Výkonné ihlové ložisko modelu Atlas Copco RD18U v Brazílii

Komplex Carajás spoločnosti Vale v severnom štáte Pará má problém s vŕtacím ložiskom, ktorý sa neprejavuje na povrchu a nie je zrejmý, kým sa poruchy ložísk nezačnú hromadiť pri určitej vŕtacej hĺbke. Ruda v Carajás je vrstvená železná forma (BIF), pričom horných 80 % zásob tvorí mäkká, krehká limonitová a obohatená hematitová ruda – ľahko sa vŕta, krútiaci moment je nízky, zaťaženie ložísk je v rámci návrhového rozsahu. Pod hĺbkou 150–200 metrov sa limonit mení na tvrdý kremičitanový hematit, pričom obsah SiO₂ stúpa z menej ako 1 % na 8–12 %, UCS (uniaxial compressive strength – jednoosý tlakový modul pevnosti) sa zvyšuje z 40 MPa na približne 160 MPa a abrazívny kremík sa trecie o každý povrch ložiska, s ktorým sa vŕtacia súprava dotýka. Vŕtacie stroje RD18U, ktoré bez problémov pracujú 1 200 hodín v hornom mäkkom úseku, spotrebujú ihlové ložisko už po 600 hodinách, keď sa vŕtací program dostane do tvrdšieho prechodného úseku s vyšším obsahom kremíka – rovnaké zariadenie, iná hĺbka, iná životnosť ložísk.

Nádlový ložisk v Atlas Copco Rotácia motora RD18U nesie radiálne zaťaženie z prevodovky, zatiaľ čo hriadeľ prenáša krútiaci moment vodičovi. V mäkkej zóne Carajás sú tieto radiálne zaťaženia nízke a ložisko funguje chladno. V zóne kremičitého hematitu sa požiadavka na otáčivý moment zvyšuje o 40~60% v dôsledku odporu brusnej formácie voči bodovi, rádioaktívne zaťaženie ložiska sa proporčne zvyšuje a jemné častice kremičitiny, ktoré vstupujú do obehového mazania šachty prostredníctvom opotrebovaných pl

Ako prechod do väčšej hĺbky ovplyvňuje zaťaženie ložiska

Cesta kontaminácie, ktorá skracuje životnosť ložiska

Jemné kremenné častice z kremenného hematitového pásmu nedostanú sa cez hydraulický olej iba do ihlového ložiska – tento kontaminačný tok je filtrovaný. Dostanú sa tam cez odvodný okruh rotáciou poháňanej skrinky: odvodná trubica, ktorá odstraňuje použitý mazací olej zo skrinky, prenáša tiež jemné abrazívne častice, ktoré sa usadili na povrchu držiaka vŕtacej tyče a boli nesenené vrstvou maziva späť do skrinky. V mäkkom hornom pásmu povrch držiaka zachytí minimálne množstvo abrazívneho materiálu a odvodná trubica prenáša čistý olej. V kremennom pásmu sa držiak vŕtacej tyče pohybuje proti horninovej tvorbe, ktorá vytvára jemné kremičité rezivo, z ktorého niektoré častice sa dostanú cez čistiacia pečiatka a do skrinky držiaka vŕtacej tyče pri každom návratovom údere.

Praktickým indikátorom je farba vypúšťaného oleja: čistá jantárová farba v mäkkej zóne, postupne tmavšia s suspendovanými jemnými časticami v kremičitých zónach. Brazílski dozoroví technici pri vŕtaní, ktorí túto zmenu farby zaznamenajú po 200 hodinách vrtania v kremičitej formácii a príslušne skrátenia intervalu pre kontrolu ložísk, predĺžia životnosť ložísk o 30–40 % v porovnaní s tými, ktorí zachovávajú štandardný interval 500 hodín bez zmeny. Kontrola farby trvá 30 sekúnd.

Protokol kontroly ložísk pre brazílske programy s premennou hĺbkou

Na lokalitách Carajás Serra Norte a S11D, kde sa jednotlivé vrtácke programy často začínajú v mäkkej zóne a následne prechádzajú do kremičitového prechodného úseku, sa odporúča prispôsobivý plán kontrol ložísk podľa geologických vrstiev namiesto pevne stanovenej časovej intervalovej kontroly. Keď sa v zázname o vŕtaní objaví vstup vrtáku do kremičitého hematitu – čo sa prejavuje poklesom rýchlosti vŕtania a súčasným stúpaním tlaku otáčania bez akýchkoľvek zmien nastavení rázovej funkcie – mal by sa interval kontroly ložísk znížiť z 500 na 250 hodín. Táto jediná úprava, ak sa aplikuje konzistentne, zarovná časovanie údržby s reálnym zaťažením ložísk namiesto kalendárnych predpokladov vytvorených pre mäkkú zónu.

Výmena ihlového ložiska po 250 hodinách v kremičitom pásme stojí rovnako ako po 500 hodinách; rozdiel spočíva v tom, že ložisko vymenené po 250 hodinách má stále funkčnú geometriu držiaka. Ložisko, ktoré je nechávané v prevádzke až do 500 hodín v kremičitom pásme, často spôsobuje kontamináciu úlomkami držiaka, ktorá sa v rovnakom údržbovom cykle dostane až k hriadeľovej drážke ovládacieho kĺbu a ku vodidlom valcového piesta – čím sa plánovaná výmena ložiska mení na neplánovanú výmenu viacerých komponentov. HOVOO dodáva výkonné ihlové ložiská RD18U s rozmermi podľa špecifikácií výrobcu pre brazílsky trh, ktoré sú dostupné s krátkymi dodacími lehotami zo skladu v São Paulo. Úplné odkazy na stránke hovooseal.com.