Chẩn đoán lỗi bạc đạn: Tiếng ồn bất thường, nóng lên và mài mòn

Các sự cố về bạc đạn trong động cơ xoay của máy khoan đá thủy lực hiếm khi biểu hiện rõ ràng qua một sự kiện đột ngột—việc kẹt đột ngột nghiêm trọng khiến máy khoan ngừng hoạt động thường là kết quả cuối cùng của một quá trình suy giảm đã bắt đầu từ vài tuần hoặc vài tháng trước. Các dấu hiệu ban đầu rất tinh vi: âm thanh động cơ xoay thay đổi nhẹ về độ cao (pitch) khi khoan ở chế độ va đập thấp, nhiệt độ dầu xả tăng cao hơn 5°C so với mức bình thường, hoặc số lượng hạt kim loại trong mẫu dầu tăng dần giữa các kỳ bảo dưỡng. Khi bất kỳ dấu hiệu nào trong số này trở nên rõ rệt đủ để kích hoạt yêu cầu bảo trì, bạc đạn thường đã vượt quá giai đoạn mà việc kiểm tra và bôi trơn lại có thể kéo dài tuổi thọ—thay thế là giải pháp duy nhất.

Phát hiện sớm sự suy giảm của bạc đạn nhằm can thiệp kịp thời với chi phí hợp lý đòi hỏi phải hiểu rõ ý nghĩa của từng tín hiệu và thời điểm xuất hiện của chúng trong tiến trình hư hỏng—cụ thể là triệu chứng nào thường xuất hiện đầu tiên, và tín hiệu nào báo hiệu bạc đạn chỉ còn vài giờ nữa sẽ bị kẹt.

Trình tự Hỏng Hóc: Các Tín hiệu Nào Xuất Hiện Khi

Hỏng ổ bi trong động cơ quay của máy khoan đá thường diễn ra theo một trình tự nhất định. Tín hiệu đầu tiên có thể phát hiện được—thường xuất hiện trước khi có bất kỳ tiếng ồn nào mà con người có thể nhận biết—là biên độ rung tăng lên tại các tần số đặc trưng của ổ bi. Trong môi trường khoan đập, nơi rung nền do cơ cấu đập gây ra rất mạnh, sự thay đổi rung dưới ngưỡng này về cơ bản không thể phát hiện được nếu không sử dụng phân tích rung dựa trên cảm biến. Phần lớn hoạt động thực địa không trang bị thiết bị đo rung chuyên biệt cho động cơ quay, do đó tín hiệu sớm này thường không được quan sát.

Tín hiệu tiếp theo thường xuất hiện là tiếng ồn: sự thay đổi trong âm thanh đặc trưng của động cơ quay, từ tiếng rền đều đặn ở tần số thấp sang một âm thanh có tính chu kỳ hoặc ngắt quãng—một thành phần kim loại chu kỳ tinh tế lặp lại với tần số vòng bi. Hiện tượng này có thể nghe rõ bởi người vận hành có kinh nghiệm khi chạy thiết bị mà không bật chế độ đập và chỉ duy trì chế độ quay, ở áp suất quay thấp. Kỹ thuật chẩn đoán chủ chốt: trong suốt chu kỳ định vị (không bật chế độ đập, quay ở tốc độ thấp), hãy tập trung lắng nghe đầu động cơ quay của máy khoan. Vòng bi mới gần như không phát ra âm thanh nào ở tốc độ quay thấp; trong khi vòng bi bị hư hỏng bề mặt rãnh lăn sẽ phát ra tiếng rền không đều hoặc tiếng cọ xát chu kỳ nhẹ, mức độ rõ ràng tăng dần khi tốc độ quay tăng lên.

Nhiệt độ tăng lên sau tiếng ồn trong hầu hết các chuỗi sự cố. Nhiệt độ vòng bi trong vỏ động cơ quay tăng lên khi bề mặt rãnh lăn bị hư hỏng làm tăng ma sát ở mỗi vòng quay. Nhiệt độ vận hành chấp nhận được đối với hầu hết các vòng bi động cơ quay là 80°C hoặc thấp hơn tại bề mặt vỏ động cơ. Kiểm tra bằng tay (lưu ý vỏ động cơ cảm giác nóng hơn so với các khu vực mạch lân cận) hoặc dùng nhiệt kế hồng ngoại đo trên vỏ động cơ giúp phát hiện sớm tình trạng vòng bi hoạt động quá nóng trước khi nguy cơ kẹt xảy ra. Sự gia tăng nhiệt độ đột ngột (thay vì từ từ) thường cho thấy sự cố bôi trơn chứ không phải mài mòn tiến triển của rãnh lăn — mỡ bôi trơn bị nhiễm bẩn đột ngột mất độ nhớt, hoặc đường dẫn bôi trơn bị tắc bởi bụi bẩn.

Đặc điểm tiếng ồn theo loại sự cố

Chẩn đoán mẫu dầu: Phát hiện mài mòn bạc đạn trước khi xuất hiện tiếng ồn

Trong các hoạt động vận hành thường xuyên phân tích dầu thủy lực—mà việc này nên bao gồm cả việc lấy mẫu dầu xả từ động cơ quay, chứ không chỉ riêng mạch va đập—số lượng hạt kim loại gia tăng trong mẫu dầu xả là tín hiệu sớm nhất về sự suy giảm của bạc đạn có thể được giám sát một cách thực tế. Các hạt sắt và thép sinh ra do mài mòn rãnh lăn và các thành phần lăn xuất hiện trong dầu trước khi tiếng ồn hoặc nhiệt độ có thể phát hiện được. Việc số hạt tăng gấp đôi giữa hai mẫu liên tiếp được lấy sau mỗi 200 giờ hoạt động (ngay cả khi số lượng tuyệt đối vẫn nằm trong giới hạn bình thường) cho thấy tốc độ mài mòn đang gia tăng ở đâu đó trong hệ thống bôi trơn. Nguồn gốc của hiện tượng này được xác nhận bằng cách đối chiếu chéo với các kiểm tra tiếng ồn và nhiệt độ.

Các loại hạt mài mòn khác nhau cho thấy các kiểu hỏng khác nhau: các hạt sắt lớn, không đều cho thấy hiện tượng bong tróc do mỏi trên bề mặt rãnh lăn; các vụn sắt mịn ('mạt sắt') không kèm theo hạt bong tróc cho thấy hiện tượng mài mòn do chất bôi trơn bị nhiễm bẩn; các hạt phi sắt (đồng, thiếc) cho thấy vật liệu của vòng cách hoặc bộ phận giữ bi, điều này chỉ ra khả năng quá tải hoặc lựa chọn sai loại bạc đạn cho điều kiện làm việc có va đập. Những khác biệt này có thể quan sát được qua kiểm tra đơn giản bằng phích cắm từ tính—đặt một nam châm vào đường xả—or trong phân tích mẫu tại phòng thí nghiệm.

Nguyên nhân gốc rễ: Điều gì thực sự gây hư hỏng bạc đạn động cơ quay

Sự cố bôi trơn chiếm phần lớn các trường hợp hỏng hóc vòng bi sớm ở động cơ xoay của máy khoan đá. Hai dạng phổ biến là: lượng mỡ bôi trơn quá ít (do đường ống bôi trơn thân khoan bị tắc hoặc rỗng, đồng thời cũng cấp mỡ cho vùng ổ bi của động cơ) và loại mỡ không phù hợp (dùng dầu thủy lực đa dụng thay cho dầu chống ép (EP) dành riêng cho máy khoan đá khi loại dầu đúng cấp độ không có sẵn). Cả hai tình huống đều gây mài mòn bề mặt tăng tốc trong vòng 50–100 giờ và sinh nhiệt làm quá trình lão hóa dầu diễn ra nhanh hơn—tạo thành một chu kỳ tích lũy.

Nhiễm bẩn do nước rửa là nguyên nhân thứ hai gây hư hỏng chính. Khi các phớt ở hộp rửa bị hỏng, nước dần xâm nhập vào khu vực động cơ xoay theo thời gian. Sự hiện diện của nước trong mỡ bôi trơn vòng bi làm tăng đáng kể tốc độ mài mòn mài mòn vì nước không hình thành được lớp màng bảo vệ giữa các bề mặt kim loại dưới tải trọng. Que nam châm kiểm tra sẽ thu được mùn kim loại mịn (không phải các mảnh vỡ lớn) khi nguyên nhân là nước nhiễm bẩn—điều này có thể phân biệt với hư hỏng do bong tróc nhờ hình thái học của các hạt.

Tải quá mức do mòn ống dẫn hướng là nguyên nhân thứ ba. Một ống dẫn hướng có khe hở quá lớn cho phép thân dụng cụ dao động ngang dưới tác động của lực va đập, và tải ngang này một phần được truyền tới ổ bi động cơ quay thông qua cụm đầu kẹp. Ổ bi phải chịu tải hướng kính mà nó không được thiết kế để chịu đựng. Phương pháp chẩn đoán: nếu các ổ bi thường xuyên bị hỏng và khe hở của ống dẫn hướng đã ở mức giới hạn hoặc vượt quá giới hạn cần thay thế, thì chính ống dẫn hướng là nguyên nhân gốc rễ — ngay cả khi nó không phải là vấn đề biểu hiện rõ ràng nhất.

Thay thế và lắp đặt lại: Ngăn ngừa sự cố lặp lại

Lắp đặt một vòng bi mới vào cùng một nhà chứa mà một sự cố chỉ xảy ra mà không kiểm tra bề mặt khoan nhà và bề mặt vai trục là nguyên nhân phổ biến nhất của sự cố vòng bi lặp lại sớm. Các yếu tố cán của vòng bi thất bại ghi điểm độ trục nhà; những điểm đó tạo ra nồng độ căng thẳng làm hỏng đường đua bên ngoài của vòng bi mới trong giờ hoạt động đầu tiên. Làm sạch, đo lường và nếu cần thiết, tinh chỉnh hoặc thay thế vỏ trước khi lắp đặt vòng bi mới.

Lực lắp đặt vòng bi phải được áp dụng cho vòng đúng đắnvòng được gắn trên máy ép. Áp dụng lực lắp đặt qua một yếu tố cuộn làm hỏng đường cong ngay lập tức, tạo ra một sự cố trông giống như mòn sớm nhưng thực sự là thiệt hại lắp đặt. HOVOO cung cấp bộ niêm phong động cơ xoay cho tất cả các thương hiệu drifter lớn. Các tài liệu tham khảo đầy đủ tại hovooseal.com.