Hệ thống bôi trơn máy khoan: Cấu trúc, Bảo trì và Sự cố

Yêu cầu bôi trơn của máy khoan đá thủy lực không đồng nhất trên toàn bộ thân máy khoan—các vùng khác nhau cần các loại chất bôi trơn khác nhau, được cung cấp với tốc độ khác nhau thông qua các mạch riêng biệt. Việc xem hệ thống bôi trơn đơn thuần như 'đổ dầu vào đây' là bỏ qua thực tế về cấu trúc của hệ thống. Một máy khoan điển hình có ít nhất ba vùng bôi trơn riêng biệt, mỗi vùng đòi hỏi các loại chất bôi trơn khác nhau, có các dạng hỏng hóc khác nhau và gây ra những hậu quả khác nhau khi bị bỏ bê.

Phân tách các vùng bôi trơn là điểm khởi đầu cho một chương trình bảo trì thực sự hiệu quả. Việc nhầm lẫn các mạch—ví dụ như đổ dầu bôi trơn thân khoan vào mạch thủy lực hoặc ngược lại—sẽ làm hư hại các bộ phận chính xác chỉ trong vài giờ. Chi phí sửa chữa sẽ rất cao so với mức độ đơn giản của sai lầm này.

Vùng 1: Mạch va đập (thủy lực)

Piston búa, van đảo chiều, bình tích áp và các bề mặt lỗ khoan liên quan được bôi trơn bởi chính dầu thủy lực—cụ thể là lớp màng mỏng hình thành tại các khe hở giữa các bề mặt chuyển động. Điều này hoạt động được là do dầu thủy lực có độ nhớt được kiểm soát, chứa phụ gia chống mài mòn và được lọc để loại bỏ các hạt bụi trước khi chúng đến các khe hở của bề mặt lỗ khoan. Do đó, chất lượng bôi trơn trong vùng này hoàn toàn phụ thuộc vào độ sạch, cấp độ độ nhớt và chu kỳ thay thế của dầu thủy lực.

Dầu thủy lực trong mạch va đập cần được duy trì ở cấp độ sạch ISO 16/14/11 hoặc tốt hơn. Phần lớn các hiện trường vận hành ở mức độ bẩn hơn mức này. Các biện pháp bảo trì thực tế gồm: thay dầu thủy lực theo khoảng thời gian do nhà sản xuất quy định (thông thường là 500–1.000 giờ đối với dầu thủy lực của máy khoan xoay, và ngắn hơn trong môi trường bị nhiễm bẩn), thay lõi lọc trước khi đạt điều kiện xả qua (có nghĩa là thay theo lịch trình đã định, chứ không chờ tín hiệu báo bằng mắt), và lấy mẫu dầu để phân tích hàm lượng hạt ở giờ vận hành thứ 200 và 500. Việc gia tăng hàm lượng hạt giữa hai lần lấy mẫu vượt quá ngưỡng mài mòn bình thường cho thấy một chi tiết đang suy giảm—thường là bề mặt lòng xi-lanh hoặc khe hở van—và cần được kiểm tra ngay trước khi dầu chuyển sang màu đục hoặc vẩn đục.

Vùng 2: Bôi trơn thân dụng cụ

Bộ chuyển đổi thân dụng cụ và các giao diện của nó với bạc dẫn hướng, mâm cặp quay và các then hoa nối khớp yêu cầu bôi trơn riêng biệt, tách biệt khỏi mạch thủy lực. Dầu thủy lực dùng để điều khiển pit-tông không được pha chế phù hợp với áp suất tiếp xúc và vận tốc trượt tại giao diện giữa thân dụng cụ và then hoa — loại dầu này thiếu các chất phụ gia chịu áp lực cực cao (EP) và chất làm đặc giúp ngăn ngừa tiếp xúc kim loại–kim loại dưới tải kết hợp gồm va đập và mô-men xoắn.

Ba phương pháp bôi trơn được sử dụng hiện nay trên các máy khoan đá: phun sương khí-dầu (khí nén mang dầu khoan đá dạng sương mù đi qua thân đầu khoan, tiêu thụ 600–1.200 g/giờ), bơm mỡ bằng hệ thống định lượng (bơm tự động hoặc thủ công từng liều tại các khoảng thời gian xác định), và hệ thống bôi trơn thân đầu khoan tuần hoàn (CSL) của Sandvik, trong đó dầu thủy lực đã lọc từ đường hồi được dẫn qua thân đầu khoan rồi quay trở lại bể chứa thay vì xả ra ngoài. Hệ thống CSL giúp giảm mức tiêu thụ dầu bôi trơn thân đầu khoan tới 70% và loại bỏ việc quản lý bình chứa riêng biệt mà các hệ thống phun sương khí yêu cầu.

Dầu bôi trơn thân máy khoan đá phải có độ nhớt ISO VG 100 hoặc tương đương, kèm theo các chất phụ gia tăng cường độ bền màng và chất làm đặc. Các hợp chất này duy trì một lớp màng trên bề mặt răng then hoa của thân máy giữa mỗi chu kỳ va đập—dầu thủy lực thông thường bị phân hủy dưới áp lực tiếp xúc và bị văng ra khỏi bề mặt kim loại do lực ly tâm khi quay. Việc thay thế dầu bôi trơn thân máy bằng dầu thủy lực chỉ vì dầu này sẵn có trong khi loại dầu đúng không có mặt tại hiện trường sẽ dẫn đến hiện tượng mài mòn răng then hoa (galling) chỉ trong vài giờ khi khoan đá cứng.

Vùng 3: Động cơ quay và bộ truyền động bánh răng

Động cơ quay—động cơ cánh gạt hoặc động cơ bánh răng thủy lực—được bôi trơn bằng dầu thủy lực trong mạch quay. Đây là một mạch riêng biệt so với mạch va đập ở hầu hết các máy khoan xoay, có áp suất thiết lập và đường hồi dầu riêng. Hành động bảo trì chính là kiểm tra lưu lượng dầu xả tại cổng xả của động cơ: lưu lượng xả tăng cao (vượt mức quy định) cho thấy độ mòn của phớt bên trong động cơ hoặc khe hở bánh răng tăng lên, nghĩa là động cơ đang để dầu đi tắt thay vì chuyển đổi năng lượng dầu thành chuyển động quay.

Hiện tượng hỏng bạc đạn động cơ quay—khi xảy ra—sẽ phát ra âm thanh đặc trưng: tiếng rít khô, kim loại ma sát ở đầu động cơ quay của máy khoan xoay, chứ không phải ở đầu va đập. Điều này giúp phân biệt nó với tiếng ồn do va đập khi khoan trong điều kiện vận hành bình thường ở áp suất cao. Bước chẩn đoán là cho máy khoan xoay hoạt động chỉ ở chế độ quay (không va đập) và lắng nghe tiếng rít. Các bạc đạn đang hỏng thường biểu hiện triệu chứng này trước khi xuất hiện dấu hiệu rõ ràng như nóng lên hoặc rò rỉ dầu.

Bảng chẩn đoán sự cố bôi trơn

Tích hợp Bảo trì: Đồng bộ việc thay dầu với việc thay gioăng

Lịch trình bảo trì hiệu quả nhất là đồng bộ hóa việc thay dầu, thay bộ lọc và thay bộ gioăng thành một lần dịch vụ duy nhất thay vì thực hiện riêng lẻ. Việc thay dầu sau 500 giờ vận hành nếu được thực hiện riêng biệt so với việc kiểm tra gioăng định kỳ sau 500 giờ sẽ dẫn đến hai lần mở mạch thủy lực, hai cơ hội cho tạp chất xâm nhập và hai lần điều động đội bảo trì. Việc đồng bộ hóa các công việc này giúp giảm tổng thời gian bảo trì từ 30–40% đồng thời loại bỏ rủi ro về chất lượng do mạch thủy lực đã mở nhưng không được đóng kín và bơm đầy lại ngay lập tức.

HOVOO cung cấp bộ phớt làm kín cho tất cả các thương hiệu máy khoan xoay chính hãng trên toàn bộ ba vùng bôi trơn—phớt va đập, phớt hộp xả và phớt vỏ quay—dưới dạng bộ hoàn chỉnh hoặc các tập con riêng biệt theo từng vùng, tùy thuộc vào yêu cầu bảo trì. Việc đặt mua bộ phớt làm kín đồng thời với việc thay dầu định kỳ sẽ tạo điều kiện cho công tác bảo trì tích hợp thay vì các can thiệp riêng lẻ từng điểm theo trình tự. Tham khảo đầy đủ tại hovooseal.com.