สาเหตุและวิธีแก้ไขปัญหาการส่งแรงกระแทกต่ำของเครื่องเจาะหิน การซ่อมแซมอย่างรวดเร็ว

เมื่อเครื่องเจาะหินไฮดรอลิกสูญเสียพลังงานการตี ชิ้นส่วนแรกที่มักจะถูกถอดออกและเปลี่ยนในสถานที่ส่วนใหญ่คือปั๊มไฮดรอลิก ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเป็นการตัดสินใจที่ผิด ปั๊มทำหน้าที่สร้างอัตราการไหล ไม่ใช่แรงดัน—แรงดันในระบบไฮดรอลิกเกิดจากความต้านทานต่อการไหล และหากปั๊มล้มเหลวจริง มักแสดงอาการด้วยอัตราการไหลที่ไม่เพียงพอเมื่อทำงานที่ความเร็วตามข้อกำหนด ไม่ใช่เพียงแค่พลังงานการตีต่ำเท่านั้น การเปลี่ยนปั๊มที่ยังใช้งานได้ตามปกติจะสูญเสียเวลาการทำงานเต็มกะหนึ่งกะ และปล่อยให้ข้อบกพร่องที่แท้จริงยังคงไม่ได้รับการแก้ไข

แรงกระแทกต่ำในสว่านหินไฮดรอลิกเป็นอาการ ไม่ใช่ข้อบกพร่อง ข้อบกพร่องมักเกิดจากหนึ่งในสี่สาเหตุต่อไปนี้เสมอ: ความดันเริ่มต้นของแอคคิวมูเลเตอร์อยู่นอกช่วงที่กำหนด, ความดันในวงจรการตีไม่ตรงกับค่าที่ระบุไว้สำหรับดริฟเตอร์, การรั่วไหลผ่านช่องทางบายพาสเนื่องจากซีลลูกสูบตีสึกหรอ หรือวาล์วควบคุมอุดตันบางส่วนซึ่งทำให้อัตราการไหลของน้ำมันไปยังกระบอกสูบกระทบลดลง แต่ละสาเหตุเหล่านี้จะแสดงอาการพื้นผิวที่คล้ายกัน—เสียงของสว่านฟังดูทื่นลง อัตราการเจาะลึกลดลง และเข็มวัดความดันสั่นไหว—แต่จำเป็นต้องใช้วิธีวินิจฉัยและแก้ไขที่แตกต่างกัน

ข้อบกพร่องที่ 1: ความดันเริ่มต้นของแอคคิวมูเลเตอร์อยู่นอกช่วงที่กำหนด

แอคคิวมูเลเตอร์แรงดันสูงในวงจรการตี (percussion circuit) ทำหน้าที่เก็บพลังงานไฮดรอลิกและปล่อยพลังงานนั้นออกในช่วงที่ลูกสูบเปลี่ยนทิศทาง ซึ่งช่วยเติมช่องว่างระหว่างปริมาณการจ่ายของปั๊มกับความต้องการพลังงานทันทีของวงจร เมื่อความดันไนโตรเจนเริ่มต้น (pre-charge pressure) ลดลง—เนื่องจากการเสื่อมสภาพของไดอะแฟรมหรือการซึมผ่านของก๊าซอย่างค่อยเป็นค่อยไป—แอคคิวมูเลเตอร์จะไม่สามารถรองรับแรงดันกระชาก (pressure spike) ที่เกิดขึ้นในช่วงเปลี่ยนทิศทางได้อีกต่อไป ผลที่ตามมาคือ ลูกสูบเกิดการกระทบซ้ำ (secondary impact): มันเปลี่ยนทิศทางก่อนเวลาอันควร ระยะการเคลื่อนกลับสั้นเกินไป และพลังงานการกระทบต่อครั้งหนึ่งลดลงอย่างเห็นได้ชัดเมื่อเทียบกับค่าที่ระบุไว้

ตัวบ่งชี้การวินิจฉัยมีลักษณะเฉพาะ: เสียงเคาะที่ทึบและไม่สม่ำเสมอ พร้อมทั้งเข็มวัดความดันสั่นไหวอย่างเห็นได้ชัด คู่มือ COP1838 อธิบายปรากฏการณ์นี้ว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงของเสียงจากชัดเจนเป็นแหบ — ซึ่งเป็นคำอธิบายที่แม่นยำสำหรับเสียงที่เกิดจากการผิดเพี้ยนของจังหวะการกระแทกครั้งที่สอง ค่าความดันการกระแทกประมาณ 14 MPa ร่วมกับการสั่นของเข็มวัดความดันและการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงของท่อส่งน้ำมันไฮดรอลิก เป็นลักษณะเด่นของการล้มเหลวของแอคคิวมูเลเตอร์ในรุ่นนั้น การตรวจสอบและปรับค่าความดันเริ่มต้นของไนโตรเจนให้ถูกต้องใช้เวลาเพียง 15 นาทีหากมีเครื่องมือสำหรับการเติมความดันที่เหมาะสม ส่วนการเปลี่ยนแผ่นไดอะแฟรมจะใช้เวลาประมาณสองชั่วโมง

ห้ามเด็ดขาดที่จะใช้งานเครื่องเจาะแบบดริฟเตอร์ (drifter) ขณะสงสัยว่าแอคคิวมูเลเตอร์มีข้อบกพร่อง การทำงานโดยไม่มีอากาศหรือมีความดันเริ่มต้นไม่เพียงพอจะทำให้ความดันน้ำมันไฮดรอลิกสูงสุดไปตกอยู่ที่เปลือกของแอคคิวมูเลเตอร์ ซึ่งอาจก่อให้เกิดรอยแตกร้าวของโครงสร้าง — ซึ่งเป็นการซ่อมแซมที่มีค่าใช้จ่ายสูงกว่าการเปลี่ยนแผ่นไดอะแฟรมอย่างมาก

ข้อบกพร่องข้อที่ 2: ความดันวงจรการกระแทกตั้งค่าต่ำกว่าค่าที่ระบุไว้

ผู้ขับขี่แต่ละรายมีแรงดันการตีที่กำหนดไว้—คือ แรงดันไฮดรอลิกที่ลูกสูบกระทบสร้างพลังงานการตีตามที่ระบุไว้ วาล์วปล่อยแรงดันในวงจรการตีจำกัดแรงดันสูงสุด; หากตั้งค่าวาล์วนี้ต่ำเกินไป หรือหากค่าการตั้งค่าเปลี่ยนแปลงไปเนื่องจากสปริงเสื่อมสภาพหรือมีสิ่งสกปรกปนอยู่ ลูกสูบจะไม่สามารถถึงแรงดันที่จำเป็นในการสร้างพลังงานการตีตามที่กำหนดไว้

ข้อบกพร่องนี้ทำให้กำลังการตีลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปและสมมาตร มากกว่ารูปแบบที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งเกิดจากข้อบกพร่องของแอคคิวมูเลเตอร์ การเจาะลึกจะลดลงอย่างสม่ำเสมอในตำแหน่งหลุมทั้งหมด ไม่ใช่เพียงบางครั้งเท่านั้น วิธีแก้ไขนั้นตรงไปตรงมา: วัดแรงดันการตีจริงที่พอร์ตทดสอบ (โมเดลไดรฟ์เตอร์ส่วนใหญ่มีพอร์ตนี้) เปรียบเทียบกับค่าแรงดันที่กำหนดไว้ในเอกสารบริการ และปรับแต่งหรือเปลี่ยนวาล์วปล่อยแรงดัน วาล์วปล่อยแรงดันที่มีสิ่งสกปรกปนอยู่และติดค้างอยู่ในตำแหน่งเปิดบางส่วนมักพบได้บ่อยหลังจากช่วงเวลาการเปลี่ยนน้ำมันไฮดรอลิกถูกยืดออกไป—อนุภาคสิ่งสกปรกจะไปสะสมอยู่บนพ็อพเพ็ต ทำให้ไม่สามารถปิดสนิทได้

ข้อผิดพลาด 3: การรั่วไหลของซีลลูกสูบกระทบ

ซีลลูกสูบกระทบที่สึกหรอทำให้น้ำมันไฮดรอลิกไหลผ่านด้านหน้าลูกสูบในระหว่างจังหวะให้กำลัง น้ำมันที่ไหลผ่านซีลจะไปเพิ่มแรงดันในวงจรคืนกลับ แทนที่จะเร่งลูกสูบให้เคลื่อนที่ไปยังส่วนก้าน—แรงที่กระทำต่อลูกสูบอย่างมีประสิทธิภาพจึงลดลงตามสัดส่วนของปริมาตรน้ำมันที่ไหลผ่านซีล ต่างจากข้อผิดพลาดสองแบบก่อนหน้า ข้อผิดพลาดนี้มักพัฒนาขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปภายในระยะเวลาการใช้งานหลายร้อยชั่วโมง และก่อให้เกิดการเสื่อมประสิทธิภาพอย่างช้าๆ มากกว่าเหตุการณ์ฉับพลัน

สัญญาณการวินิจฉัยคือ อุณหภูมิน้ำมันไฮดรอลิกในท่อคืนกลับสูงผิดปกติ ร่วมกับอัตราการเจาะลดลง น้ำมันที่ไหลลัดวงจรจะเปลี่ยนความต่างของแรงดันให้เป็นความร้อนแทนที่จะเป็นงานเชิงกล ทำให้อุณหภูมิน้ำมันที่ไหลกลับสูงขึ้น 10–15°C เมื่อเทียบกับค่าปกติของวงจรนั้นๆ ก่อนที่จะปรากฏรอยรั่วภายนอกที่มองเห็นได้ การทดสอบอัตราการไหลในท่อระบายน้ำ—โดยวัดอัตราการไหลจริงจากพอร์ตระบายน้ำของกระบอกสูบกระทบเทียบกับข้อกำหนดของผู้ผลิต—สามารถยืนยันการรั่วไหลแบบลัดวงจรได้โดยไม่จำเป็นต้องถอดประกอบเครื่องเจาะ

วิธีแก้ไขคือการเปลี่ยนชุดซีลกระบอกสูบกระทบ บริษัท HOVOO จัดจำหน่ายชุดซีลสำหรับวงจรกระทบสำหรับรุ่นเครื่องเจาะหลัก โดยใช้วัสดุ PU หรือ HNBR ที่เหมาะสมกับอุณหภูมิในการทำงาน รายละเอียดแบบเต็มของรุ่นทั้งหมดอยู่ที่ hovooseal.com

ข้อผิดพลาด 4: การจำกัดการไหลของวาล์วควบคุม

วาล์วควบคุมทิศทางที่จัดลำดับการเคลื่อนที่ของลูกสูบผ่านรอบการกระแทกต้องสามารถผ่านอัตราการไหลสูงสุดที่ระบุไว้ได้โดยมีการลดลงของแรงดันน้อยที่สุด วาล์วที่มีสปูลสึกหรอ รอยขีดข่วนบนรูทรงกระบอก หรือมีสิ่งสกปรกปนเปื้อนจากน้ำมันไฮดรอลิกเสื่อมคุณภาพ จะทำให้อัตราการไหลที่ส่งไปยังกระบอกสูบกระแทกลดลง—ซึ่งส่งผลเทียบเท่ากับปั๊มที่มีขนาดเล็กเกินไป แต่ความผิดปกตินี้จำกัดอยู่เฉพาะในวงจรกระแทกเท่านั้น ไม่ส่งผลกระทบต่อฟังก์ชันไฮดรอลิกอื่นๆ พร้อมกันทั้งหมด

ความแตกต่างระหว่างข้อบกพร่องของวาล์วควบคุมกับข้อบกพร่องของปั๊ม: หากเกิดปัญหากับปั๊ม ฟังก์ชันไฮดรอลิกทั้งหมดบนเครื่องจักรจะแสดงประสิทธิภาพลดลงพร้อมกันทั้งหมด แต่หากเกิดข้อบกพร่องกับวาล์วกระแทก จะส่งผลกระทบเฉพาะวงจรกระแทกเท่านั้น โดยฟังก์ชันการหมุน การป้อน และการยกแขนยังคงทำงานตามปกติ ให้วัดอัตราการไหลของวงจรกระแทกที่พอร์ตทดสอบแล้วเปรียบเทียบกับค่าที่กำหนดไว้ หากอัตราการไหลต่ำ แต่แรงดันไฮดรอลิกของเครื่องจักรอยู่ในเกณฑ์ปกติ แสดงว่าข้อบกพร่องเกิดขึ้นในส่วนวงจรกระแทกที่อยู่ด้านหลังของแหล่งจ่ายหลัก

ลำดับการวินิจฉัย: ต้นไม้สาเหตุของปัญหาการกระแทกต่ำ

หลังการซ่อม: การป้องกันไม่ให้เกิดซ้ำ

ตัวชี้วัดเดียวที่แม่นยำที่สุดในการทำนายความผิดปกติแบบแรงกระแทกต่ำที่เกิดซ้ำคือความสะอาดของน้ำมันไฮดรอลิก อนุภาคสิ่งสกปรกขนาด 10–50 ไมครอนนั้นมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า แต่เป็นสาเหตุหลักของการเบี่ยงเบนของวาล์วปล่อยแรงดัน การขีดข่วนบนวาล์วควบคุม และการสึกหรอของซีลก่อนวัยอันควร ตัวอย่างน้ำมันที่ใช้งานแล้วที่วิเคราะห์ที่ชั่วโมงที่ 200 และ 500 จะให้คำเตือนล่วงหน้าเกี่ยวกับระดับสิ่งสกปรกที่จะก่อให้เกิดความผิดปกติดังกล่าว รหัสความสะอาดตามมาตรฐาน ISO 16/14/11 คือเป้าหมายสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ในวงจรการตี — สถานที่ส่วนใหญ่กลับใช้งานในสภาพที่สกปรกกว่านั้นโดยไม่รู้ตัว

บันทึกพารามิเตอร์การปฏิบัติงานทุกกะ: ความดันแรงกระแทก ความดันการหมุน ความดันการดัน และความดันบัฟเฟอร์ โปรโตคอลการให้บริการ COP1838 ระบุอย่างชัดเจนว่าควรปฏิบัติตามแนวทางนี้ และยังระบุรูปแบบสัญญาณเตือนล่วงหน้าไว้ด้วย—เมื่อพารามิเตอร์ทั้งสี่นี้สูญเสียสมดุลซึ่งกันและกัน จะเริ่มเกิดข้อบกพร่องของระบบกระทบก่อนที่จะปรากฏอาการชัดเจน เช่น แรงกระแทกต่ำ การดำเนินการแก้ไขในระยะที่พารามิเตอร์เริ่มคลาดเคลื่อนจะใช้เพียงการเปลี่ยนไส้กรองและการวิเคราะห์น้ำมันเท่านั้น แต่หากปล่อยให้ถึงขั้นที่เริ่มแสดงอาการแล้วจึงดำเนินการ จะต้องใช้ชุดซีล วาล์ว หรือไดอะแฟรมในการซ่อมแซม