ตลับลูกปืนเข็มแบบหนักพิเศษของเครื่องเจาะแบบ Atlas Copco RD18U ในประเทศบราซิล

แหล่งแร่คาราจาส์ของบริษัทวาเล่ (Vale) ตั้งอยู่ในรัฐปาราตอนเหนือของบราซิล มีปัญหาเกี่ยวกับแบริ่งของเครื่องเจาะที่ไม่ปรากฏให้เห็นบนผิวดิน และไม่ชัดเจนจนกว่าจะเริ่มมีกรณีแบริ่งเสียหายเป็นกลุ่มๆ ที่ความลึกของการเจาะเฉพาะจุด แหล่งแร่คาราจาส์เป็นโครงสร้างหินเหล็กแบนด์ (banded iron formation: BIF) ซึ่ง 80% ชั้นบนของสำรองแร่มีลักษณะเป็นลิโมไนต์ที่นุ่มและเปราะพรุน รวมทั้งเฮมาไทต์ที่ผ่านการเสริมความเข้มข้นแล้ว—สามารถเจาะได้ง่าย แรงบิดในการหมุนต่ำ และแรงที่กระทำต่อแบริ่งอยู่ภายในขอบเขตการออกแบบอย่างปลอดภัย แต่เมื่อลงลึกถึงระดับ 150–200 เมตร ลิโมไนต์จะเปลี่ยนเป็นเฮมาไทต์ที่มีซิลิกาแข็งมากขึ้น โดยปริมาณ SiO₂ เพิ่มขึ้นจากต่ำกว่า 1% เป็น 8–12% ค่าความแข็งแรงอัดแบบไม่ถูกจำกัด (UCS) เพิ่มขึ้นจาก 40 MPa ไปสู่ประมาณ 160 MPa และอนุภาคซิลิกาที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะเสียดสีกับพื้นผิวแบริ่งทุกจุดที่สายเจาะสัมผัส เครื่องเจาะแบบ RD18U ที่สามารถทำงานได้อย่างราบรื่นเป็นเวลา 1,200 ชั่วโมงในโซนชั้นบนที่นุ่มนั้น อาจใช้เวลาเพียง 600 ชั่วโมงเท่านั้นในการสึกหรอแบริ่งแบบเข็มจนหมดอายุการใช้งาน เมื่อโปรแกรมการเจาะเข้าสู่โซนการเปลี่ยนผ่านที่มีความแข็งมากขึ้นและมีซิลิกาสูง—โดยใช้อุปกรณ์ชุดเดียวกัน แต่เจาะที่ระดับความลึกต่างกัน จึงส่งผลให้อายุการใช้งานของแบริ่งต่างกัน

ตลับลูกปืนเข็มใน Atlas Copco มอเตอร์หมุน RD18U รับแรงโหลดแบบรัศมีจากฟันเฟืองขณะที่เพลาส่งแรงบิดไปยังผู้ขับขี่ ในโซนนุ่มคาราจาส แรงโหลดแบบรัศมีมีค่าต่ำและตลับลูกปืนทำงานที่อุณหภูมิต่ำ ในโซนเฮมาไทต์ซิลิเซียส ความต้องการแรงบิดในการหมุนเพิ่มขึ้น 40–60% เนื่องจากชั้นหินที่กัดกร่อนต้านทานการเจาะของดอกเจาะ ทำให้แรงโหลดแบบรัศมีที่กระทำต่อตลับลูกปืนเพิ่มขึ้นตามสัดส่วน และอนุภาคซิลิกาขนาดเล็กที่แทรกเข้าสู่วงจรหล่อลื่นของส่วนก้านผ่านซีลล้างที่สึกหรอ จะเคลื่อนย้ายเข้าสู่กรงตลับลูกปืนผ่านทางระบายน้ำของโครงมอเตอร์หมุน

วิธีที่การเปลี่ยนแปลงความลึกส่งผลต่อการรับโหลดของตลับลูกปืน

เส้นทางการปนเปื้อนที่ทำให้อายุการใช้งานของตลับลูกปืนสั้นลง

อนุภาคซิลิกาขนาดเล็กจากโซนเฮมาไทต์ที่มีซิลิกาไม่สามารถเดินทางเข้าสู่แบริ่งเข็มได้ด้วยน้ำมันไฮดรอลิกเพียงอย่างเดียว — เส้นทางการปนเปื้อนนี้ถูกกรองออกไปแล้ว อนุภาคเหล่านั้นเดินทางเข้ามาผ่านวงจรระบายน้ำของปลอกหมุน: ท่อระบายน้ำที่ใช้ขจัดน้ำมันหล่อลื่นที่ใช้แล้วออกจากปลอกจะนำอนุภาคกัดกร่อนขนาดเล็กที่ตกค้างบนพื้นผิวอะแดปเตอร์ของชานก์ และถูกฟิล์มน้ำมันหล่อลื่นพัดพาเข้ากลับไปยังภายในปลอกด้วย ในโซนบนที่มีความนุ่ม ผิวชานก์รับอนุภาคกัดกร่อนเพียงเล็กน้อย และท่อระบายน้ำจะส่งน้ำมันที่สะอาดออกไป ในขณะที่ในโซนซิลิกา ชานก์เคลื่อนที่ผ่านชั้นหินที่สร้างเศษหินควอตซ์ละเอียด ซึ่งบางส่วนสามารถเล็ดลอดผ่าน ซีลเช็ดฝุ่น และเข้าสู่ปลอกชานก์ได้ทุกครั้งที่เกิดการเคลื่อนที่ย้อนกลับแบบเคาะ

ตัวบ่งชี้ที่ใช้งานได้จริงคือสีของน้ำมันที่ถ่ายเทออก: สีเหลืองอำพันใสในโซนที่นุ่ม ซึ่งจะเข้มขึ้นเรื่อยๆ พร้อมมีอนุภาคละเอียดลอยตัวอยู่ในโซนที่มีซิลิกา ผู้ควบคุมการเจาะจากบราซิลที่สังเกตเห็นการเปลี่ยนสีนี้เมื่อทำงานมาแล้ว 200 ชั่วโมงในโครงการเจาะผ่านชั้นหินที่มีซิลิกา และลดช่วงเวลาการตรวจสอบแบริ่งให้สั้นลงตามนั้น จะสามารถยืดอายุการใช้งานของแบริ่งได้เพิ่มขึ้น 30–40% เมื่อเปรียบเทียบกับผู้ที่ยังคงใช้ช่วงเวลาการตรวจสอบมาตรฐานที่ 500 ชั่วโมงโดยไม่มีการปรับเปลี่ยน ทั้งนี้ การตรวจสอบสีใช้เวลาเพียง 30 วินาที

แนวปฏิบัติการตรวจสอบแบริ่งสำหรับโครงการเจาะแบบแปรผันความลึกของบราซิล

ที่เหมืองคาราจาส เซร์รา นอร์เต และ S11D ซึ่งโปรแกรมการเจาะแต่ละรายการมักเริ่มต้นในโซนดินอ่อนก่อนค่อยๆ ลงลึกเข้าสู่บริเวณรอยต่อที่มีซิลิกาเป็นองค์ประกอบ แนวทางที่แนะนำคือกำหนดตารางการตรวจสอบแบริ่งตามลักษณะของชั้นหิน (formation-adaptive bearing inspection schedule) แทนที่จะใช้ช่วงเวลาคงที่ตามจำนวนชั่วโมงที่กำหนดไว้ เมื่อบันทึกการเจาะแสดงให้เห็นว่าหัวเจาะเริ่มเข้าสู่หินฮีมาไทต์ที่มีซิลิกา—ซึ่งระบุได้จากอัตราการเจาะลดลงพร้อมกับแรงดันหมุนเพิ่มขึ้นอย่างพร้อมกัน โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงการตั้งค่าการตี (percussion settings) ใดๆ ช่วงเวลาในการตรวจสอบแบริ่งควรลดลงครึ่งหนึ่ง จาก 500 ชั่วโมงเหลือ 250 ชั่วโมง การปรับเปลี่ยนเพียงครั้งเดียวนี้ หากนำไปปฏิบัติอย่างสม่ำเสมอ จะทำให้เวลาการบำรุงรักษาสอดคล้องกับระดับการสัมผัสจริงของแบริ่ง มากกว่าการประมาณการตามปฏิทินที่ออกแบบไว้สำหรับโซนดินอ่อน

การเปลี่ยนตลับลูกปืนเข็มที่ชั่วโมงการทำงาน 250 ชั่วโมงในโซนที่มีซิลิกาสูง มีค่าใช้จ่ายเท่ากับการเปลี่ยนที่ชั่วโมงการทำงาน 500 ชั่วโมง; ความแตกต่างอยู่ที่ ตลับลูกปืนที่เปลี่ยนที่ชั่วโมง 250 ชั่วโมงจะยังคงมีโครงร่างของกรงลูกปืน (cage) ที่สามารถใช้งานได้ตามปกติ ในขณะที่ตลับลูกปืนที่ปล่อยให้ทำงานต่อไปจนถึงชั่วโมงที่ 500 ชั่วโมงในโซนที่มีซิลิกาสูง มักก่อให้เกิดเศษชิ้นส่วนของกรงลูกปืนปนเปื้อน ซึ่งอาจเดินทางไปยังส่วนเกลียวของเพลาขับ (driver spline) และรูทรงกระบอกของลูกสูบนำทาง (guide piston bore) ภายในรอบการบำรุงรักษาเดียวกัน — ส่งผลให้การเปลี่ยนตลับลูกปืนตามแผนกลายเป็นการเปลี่ยนชิ้นส่วนหลายชิ้นแบบไม่คาดฝัน HOVOO จัดจำหน่ายตลับลูกปืนเข็มรุ่น RD18U แบบหนักพิเศษ ซึ่งออกแบบให้มีขนาดตรงตามข้อกำหนดของผู้ผลิตต้นทาง (OEM) สำหรับตลาดบราซิล และพร้อมจัดส่งได้อย่างรวดเร็วจากศูนย์กระจายสินค้าในเซาเปาโล รายละเอียดเพิ่มเติมทั้งหมดสามารถดูได้ที่ hovooseal.com