ระบบหล่อลื่นสำหรับเครื่องเจาะ: โครงสร้าง การบำรุงรักษา และข้อบกพร่อง

ความต้องการในการหล่อลื่นของเครื่องเจาะหินไฮดรอลิกไม่สม่ำเสมอทั่วทั้งตัวเครื่องเจาะ—แต่ละโซนจำเป็นต้องใช้น้ำมันหล่อลื่นที่แตกต่างกัน จ่ายในอัตราที่ต่างกัน ผ่านวงจรหล่อลื่นที่แยกจากกัน การมองระบบหล่อลื่นเพียงแค่ในฐานะ 'เติมน้ำมันตรงจุดนี้' นั้นละเลยความเป็นจริงเชิงโครงสร้าง ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเครื่องเจาะหินไฮดรอลิก (drifter) จะมีอย่างน้อยสามโซนหล่อลื่นที่แยกจากกัน โดยแต่ละโซนมีความต้องการสารหล่อลื่นที่ต่างกัน มีรูปแบบความล้มเหลวที่ต่างกัน และส่งผลที่แตกต่างกันเมื่อถูกละเลย

การแยกโซนคือจุดเริ่มต้นของโปรแกรมการบำรุงรักษาที่สามารถทำงานได้จริง การสลับวงจรเข้าหากัน—เช่น เติมน้ำมันหล่อลื่นสำหรับส่วนปลายของแท่งเจาะลงในวงจรไฮดรอลิก หรือทำในทางกลับกัน—จะทำให้ชิ้นส่วนความแม่นยำเสียหายภายในไม่กี่ชั่วโมง ซึ่งค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นนั้นสูงเกินสัดส่วนเมื่อเทียบกับความง่ายดายของข้อผิดพลาดนั้น

โซนที่ 1: วงจรแรงกระแทก (ไฮดรอลิก)

ลูกสูบกระทบ วาล์วเปลี่ยนทิศทาง แอคคิวมูเลเตอร์ และพื้นผิวด้านในของรูเจาะที่เกี่ยวข้อง ได้รับการหล่อลื่นโดยน้ำมันไฮดรอลิกเอง โดยเฉพาะฟิล์มบางที่เกิดขึ้นที่ช่องว่างระหว่างพื้นผิวที่เคลื่อนที่ relative ซึ่งระบบดังกล่าวทำงานได้เนื่องจากน้ำมันไฮดรอลิกมีความหนืดที่ควบคุมได้ สารป้องกันการสึกหรอ และผ่านการกรองเพื่อกำจัดอนุภาคก่อนที่จะเข้าสู่ช่องว่างของพื้นผิวด้านในรูเจาะ ดังนั้น คุณภาพของการหล่อลื่นในบริเวณนี้จึงขึ้นอยู่โดยสมบูรณ์กับความสะอาด ระดับความหนืด และช่วงเวลาในการเปลี่ยนน้ำมันไฮดรอลิก

น้ำมันไฮดรอลิกในวงจรการตีควรรักษาให้มีค่าความสะอาดตามมาตรฐาน ISO อยู่ที่ 16/14/11 หรือดีกว่านั้น สถานที่ส่วนใหญ่มักใช้งานในสภาพที่สกปรกกว่านี้ แนวทางการบำรุงรักษาเชิงปฏิบัติ ได้แก่ การเปลี่ยนน้ำมันไฮดรอลิกตามช่วงเวลาที่ผู้ผลิตกำหนด (โดยทั่วไปคือทุก 500–1,000 ชั่วโมง สำหรับน้ำมันไฮดรอลิกของดริฟเตอร์ และสั้นลงในสภาพแวดล้อมที่มีสิ่งสกปรกปนเปื้อน), การเปลี่ยนองค์ประกอบตัวกรองก่อนที่จะถึงสภาวะบายพาส (ซึ่งหมายความว่าต้องเปลี่ยนตามตารางเวลาที่กำหนด ไม่ใช่รอจนกว่าจะมีสัญญาณแสดงผลแบบมองเห็นได้), และการเก็บตัวอย่างน้ำมันเพื่อวิเคราะห์จำนวนอนุภาคที่ 200 ชั่วโมง และ 500 ชั่วโมง หากรายงานการวิเคราะห์แสดงว่าจำนวนอนุภาคเพิ่มขึ้นระหว่างสองช่วงเวลานี้เกินค่าพื้นฐานของการสึกหรอปกติ แสดงว่าชิ้นส่วนใดชิ้นหนึ่งกำลังเสื่อมสภาพ—โดยทั่วไปคือพื้นผิวภายในกระบอกสูบหรือระยะห่างของวาล์ว—ซึ่งจำเป็นต้องตรวจสอบทันที ก่อนที่น้ำมันจะเปลี่ยนเป็นสีขาวขุ่นหรือขุ่นเลือน

โซน 2: การหล่อลื่นส่วนเชื่อมต่อ (Shank)

ตัวแปลงข้อต่อส่วนก้านและพื้นผิวการเชื่อมต่อกับปลอกนำทาง หัวจับหมุน และฟันเฟืองข้อต่อ จำเป็นต้องได้รับการหล่อลื่นแยกต่างหาก โดยไม่ใช้ร่วมกับวงจรไฮดรอลิก น้ำมันไฮดรอลิกที่ใช้ขับเคลื่อนลูกสูบไม่ได้ถูกปรับสูตรให้เหมาะสมกับแรงกดผิวสัมผัสและความเร็วในการเลื่อนไถลที่บริเวณพื้นผิวสัมผัสระหว่างก้านกับฟันเฟืองข้อต่อ — เนื่องจากน้ำมันชนิดนี้ขาดสารเพิ่มประสิทธิภาพแบบแรงดันสูงสุด (EP: extreme pressure) และสารยึดเกาะ (tackifiers) ที่จำเป็นในการป้องกันการสัมผัสโดยตรงระหว่างโลหะกับโลหะภายใต้ภาระรวมของแรงกระแทกและแรงบิด

ปัจจุบันมีการใช้วิธีการจ่ายน้ำมันหล่อลื่นสามแบบในเครื่องเจาะแบบดริฟท์เตอร์ ได้แก่ การพ่นเป็นหมอกอากาศ (อากาศอัดจะพาน้ำมันสำหรับสว่านหินให้เป็นหมอกผ่านตัวเรือนส่วนปลายของแท่งเจาะ โดยใช้น้ำมัน 600–1,200 กรัม/ชั่วโมง) การฉีดน้ำมันหล่อลื่นแบบจาระบีผ่านระบบวัดปริมาณ (การฉีดแบบอัตโนมัติหรือแบบกดด้วยมือตามช่วงเวลาที่กำหนดไว้ล่วงหน้า) และระบบหล่อลื่นส่วนปลายของแท่งเจาะแบบไหลเวียน (CSL) ของบริษัท Sandvik ซึ่งนำน้ำมันไฮดรอลิกที่ผ่านการกรองแล้วจากท่อคืนกลับมาผ่านตัวเรือนส่วนปลายของแท่งเจาะและส่งกลับไปยังถังเก็บแทนที่จะปล่อยทิ้งออกไป ระบบ CSL ช่วยลดการใช้น้ำมันหล่อลื่นส่วนปลายของแท่งเจาะได้สูงสุดถึงร้อยละ 70 และขจัดความจำเป็นในการจัดการถังเก็บน้ำมันแยกต่างหากซึ่งระบบพ่นเป็นหมอกอากาศต้องใช้

น้ำมันสำหรับส่วนปลายของสว่านเจาะหินต้องเป็นน้ำมันตามมาตรฐาน ISO VG 100 หรือเทียบเท่า โดยมีสารเสริมความแข็งแรงของฟิล์มและสารเพิ่มความเหนียวสูง สารประกอบเหล่านี้ช่วยรักษาฟิล์มน้ำมันไว้บนผิวเกลียวของส่วนปลายสว่านระหว่างแต่ละรอบการกระแทก — ในขณะที่น้ำมันไฮดรอลิกแบบมาตรฐานจะเสื่อมสภาพภายใต้แรงกดที่จุดสัมผัส และถูกเหวี่ยงออกจากผิวโลหะเนื่องจากแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจากการหมุน การใช้น้ำมันไฮดรอลิกแทนน้ำมันหล่อลื่นส่วนปลายสว่านเพียงเพราะมีอยู่ในสถานที่และไม่มีน้ำมันชนิดที่เหมาะสมพร้อมใช้งาน จะทำให้เกิดปรากฏการณ์การขัดสี (galling) บนเกลียวภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมงเมื่อทำงานเจาะหินแข็ง

โซน 3: มอเตอร์หมุนและชุดเกียร์

มอเตอร์หมุน—มอเตอร์แบบใบพัดไฮดรอลิกหรือมอเตอร์เกียร์—ได้รับการหล่อลื่นด้วยน้ำมันไฮดรอลิกในวงจรหมุน ซึ่งเป็นวงจรแยกต่างหากจากวงจรกระทบในเครื่องเจาะแบบดริฟเตอร์ส่วนใหญ่ โดยมีการตั้งค่าความดันและท่อระบายน้ำกลับเป็นของตนเอง การบำรุงรักษาหลักคือการตรวจสอบอัตราการไหลของน้ำมันที่ปล่อยออกทางพอร์ตระบายน้ำของมอเตอร์: หากอัตราการไหลสูงกว่าค่าที่กำหนด แสดงว่ามีการสึกหรอของซีลภายในมอเตอร์ หรือระยะห่างระหว่างฟันเกียร์เพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่ามอเตอร์กำลังปล่อยน้ำมันผ่านไปโดยไม่เปลี่ยนพลังงานน้ำมันให้เป็นการหมุน

การล้มเหลวของแบริ่งมอเตอร์หมุน—เมื่อเกิดขึ้น—จะสร้างเสียงลักษณะเฉพาะ: เสียงเสียดสีแบบแห้งและเป็นโลหะที่ปลายมอเตอร์หมุนของเครื่องเจาะแบบดริฟเตอร์ ไม่ใช่ที่ปลายส่วนกระทบ ซึ่งช่วยแยกแยะเสียงนี้ออกจากเสียงการเจาะแบบกระทบในขณะทำงานภายใต้ความดันสูงตามปกติ ขั้นตอนการวินิจฉัยคือการเดินเครื่องดริฟเตอร์โดยปิดระบบกระทบและเปิดเฉพาะระบบหมุน แล้วฟังหาเสียงเสียดสีดังกล่าว แบริ่งที่เริ่มล้มเหลวมักแสดงอาการนี้ก่อนที่จะเกิดความร้อนที่มองเห็นได้หรือการรั่วของน้ำมัน

ตารางการวินิจฉัยข้อผิดพลาดของการหล่อลื่น

การผสานการบำรุงรักษา: การจัดตารางการเปลี่ยนน้ำมันให้สอดคล้องกับการเปลี่ยนซีล

ตารางการบำรุงรักษาที่มีประสิทธิภาพสูงสุดคือการจัดให้การเปลี่ยนน้ำมัน การเปลี่ยนองค์ประกอบตัวกรอง และการเปลี่ยนชุดซีลเกิดขึ้นพร้อมกันในการให้บริการครั้งเดียว แทนที่จะแยกเป็นการให้บริการหลายครั้ง การเปลี่ยนน้ำมันที่ชั่วโมงการใช้งาน 500 ชั่วโมงซึ่งทำแยกต่างหากจากการตรวจสอบซีลที่ชั่วโมงการใช้งาน 500 ชั่วโมง จะหมายถึงการเปิดวงจรสองครั้ง โอกาสที่สิ่งสกปรกจะแทรกซึมเข้าสู่ระบบสองครั้ง และการส่งทีมบำรุงรักษาสองครั้ง การจัดให้ดำเนินการพร้อมกันจะลดเวลาการบำรุงรักษารวมลง 30–40% ขณะเดียวกันยังขจัดความเสี่ยงด้านคุณภาพที่เกิดจากวงจรที่ถูกเปิดแล้วไม่ได้ปิดและเติมน้ำมันกลับทันที

HOVOO จัดจำหน่ายชุดซีลสำหรับเครื่องเจาะแบบดริฟเตอร์ทุกยี่ห้อหลัก ครอบคลุมทั้งสามโซนการหล่อลื่น ได้แก่ ซีลส่วนการตี (percussion seals), ซีลกล่องล้าง (flushing box seals) และซีลส่วนที่หมุน (rotation housing seals) ทั้งในรูปแบบชุดซีลแบบครบวงจร หรือชุดย่อยเฉพาะแต่ละโซน ขึ้นอยู่กับความต้องการในการบำรุงรักษา การสั่งซื้อชุดซีลพร้อมกับการเปลี่ยนน้ำมันตามกำหนด จะช่วยสร้างเงื่อนไขสำหรับการบำรุงรักษาแบบบูรณาการ (integrated maintenance) แทนที่จะเป็นการดำเนินการแบบจุดเดียวทีละขั้นตอน (sequential single-point interventions) ดูรายการอ้างอิงแบบเต็มได้ที่ hovooseal.com