Príručka pre výber hydraulických vŕtačiek na horniny: Priradenie podľa pracovných podmienok, nosnosti a scenára použitia

Výber hydraulického kameňového vŕtacieho zariadenia, ktorý vyzerá na papieri správne, zlyhá dvoma charakteristickými spôsobmi: buď je vŕtacia hlavica správne špecifikovaná, no nosná platforma nedokáže zabezpečiť požadovaný prietok hydraulického oleja, alebo aplikácia vyžaduje funkciu – napríklad protizaseknutie, odolnosť voči voľnému vŕtaniu alebo presnosť pri vŕtaní rovných otvorov – ktorá vôbec nebola súčasťou špecifikácie, pretože nákupný tím vyberal iba na základe energie úderu a ceny. Obe tieto chyby je možné predísť, avšak vyžadujú iný mentálny model než „väčšie čísla znamenajú lepší výkon“.

Správnym kritériom pre výber driftovacieho zariadenia je kompatibilita, nie maximalizácia. Drifter musí byť kompatibilný so zložením horniny (energia na úder nad prahom trhliny), kompatibilný s nosným prostredím (tok a tlak v rámci kapacity pomocného okruhu), kompatibilný s geometriou vrtu (systém závitov a prispôsobenie reťazca impedancie tyčí priemeru a hĺbke vrtu) a kompatibilný s prostredím použitia (ochrana proti zaseknutiu pri zlomenom teréne, nízkohlučný dizajn pre mestské lokality, kompatibilita s nehorľavými kvapalinami pre uhliare). Všetky štyri kritériá kompatibility musia byť splnené súčasne, inak výber vedie k podoptimálnemu výsledku, aj keď jednotlivé technické špecifikáce vyzerajú pôsobivo.

Najprv zloženie horniny: Prah trhliny určuje všetko

Tuhost kameniny pri tlaku (UCS) určuje minimálnu úroveň nárazovej energie, ktorú každý náraz musí prekročiť, aby viedol k užitočnému šíreniu trhlin. Pod touto úrovňou každý náraz len zvyšuje teplotu vrtáka a povrchu kameniny bez postupu vrtania. Táto úroveň nie je presné jediné číslo – mení sa v závislosti od textúry kameniny, stupňa rozsedlinovitosti a vlhkosti – avšak na účely výberu poskytujú nižšie uvedené rozsahy založené na UCS spoľahlivé vodítko.

Praktická chyba, ktorú treba vyhnúť sa: výber vrtáka optimalizovaného pre najčastejšiu triedu kameniny v prípade, že projekt bude počas 15–20 % vrtacích prác naraziť na kameninu o 30–40 MPa tvrdšiu. V tejto tvrdšej zóne sa vrtanie prebieha pomaly s nedostatočne výkonným vrtákom a dopad na harmonogram projektu sa v dôsledku stoviek vrtacích cyklov ešte zosilní. Preto vyberte vrták pre tvrdší koniec očakávaného rozsahu a v mäkších zónach ho prevádzkujte so zníženým tlakom nárazu – nadbytok rýchlosti prenikania v mäkkej kamenine sa absorbuje bez poškodenia; nedostatok energie v tvrdej kamenine sa prejaví ako oneskorenie.

Kompatibilita s nosným vozidlom: Tri čísla, ktoré sa musia zhodovať

Pred tým, ako sa určí akýkoľvek model vŕtacej hlavice, potvrďte tri čísla z hydraulických špecifikácií nosného vozidla: (1) prietok pomocného okruhu pri menovitých otáčkach motora (l/min), (2) tlak v pomocnom okruhu (bar) a (3) maximálny spätný tlak v návratovej trubke (bar). Požadovaný prietok vŕtacej hlavice musí pohodlne spadať do rozsahu, ktorý nosné vozidlo dokáže poskytnúť – nie na samotnom okraji tohto rozsahu – aby zostal rezervný priestor pre opotrebovanie čerpadla a podmienky studeného štartu s vyššou viskozitou. Tlak v okruhu musí spĺňať minimálnu prevádzkovú požiadavku vŕtacej hlavice. Spätný tlak musí byť v rámci tolerancie návratového okruhu vŕtacej hlavice, čo je často 30 bar alebo menej.

Spätný tlak je premenná, ktorú sa najčastejšie zanedbáva a ktorá je najčastejšie zodpovedná za výkon úderového nástroja pod špecifikáciou, aj keď je zvyšok vybavenia správne prispôsobený. Každý meter príliš úzkeho návratného hadica, každý filter s vysokým odporom pri prechode kvapaliny, každý smerový ventil prispievajú k nárastu spätného tlaku. Dôsledok: návratný zdvih piesta sa skracuje v pomere k prekročeniu povoleného spätného tlaku vo vzťahu k návrhu, čím sa zníži efektívna dĺžka zdvihu a teda aj úderová energia nasledujúceho pracovného zdvihu. Drifter špecifikovaný pre 180 bar a dostávajúci tento tlak správne cez prívodnú linku, ale zažívajúci spätný tlak 40 bar na návratnej trati so špecifikáciou 30 bar, produkuje zníženú úderovú energiu bez akéhokoľvek viditeľného poruchy na strane prívodu.

Výber podľa jednotlivých scén

Závitový systém a prispôsobenie tyčí: Reťazec impedancie

Závitový systém spája triedu energie percusných vrtákov s priemerom vrtáky cez priečny prierez tyče a vlnovú impedanciu. Lano R25/R32 je vhodné pre ľahké vrtáky pri vŕtaní otvorov Ø32–52 mm s tyčami T38; lichobežníkový závit T45 je vhodný pre stredne ťažké vrtáky pri vŕtaní otvorov Ø51–76 mm; závity T51 a GT60 sú vhodné pre ťažké vrtáky pri vŕtaní otvorov Ø76–152 mm. Nesprávne prispôsobenie závitového systému – napríklad použitie tyčí T38 na ťažkom vrtáku za účelom ‚úspory nákladov na tyče‘ – spôsobuje preťaženie závitového koreňa T38 pri percusných energiách ťažkej triedy, čo vedie k zrýchlenej trhline v celej tyčovej sade namiesto úspory nákladov.

Druhý kritérium zhody je pomer priemeru piesta k priemeru tyče, ktorý určuje, ako čisto sa prenáša napäťová vlna na rozhraní medzi násadou a tyčou. Piest dobre navrhnutého vŕtacieho zariadenia má priečny prierez, ktorý približne zodpovedá jeho navrhovanej triede tyče. Použitie tyčí, ktoré sú výrazne menšie alebo väčšie v porovnaní s vlnovým impedančným návrhom piesta, spôsobuje odraz na rozhraní, čím sa plýtvajú energiou úderov – signálom, ktorý treba hľadať, je nezvyčajne vysoký úderový zvuk na násade pri nižšej ako očakávanej hĺbke vŕtania, čo naznačuje odraz vlny namiesto odporu horniny.

Dodávka tesniacich prvkov ako kritérium výberu

Po splnení všetkých technických kritérií kompatibility stále zohráva dôležitú úlohu jedna prevádzková zložka pri výbere: dostupnosť súpravy tesniacich prvkov na mieste prevádzky. Vŕtačka, ktorá vyžaduje výmenu súpravy tesniacich prvkov každých 400–500 hodín prevádzky, vyžaduje 2–4 údržbové zásahy ročne. Ak je dodacia lehota modelovo špecifického balíčka od distribútora 3–4 týždne, každý údržbový zásah môže spôsobiť 3–4 týždne prevádzky so zníženou produktivitou kvôli čakaniu na diely. HOVOO má na sklade modelovo špecifické súpravy tesniacich prvkov pre platformy Epiroc, Sandvik, Furukawa a Montabert v materiáloch PU a HNBR s rýchlym dodaním. Potvrdenie dostupnosti súpravy tesniacich prvkov pred konečným výberom zariadenia odstraňuje údržbovú zátku ešte pred jej vznikom. Kompletné odkazy na stránke hovooseal.com.