętrzny przez powierzchnię tłoka zwiększa się; energia uderzeniowa przekazywana dłutu stopniowo maleje w trakcie całej zmiany pracy bez wystąpienia pojedynczego awaryjnego zdarzenia |
|
Różnica ciśnień działająca na uszczelki |
Na dużej wysokości zewnętrzne ciśnienie atmosferyczne, przy którym pracują uszczelki, jest niższe; różnica między wewnętrznym ciśnieniem hydraulicznym a zewnętrznym ciśnieniem powietrza rośnie przy danym ustawieniu ciśnienia roboczego; uszczelki zaprojektowane do pracy przy różnicach ciśnień odpowiadających poziomowi morza mogą wykazywać wycieki lub ulec uszkodzeniu wcześniej na dużej wysokości, szczególnie przednie uszczelki pyłowe głowicy oraz membrany akumulatora |
Zastosuj uszczelki z FKM (fluoroelastomeru) zamiast standardowych z NBR w przypadku eksploatacji na wysokości powyżej 2500 m; FKM zachowuje elastyczność przy niższych temperaturach występujących na dużej wysokości oraz wytrzymuje wyższą efektywną różnicę ciśnień; sprawdź ciśnienie napełnienia akumulatora azotem za pomocą certyfikowanego manometru w temperaturze panującej na danej wysokości — wskazanie ciśnienia napełnienia rano w chłodnych warunkach na wysokości 3500 m będzie istotnie niższe niż ciśnienie napełnienia ustalone w ciepłych warunkach na poziomie morza podczas końcowej montażu |
Akumulator z zbyt niskim ciśnieniem zapewnia niestabilną ilość energii przy każdym uderzeniu; nieregularna liczba uderzeń na minutę (BPM), którą operatorzy błędnie interpretują jako problem przepływu lub zaworu; ciśnienie napełnienia azotem, które wydaje się poprawne na poziomie morza, może być funkcjonalnie zbyt niskie w chłodnym otoczeniu na wysokości 3500 m — zawsze ponownie zweryfikuj po przetransportowaniu urządzenia na miejsce pracy |
|
Obniżenie mocy silnika napędowego |
Silniki wysokoprężne tracą około 3% mocy na każde 300 m wysokości powyżej 1500 m z powodu zmniejszonej gęstości powietrza niezbędnego do spalania; nośnik o nominalnym przepływie dodatkowym wynoszącym 150 L/min na poziomie morza może dostarczać jedynie 120–130 L/min na wysokości 3000 m przy pełnym obciążeniu wyzwalacza — poniżej minimalnego przepływu wymaganego przez dopasowany model wyzwalacza |
Wybierz wyzwalacz, którego minimalny nominalny przepływ jest o 15–20% niższy niż rzeczywisty przepływ nośnika na danej wysokości (po korekcie na wysokość), a nie jego wartość podana dla poziomu morza; w przypadku miejsc pracy położonych powyżej 3000 m przeprowadź na pierwszy dzień test przepływu dostosowany do konkretnego miejsca — podłącz miernik przepływu do obwodu dodatkowego w warunkach eksploatacyjnych i porównaj uzyskaną wartość z minimalnym wymaganiem wyzwalacza przed ostatecznym dobraniem sprzętu |
Wyzwalacz pracujący przy zbyt niskim przepływie działa z obniżoną liczbą uderzeń na minutę (BPM) i jednoczesnym podwyższonym temperaturowo; operator odczuwa słabe i wolne działanie urządzenia i zwiększa nacisk w dół w celu kompensacji — co ogranicza skok tłoka i pogarsza zarówno liczbę uderzeń na minutę, jak i generowanie ciepła w pętli wzmacniającej |
Protokół uruchomienia zapobiegający większości awarii występujących w warunkach wysokiej wysokości
Większość awarii hydraulicznych młotów górniczych występujących na dużych wysokościach, które są analizowane po zdarzeniu, ma swoje źródło w pierwszych 20 minutach zmiany, a nie w fazie ustalonej pracy. Zimne oleje są bardziej lepkie niż przewidziano w projekcie systemu. Pompa pracuje intensywniej i generuje więcej ciepła, zanim olej nagrzeje się do lepkości roboczej. Młot otrzymuje olej, który jednocześnie jest zbyt lepki do zapewnienia pełnego przepływu i zbyt zimny, aby jego uszczelki mogły zapewnić nominalne dociskanie. Początkowe uderzenia tłoka zachodzą w warunkach smarowania granicznego — warstwa oleju jest zbyt cienka ze względu na ograniczony przepływ, a uszczelki nie są jeszcze całkowicie osadzone, ponieważ materiał uszczelniający nie osiągnął temperatury roboczej. Zużycie występujące w tej fazie, jeśli powtarza się codziennie, kumuluje się szybciej, niż sugeruje liczba godzin pracy.
Trzystopniowy protokół uruchamiania eliminuje to ryzyko przy znikomym koszcie. Po pierwsze, pozostaw silnik nośnika w stanie postoju przez minimum 10 minut przed włączeniem jakiejkolwiek funkcji hydraulicznej — nie tylko młota, ale dowolnego obwodu — aby umożliwić wymianę ciepła między komorą silnika a zbiornikiem oleju hydraulicznego. Po drugie, przez 5 minut działaj obwodami kosza i ramy nośnika w pełnym zakresie ruchu przed przełączeniem na obwód młota — dzięki temu ciepły olej krąży w przewodach zamiast pozostawać zimny w obwodzie pomocniczym, podczas gdy główne obwody się nagrzewają. Po trzecie, przez pierwsze 3 minuty włącz młot przy zmniejszonym ciśnieniu docisku — wystarczającym do zapłonu, ale niewystarczającym do pełnego obciążenia obwodu — co umożliwia utworzenie się wewnętrznej warstwy oleju w młocie przed zastosowaniem pełnego obciążenia uderzeniowego. Łączny dodatkowy czas: 18 minut. Typowy zwrot inwestycji w postaci ograniczenia zużycia uszczelek i tłoków: znaczny w ciągu sezonu pracy na dużych wysokościach.
Jedną z adaptacji, którą operatorzy działający na dużych wysokościach wprowadzają bez oficjalnej instrukcji, jest ograniczenie liczby modeli urządzeń zabieranych na miejsce pracy. Flota, która na poziomie morza wykorzystuje trzy różne modele młotów hydraulicznych, często ogranicza się do jednego modelu w przypadku umów realizowanych na dużych wysokościach, ponieważ stopień lepkości oleju, protokół uruchamiania, specyfikacja napełnienia akumulatora oraz dopasowanie nośnika różnią się w zależności od modelu. Zastosowanie jednego modelu, którego zakres wysokościowy obejmuje całą wysokość projektowanego obiektu, zmniejsza obciążenie poznawcze i logistyczne zespołu konserwacyjnego, co bezpośrednio przekłada się na mniejszą liczbę błędów związanych z wysokością popełnianych podczas zmian dyżurów i rotacji sprzętu. Strata wydajności wynikająca z eksploatacji jednego dobrze dobranego modelu na całym terenie obiektu jest mniejsza niż szkoda wynikająca z wyższego poziomu błędów konserwacyjnych przy jednoczesnym użytkowaniu trzech modeli z różnymi procedurami dostosowania do warunków panujących na dużej wysokości.
