Van xả và van một chiều cho máy khoan: Chức năng, sự cố và thay thế

Van xả và van một chiều chia sẻ cùng một vị trí mạch trong hệ thống thủy lực búa khoan, nhưng thực hiện các nhiệm vụ trái ngược nhau và hỏng hóc theo những cách trái ngược nhau. Van xả giới hạn áp suất tối đa — nó mở ra khi áp suất vượt quá giá trị cài đặt nhằm bảo vệ mạch khỏi quá tải. Van một chiều duy trì áp suất theo một hướng nhất định — nó đóng lại để ngăn dòng chảy ngược khi chênh lệch áp suất đảo chiều. Việc nhầm lẫn loại van nào đang gây ra sự cố cụ thể sẽ dẫn trực tiếp đến việc sửa chữa sai. Một van xả mở quá dễ dàng sẽ làm giảm năng lượng búa khoan; một van một chiều không thể đóng kín cũng gây ra triệu chứng tương tự nhưng thông qua một cơ chế hoàn toàn khác.

Điểm xuất phát trong chẩn đoán là hiểu rõ vị trí của từng loại van trong mạch và hậu quả quan sát được khi van đó bị hỏng. Từ đó, phân biệt hai loại van dựa trên đặc điểm hỏng hóc của chúng sẽ là con đường dẫn đến việc sửa chữa chính xác thay vì thay thế linh kiện một cách máy móc.

Van xả: Trần áp suất và sự trôi lệch của nó

Van xả mạch đập bảo vệ xi-lanh pít-tông, bộ tích năng và khối van khỏi các đỉnh áp suất vượt quá giới hạn thiết kế. Giá trị cài đặt của van thường cao hơn 10–15% so với áp suất đập làm việc bình thường—do đó, một máy khoan xoay (drifter) hoạt động ở áp suất 180 bar sẽ có van xả được cài đặt ở khoảng 200–207 bar. Khi pít-tông va vào thân dụng cụ (shank) và sóng phản xạ quay trở lại, áp suất trong buồng phía sau tạm thời tăng vọt; tại thời điểm này, van xả không được mở (nếu mở sẽ gây tổn thất năng lượng do dòng chảy đi vòng qua), nhưng phải mở ngay khi xảy ra sự cố quá áp thực sự (bắn rỗng, kẹt hệ thống cấp liệu).

Sự trôi điểm đặt của van xả là sự cố phổ biến nhất đối với van xả trong các mạch khoan va đập. Sự nhiễm bẩn do dầu thủy lực bị suy giảm làm cho nắp van (poppet) và ghế van (seat) không kín một cách nhất quán; sau hơn 500–600 giờ vận hành, điểm đặt hiệu dụng dần dịch chuyển xuống dưới do nhiễm bẩn một phần giữ nắp van ở trạng thái hơi mở ngay dưới điểm đặt danh định. Một thiết bị khoan va đập ban đầu tạo ra áp suất 180 bar và cung cấp năng lượng va đập đúng yêu cầu khi đưa vào vận hành có thể chỉ còn tạo ra 165 bar sau sáu tháng mà không có bất kỳ dấu hiệu sự cố rõ ràng nào — đồng hồ đo vẫn hiển thị 'bình thường' vì đồng hồ này đo áp suất trong mạch khoan va đập, chứ không đo điểm đặt hiệu dụng của van xả.

Chẩn đoán hiện tượng trôi điểm đặt của van xả yêu cầu thực hiện đo áp suất tại mạch búa khoan khi bình tích áp đã bị cách ly—không phải kiểm tra bằng đồng hồ đo áp trong lúc vận hành như thường lệ, mà là một phép thử áp suất tĩnh so với van xả. Thiết lập lưu lượng đầu vào ở mức đủ thấp để van xả trở thành yếu tố giới hạn; đo áp suất tại thời điểm lưu lượng ngừng tăng. Nếu áp suất này thấp hơn điểm đặt quy định hơn 5%, van xả cần được điều chỉnh lại hoặc thay thế.

Van một chiều: Dòng chảy ngược và những hệ quả của nó

Van kiểm tra mạch đập—được đặt giữa đường cấp thủy lực và cổng dầu của bộ tích năng—ngăn không cho dầu đã tích trữ trong bộ tích năng chảy ngược trở lại mạch cấp khi áp suất đập giảm tạm thời trong chu kỳ chuyển đổi van đảo chiều. Khi van này không đóng kín hoàn toàn, bộ tích năng sẽ xả trong mỗi lần đảo chiều van thay vì giữ lại thể tích dầu đã tích trữ cho đến kỳ nổ tiếp theo. Hệ quả là: kỳ nổ bắt đầu với lượng năng lượng tích trữ từ bộ tích năng ít hơn, quá trình đập trở nên không ổn định, và hiện tượng dao động áp suất dạng răng cưa trên đồng hồ đo chính là dấu hiệu chẩn đoán đặc trưng.

Van kiểm soát mạch rửa ngăn dầu bên gõ vào đường nước rửa khi áp suất rửa giảm xuống dưới áp suất trả lại gõ. Khi van này bị hỏng, dầu thủy lực gây ô nhiễm mạch rửa nước, có thể nhìn thấy như dầu trong nước của dòng rửa nước. Điều này thường bị chẩn đoán sai là thất bại niêm phong hộp rửa vì cả hai đều tạo ra nước rửa có dầu. Sự khác biệt: lỗi niêm phong hộp rửa sẽ tạo ra dầu thủy lực có sữa trong mẫu thoát nước (nước đi vào dầu); lỗi van kiểm soát mạch rửa sẽ tạo ra nước rửa có dầu với dầu thủy lực sạch trong mẫu thoát nước (nước đi vào nước).

Chất lỗi so với loại van: Hướng dẫn phân biệt nhanh

Thay van cứu trợ: Đặt áp suất đúng

Thay một van cứu trợ gõ mà không xác minh điểm đặt sau khi lắp đặt sẽ tạo ra cùng một vấn đề vài tháng sau nếu van mới không được đặt trước theo thông số kỹ thuật. Thủ tục chính xác: sau khi lắp đặt, áp dụng dòng chảy được kiểm soát vào mạch gõ với bộ tích lũy bị cô lập; tăng áp suất từ từ cho đến khi dòng chảy ngừng tăng. Nhận áp suất đó. So sánh với thông số kỹ thuật (thường là 200210 bar cho mạch hoạt động 180 bar). Điều chỉnh các vít van cứu trợ nếu có thể điều chỉnh, hoặc nguồn một thay thế đặt trước để thông số kỹ thuật nếu đó là một loại thiết lập cố định.

Các hạt khóa trên vít điều chỉnh van cứu trợ phải được thắt chặt hoàn toàn sau khi điều chỉnh bất kỳ điểm thiết lập nào. Một hạt khóa lỏng cho phép vít quay dưới rung động gõ, khiến điểm đặt trôi giữa các khoảng thời gian dịch vụ. Đây là nguyên nhân phổ biến nhất của trục trặc thiết lập van cứu trợ trên những người trôi dạt đã được phục vụ van cứu trợ gần đây - điều chỉnh đã được thực hiện chính xác, nhưng bản đinh khóa không được tham gia đầy đủ.

Kiểm tra thay van: Làm sạch trước khi lắp đặt

Lý do chính mà van kiểm soát thất bại nhanh chóng sau khi thay thế là ô nhiễm trong mạch phía trên van. Các hạt quá lớn để đi qua van bị hỏng đang nằm trong dòng thượng nguồn và sẽ đạt đến van mới trong chu kỳ áp suất đầu tiên. Trước khi lắp đặt van kiểm soát thay thế, rửa mạch kết nối bằng dầu sạch - không chỉ khối máy thu mà cả chiều dài đường dây phía trên. Việc rửa sạch sẽ loại bỏ các hạt mà nếu không sẽ được nhúng vào chỗ ngồi van mới trong vòng một giờ đầu tiên hoạt động.

Vật liệu của ghế van một chiều rất quan trọng trong các mạch khoan va đập. Ghế làm bằng thép là tiêu chuẩn và phù hợp khi sử dụng trong dầu sạch, đã được lọc kỹ. Trong các mạch có lịch sử ghi nhận bị nhiễm bẩn hoặc có hiện tượng nước rửa mài mòn xâm nhập (nhận biết qua hiện tượng dầu chuyển sang màu đục như sữa), van một chiều có ghế làm bằng cao su nitrile chịu được va chạm của các hạt bụi tốt hơn trước khi hình thành khe rò rỉ vĩnh viễn. Sau bất kỳ sự cố nhiễm bẩn nào do nước rửa gây ra, cần thay đồng thời cả van một chiều và bộ gioăng phớt khoan va đập — vì loại tạp chất đã làm hỏng van một chiều cũng đã đi qua các gioăng phớt lỗ khoan va đập. HOVOO cung cấp các bộ gioăng phớt khoan va đập cho tất cả các nền tảng máy khoan va đập chính để thực hiện việc thay thế đồng bộ trong một lần bảo trì. Danh mục đầy đủ các mã mô hình tại hovooseal.com.