Какие признаки неисправности обратного клапана буровой установки? Быстрая диагностика

Обратные клапаны — односторонние клапаны, пропускающие поток в одном направлении и предотвращающие обратный поток — устанавливаются в нескольких местах гидравлической схемы ударного бурового станка. Они защищают газовую магистраль аккумулятора от загрязнения маслом при обратном потоке, предотвращают повышение давления в контуре промывки за счёт масла из обратной магистрали, поддерживают давление в контуре во время кратковременных перерывов в ударной работе и регулируют поток масла между демпфирующими камерами. Поскольку при правильной работе они функционируют бесшумно, их редко проверяют до тех пор, пока отказ не проявит себя видимым симптомом в другой части системы.

Сложность диагностики неисправностей обратного клапана в горном перфораторе заключается в том, что симптомы closely напоминают отказы других компонентов. Нестабильное давление удара указывает на аккумулятор. Обратный поток в систему промывки выглядит как повреждение уплотнения промывочной системы. Неравномерность интервалов удара может быть ошибочно принята за неисправность управляющего клапана. В данной статье сопоставлены конкретные симптомы с местами расположения обратных клапанов, вызывающими эти симптомы, а также объясняется, как отличить неисправность обратного клапана от неисправностей других компонентов, проявляющихся теми же симптомами.

Расположение обратных клапанов в горном перфораторе и то, что защищает каждый из них

Клапан-предохранитель аккумулятора установлен между магистралью подачи масла под высоким давлением и масляным портом аккумулятора. Его задача — предотвратить обратный слив гидравлического масла из аккумулятора в магистраль подачи при падении давления в ударной гидросистеме: при переключении клапана, при остановке оборудования или при кратковременных перерывах в подаче давления. Если данный клапан выходит из строя в открытом положении (или не закрывается полностью), аккумулятор теряет часть накопленного объёма масла между циклами удара, и его функция сглаживания давления в ударной гидросистеме исчезает. Симптомом неисправности является колебание давления в ударной системе с характерной пилообразной формой волны вместо стабильного значения.

Обратный клапан в контуре промывки предотвращает попадание масла из контура ударного механизма в линию промывочной воды при условиях низкого расхода. Когда давление на выходе насоса промывочной воды ниже давления возвратного потока ударного механизма — что кратковременно происходит при циклической работе ударного механизма — обратный клапан блокирует обратный поток, который мог бы загрязнить контур промывки гидравлическим маслом. Неисправность данного обратного клапана проявляется в виде молочного или маслянистого оттенка в возвратной промывочной воде и часто ошибочно диагностируется как неисправность уплотнения промывочного бокса, поскольку оба дефекта вызывают одинаковый визуальный симптом.

В некоторых конструкциях бурильных установок предусмотрен обратный клапан в демпфирующем контуре между первичной и вторичной демпфирующими камерами. Данный клапан регулирует скорость возврата демпфирующего поршня после поглощения возвратной волны. При его отказе в открытом положении демпфирующий контур теряет контролируемую временную задержку, и поглощение энергии возврата становится нестабильным — изменяется звук работы ударного механизма, а вибрация корпуса усиливается.

Симптомы неисправностей в зависимости от расположения обратного клапана

Дребезг: звуковой дефект, который часто неправильно интерпретируют

Дребезг обратного клапана — это стучащий или постукивающий звук из области клапана на частоте ударов или субгармонике, вызванный быстрыми колебаниями тарелки клапана между открытым и частично закрытым положениями. В ударной гидросистеме, работающей на частоте 40–60 Гц с высокочастотными колебаниями давления, обратный клапан, номинально недостаточный для данного расхода, или клапан с пружиной, утратившей предварительное поджатие, будет многократно открываться и закрываться в течение одного цикла удара вместо того, чтобы оставаться чётко открытым в фазе потока.

Энергия, теряемая при этом дребезге, является реальной: каждое частичное закрытие вызывает небольшой скачок давления, который повышает уровень гидравлического шума в ударной цепи. В цепи, уже работающей при давлении свыше 200 бар, такие скачки снижают точность синхронизации движения поршня. Диагностика этого явления характерна: дребезг слышен как вторичный, более высокочастотный звук, отчётливо отделённый от основного ударного шума, и локализуется в области обратного клапана, а не в ударном цилиндре.

Дребезг иногда вызывается загрязнением, а не износом клапана. Частица, застрявшая в диске обратного клапана, препятствует его полному закрытию, и неполное уплотнение начинает дребезжать при циклическом изменении давления. Очистка посадочного места клапана устраняет дребезг, обусловленный загрязнением; если он повторяется в течение нескольких сотен моточасов работы, это означает потерю предварительного натяга пружины, и требуется замена клапана.

Обратный поток без видимой утечки: внутренняя неисправность

Обратный клапан, пропускающий обратный поток через изношенное седло, не обязательно протекает наружу — обратный поток остается внутри контура. Последствия зависят от того, какой именно обратный клапан вышел из строя. Обратный поток через клапан изоляции аккумулятора приводит к более быстрому падению гидравлического давления между ударами, чем это должно быть: удары становятся менее стабильными, что особенно заметно при увеличении времени цикла или во время кратковременных пауз при переустановке, когда контур удара не получает активной подачи.

Диагностический тест на внутренний обратный поток в обратном клапане прост: отключите гидравлическое питание, изолируйте контур выше по потоку от обратного клапана и с помощью манометра на выходном порту наблюдайте, удерживается ли давление на выходе в течение 2–3 минут. Если давление в контуре падает с 180 бар до 140 бар за 2 минуты, это указывает либо на проблему обратного потока в обратном клапане, либо на внутреннюю утечку цилиндра — различить можно по характеру изменения скорости падения давления: при неизменной скорости (обратный клапан: постоянная скорость обратного потока) или при замедлении скорости (внутренняя утечка: перепад давления обусловливает поток, поэтому скорость снижается по мере выравнивания давлений).

Загрязнение как основная причина выхода из строя обратных клапанов

Большинство отказов обратных клапанов в гидравлических горных перфораторах связано с загрязнением гидравлического масла твёрдыми частицами. Частица размером 50 мкм может застрять в седле обратного клапана с такой силой, что удержит клапан в открытом положении, преодолевая усилие его пружины закрытия. В результате клапан будет непрерывно пропускать поток в обратном направлении до тех пор, пока частица либо не выйдет из седла (вызвав прерывистый отказ), либо не поцарапает поверхность седла (создав постоянный путь для обратного потока даже после очистки).

Профилактика такая же, как и для всех других прецизионных гидравлических компонентов в ударном контуре: класс чистоты по ISO 16/14/11 или выше. Однако обратные клапаны особенно уязвимы, поскольку они установлены в местах переходов контура, где изменяется скорость масла — именно в этих переходах наблюдается наибольшее скопление частиц. Фильтр с абсолютной степенью фильтрации 10 мкм, установленный перед ударным контуром, защищает все компоненты, расположенные ниже по потоку, включая обратные клапаны. Эксплуатация с фильтром, срок замены которого уже истёк, является наиболее эффективным способом сокращения срока службы обратных клапанов.

При замене обратного клапана после повреждения, вызванного загрязнением, промойте соединительный контур перед установкой нового клапана. Частицы, которые были слишком велики для прохождения через вышедший из строя клапан, теперь находятся в линии на стороне всасывания и попадут в новый клапан при первом цикле давления. Компания HOVOO поставляет комплекты уплотнений для всех основных моделей отбойных молотков — одновременное обслуживание уплотнений и уплотнительных колец (O-образных колец) обратных клапанов с одинаковой периодичностью снижает общее количество вмешательств в контур и связанную с каждым техническим обслуживанием вероятность загрязнения. Полные обозначения моделей на сайте hovooseal.com.