วิธียืดอายุการใช้งานของแอคคิวมูเลเตอร์สำหรับเครื่องเจาะ? เคล็ดลับการใช้งานและการบำรุงรักษา

โปรแกรมการบำรุงรักษาส่วนใหญ่สำหรับสว่านหินไฮดรอลิกมีช่วงเวลาที่ระบุไว้เฉพาะสำหรับการเปลี่ยนน้ำมันไฮดรอลิก และมีช่วงเวลาที่ระบุไว้เฉพาะสำหรับการเปลี่ยนชุดซีล แต่แทบไม่มีการระบุข้อกำหนดใดๆ เกี่ยวกับการบำรุงรักษาแอคคิวมูเลเตอร์ไว้เป็นลายลักษณ์อักษร แอคคิวมูเลเตอร์จะได้รับการตรวจสอบก็ต่อเมื่อเกิดความเสียหายขึ้น—โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อพลังงานการตีกลับลดลง และเสียงแหบแบบเฉพาะตัวบ่งชี้ว่าไดอะแฟรมหรือแรงดันก่อนโหลด (pre-charge) เกิดความล้มเหลว ณ จุดนั้น แอคคิวมูเลเตอร์ได้ทำงานภายใต้สมรรถนะที่ลดลงมาแล้วเป็นเวลาหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน และส่วนประกอบอื่นๆ ของการตีกลับก็ได้รับผลกระทบจากสถานการณ์ดังกล่าวไปด้วย

แอคคิวมูเลเตอร์ไฮดรอลิกในวงจรการตีกระทบเป็นภาชนะรับแรงดันที่ทำงานภายใต้สภาวะสุดขั้ว: มีการเปลี่ยนแปลงแรงดัน 30–65 รอบต่อวินาทีระหว่างการเจาะ โดยมีแรงดันสูงสุดที่ด้านไฮดรอลิกอยู่ที่ 160–220 บาร์ ระยะเวลารับประกันการออกแบบของแอคคิวมูเลเตอร์ไฮดรอลิกแบบมาตรฐานมักอยู่ที่ 12 ปี หรือจำนวนรอบการเปลี่ยนแปลงแรงดันที่กำหนดไว้ แล้วแต่ว่าข้อใดจะถึงก่อน สำหรับดริฟเตอร์ที่ใช้งาน 2,000 ชั่วโมงต่อปีในโหมดการตีกระทบ แอคคิวมูเลเตอร์จะประสบกับการเปลี่ยนแปลงแรงดันประมาณ 360 ล้านรอบต่อปี นี่จึงไม่ใช่ชิ้นส่วนที่สามารถเลื่อนการบำรุงรักษาออกไปได้โดยไม่มีกำหนด

ทำความเข้าใจว่าแอคคิวมูเลเตอร์ทำหน้าที่อะไรจริง ๆ ในวงจรการตีกระทบ

เครื่องเจาะหินแบบไฮดรอลิกมีแอคคิวมูเลเตอร์สองตัวที่ทำหน้าที่ต่างกัน แอคคิวมูเลเตอร์แรงดันสูงเก็บไนโตรเจนที่ถูกอัดไว้ล่วงหน้าที่ความดัน 50–80 บาร์ (ขึ้นอยู่กับรุ่นของดริฟเตอร์) และติดตั้งอยู่ฝั่งแรงดันการตีของวงจร เมื่อลูกสูบเริ่มจังหวะย้อนกลับ ปั๊มเพียงอย่างเดียวจะไม่สามารถจ่ายอัตราการไหลทันทีที่จำเป็นสำหรับการทำงานที่มีความถี่สูงได้ — แอคคิวมูเลเตอร์จะปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ออกมาเพื่อเสริมอัตราการไหลจากปั๊มในช่วงเวลาสำคัญนั้น ซึ่งช่วยกำจัด 'ช่องว่างของการกระแทก' ที่มิฉะนั้นจะทำให้ลูกสูบกลับทิศทางก่อนกำหนด

แอคคิวมูเลเตอร์แรงดันต่ำ (โดยทั่วไปจะถูกชาร์จล่วงหน้าไว้ที่ 4–5 บาร์) ติดตั้งอยู่ที่ด้านคืนสู่ระบบ/ด้านเก็บสำรอง และทำงานร่วมกับระบบลดการสั่นสะเทือนเพื่อดูดซับพลังงานจากคลื่นที่กลับมาตามแท่งเชื่อมต่อ แอคคิวมูเลเตอร์ทั้งสองตัวมีไดอะแฟรม—ซึ่งเป็นเยื่อยืดหยุ่นที่แยกก๊าซไนโตรเจนออกจากน้ำมันไฮดรอลิกอย่างชัดเจน ไดอะแฟรมคือชิ้นส่วนที่มักเสียหาย ก๊าซจะซึมผ่านเยื่อยางไนไตรล์อย่างช้าๆ ตามระยะเวลาที่ผ่านไป ในขณะที่การชาร์จอย่างรวดเร็วหรือเหตุการณ์ความดันเกินสามารถทำให้เยื่อนี้ฉีกขาดทันที

กลไกสามประการที่ทำให้อายุการใช้งานของแอคคิวมูเลเตอร์สั้นลง

การซึมผ่านของก๊าซไนโตรเจนผ่านไดอะแฟรมเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ แต่สามารถควบคุมได้ ไดอะแฟรมชนิดไนไตรล์ (NBR) ซึ่งเป็นชนิดที่ใช้กันมากที่สุด จะสูญเสียไนโตรเจนผ่านผนังเมมเบรนด้วยอัตราที่เพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิและแรงดันต่าง ที่อุณหภูมิในการทำงานสูงกว่า 70°C การซึมผ่านจะเร่งตัวขึ้น การตรวจสอบแรงดันก่อนเติม (pre-charge pressure) ทุกๆ 200–300 ชั่วโมงของการตี (percussion hours) จะช่วยตรวจจับการลดลงของแรงดันอย่างค่อยเป็นค่อยไปก่อนที่จะลดลงถึงระดับที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการตี ขณะที่การลดลงอย่างฉับพลัน—แทนที่จะเป็นการลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไป—บ่งชี้ถึงการรั่วของก้านวาล์วหรือการฉีกขาดของไดอะแฟรม มากกว่าการซึมผ่าน

การชาร์จแบบเร็วเป็นสาเหตุหลักเพียงประการเดียวที่ทำให้ไดอะแฟรมเสียหายก่อนกำหนดในงานบริการภาคสนาม เมื่อมีการป้อนไนโตรเจนเข้าสู่แอคคิวมูเลเตอร์ที่ถูกปล่อยแรงดันจนหมดอย่างรวดเร็ว แก๊สที่ขยายตัวจะทำให้อุณหภูมิของไดอะแฟรมลดลงอย่างมาก จนทำให้ยางกลายเป็นวัสดุที่เปราะและแตกหักได้ง่าย ในกรณีของแอคคิวมูเลเตอร์แบบบลาเดอร์ การชาร์จแบบเร็วยังอาจดันบลาเดอร์ให้เคลื่อนต่ำลงไปยังวาล์วป๊อปเพตที่ช่องทางน้ำมัน ส่งผลให้บลาเดอร์ถูกตัดหรือถูกหนีบอย่างถาวร ขั้นตอนการชาร์จที่ผู้ผลิตแอคคิวมูเลเตอร์รายใหญ่ระบุไว้ กำหนดให้ป้อนไนโตรเจนอย่างช้าๆ โดยการเปิดวาล์วถังแบบค่อยเป็นค่อยไป และใช้เวลาในการเติมเต็มหลายนาที แทนที่จะเป็นเพียงไม่กี่วินาที อย่างไรก็ตาม สถานที่ส่วนใหญ่มักข้ามขั้นตอนนี้เนื่องจากใช้เวลานาน

การดำเนินงานที่ความดันพรีชาร์จต่ำกว่าค่าต่ำสุดเป็นกลไกข้อที่สาม เมื่อเครื่องเจาะหินแบบดริฟเตอร์ทำงานภายใต้ความดันพรีชาร์จของแอคคิวมูเลเตอร์ต่ำกว่าค่าที่กำหนด—เนื่องจากไม่เคยตรวจสอบความดันพรีชาร์จและก๊าซไนโตรเจนรั่วออก—ไดอะแฟรมจะ 'ชนพื้น' ที่ผิวของพอร์ตน้ำมันในแต่ละรอบของการเปลี่ยนแปลงความดัน การสัมผัสซ้ำๆ ระหว่างไดอะแฟรมกับพอร์ตนี้ทำให้เกิดการสึกหรอเฉพาะจุด และในที่สุดนำไปสู่การทะลุ แม้เครื่องเจาะหินยังคงทำงานได้ แต่พลังงานการเคาะ (percussion) จะมีความไม่สม่ำเสมอเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากความสามารถในการรองรับแรงกระแทกของแอคคิวมูเลเตอร์เสื่อมลง

ข้อกำหนดและช่วงเวลาที่ควรตรวจสอบความดันพรีชาร์จ

ข้อกำหนดแรงดันเริ่มต้น (pre-charge) นั้นวัดเสมอภายใต้สภาวะที่ความดันไฮดรอลิกในวงจรกระทบ (percussion circuit) ถูกปล่อยออกอย่างสมบูรณ์ — ไม่ใช่ขณะที่เครื่องเจาะแบบดริฟเตอร์กำลังทำงานอยู่ การวัดแรงดันเริ่มต้นของแอคคิวมูเลเตอร์ภายใต้ความดันกระทบที่ยังคงมีอยู่จะให้ค่าที่ผิดพลาด เนื่องจากด้านไนโตรเจนถูกบีบอัดโดยความดันไฮดรอลิกที่มีอยู่ จึงจำเป็นต้องปล่อยความดันจากระบบให้หมดก่อนเชื่อมต่อเครื่องมือสำหรับเติมหรือวัดแรงดันเข้ากับก้านวาล์วของแอคคิวมูเลเตอร์เสมอ

อุณหภูมิและผลกระทบต่อแรงดันเริ่มต้นที่แสดงผล

แรงดันไนโตรเจนเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ ตามกฎพื้นฐานของก๊าซ: อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 10°C จะทำให้แรงดันไนโตรเจนเพิ่มขึ้นประมาณ 3.5% ในแอคคิวมูเลเตอร์ที่มีปริมาตรคงที่ ดังนั้น ดริฟเตอร์ที่แสดงค่าแรงดันเริ่มต้นที่ถูกต้องเมื่อตรวจสอบขณะเย็นที่อุณหภูมิแวดล้อม 20°C จะแสดงค่าสูงกว่าบนมาตรวัดแรงดันเมื่อเครื่องทำงานต่อเนื่องเป็นเวลาหลายชั่วโมง และเปลือกของแอคคิวมูเลเตอร์ร้อนขึ้นถึง 60°C ค่าที่สูงขึ้นนี้ไม่ได้หมายความว่าแรงดันเริ่มต้นสูงเกินไป แต่หมายความว่าก๊าซมีอุณหภูมิสูงขึ้น

ผลที่เกิดขึ้นจริงในทางปฏิบัติ: ควรบันทึกอุณหภูมิที่ใช้ตรวจสอบค่าแรงดันเริ่มต้น (pre-charge) ควบคู่ไปกับค่าการวัดแรงดันเสมอ กำหนดเป้าหมายของค่าแรงดันเริ่มต้นให้เหมาะสมกับสภาวะอากาศเย็น โดยรู้ว่าแรงดันขณะทำงานภายใต้อุณหภูมิสูงจะสูงกว่า ความผิดพลาดจากการเพิ่มแรงดันเริ่มต้นมากเกินไปโดยอิงจากค่าการวัดที่ทำในสภาวะเย็น เป็นสาเหตุทั่วไปของการเสียหายของไดอะแฟรมในสนาม — การตั้งค่าแรงดันเริ่มต้นสูงเกินไปจะดันไดอะแฟรมให้ชนเข้ากับวาล์วป็อปเพต (poppet) ในแต่ละรอบการปล่อยแรงดัน ซึ่งมีกลไกเดียวกับการใช้งานโดยไม่มีแรงดันเริ่มต้นเลย แต่เกิดขึ้นในทิศทางตรงข้าม

ขั้นตอนการจัดเก็บและการหยุดการทำงานเป็นเวลานาน

สำหรับระยะเวลาการเก็บรักษาที่เกินสองสัปดาห์ วิธีปฏิบัติมาตรฐานคือ การปล่อยแรงดันไฮดรอลิกออก และคงแรงดันเริ่มต้นของไนโตรเจนไว้ตามเดิม ไดอะแฟรมควรอยู่ในตำแหน่ง 'เต็มก๊าซ' — กล่าวคือ ไม่กดแน่นจนสุดที่พอร์ตน้ำมันไฮดรอลิก และไม่ถูกยืดออกโดยแรงดันไฮดรอลิก การเก็บรักษาเป็นเวลานานขณะที่ไดอะแฟรมถูกบีบให้แนบชิดกับพอร์ตน้ำมันไฮดรอลิก (วงจรไฮดรอลิกยังคงมีแรงดัน แต่แรงดันไนโตรเจนลดลงจนหมด) จะทำให้รูปร่างของไดอะแฟรมเสียหายอย่างถาวร และลดอายุการใช้งานที่เหลืออยู่

ก่อนการเก็บรักษา ให้ระบายน้ำมันที่สะสมอยู่ภายในเปลือกแอคคิวมูเลเตอร์ออก หากเครื่องเจาะแบบดริฟเตอร์จะถูกเก็บรักษาเป็นเวลาเกินหนึ่งเดือน — เนื่องจากน้ำมันที่สัมผัสกับไดอะแฟรมภายใต้อุณหภูมิแวดล้อมเป็นเวลานานอาจทำให้พื้นผิวของยางไนไตรล์แข็งตัวขึ้นบางส่วน หลังจากเริ่มใช้งานอีกครั้งหลังการเก็บรักษา ให้ตรวจสอบแรงดันเริ่มต้นก่อนเริ่มการตีกระทบ และให้ทำงานที่แรงดันการตีกระทบลดลงเป็นเวลา 15–20 นาทีแรก เพื่อให้ไดอะแฟรมค่อยๆ กลับสู่อุณหภูมิในการทำงาน