Анализ неисправностей гидравлических буровых установок: причины, предотвращение и методы технического обслуживания.
Анализ неисправностей гидравлических буровых установок: причины, предотвращение и методы технического обслуживания.
Гидравлические буровые установки являются незаменимым оборудованием для прокладки туннелей, разработки горных месторождений и бурения горных пород. Эти машины, также называемые буровыми установками типа «джамбо» или буровыми установками для горных пород, сочетают в себе гидравлические, пневматические, электрические, водяные и системы управления. Такая интеграция делает их высокопроизводительными, но также означает, что отказ одной подсистемы может повлиять на работу другой.
Поэтому надежная программа технического обслуживания должна выходить за рамки проверки отдельных гидравлических компонентов. Гидравлические неисправности буровой установки могут быть вызваны первоначальными конструктивными ограничениями, неправильными процедурами эксплуатации, плохим качеством воды, неисправными контрольными приборами, засоренными фильтрами, электрическими проблемами, неподходящим маслом, низкокачественными шлангами или загрязнениями, попавшими в систему во время технического обслуживания.
В данной статье описаны распространенные категории неисправностей и практические меры по их предотвращению в гидравлических системах буровых установок.
Три основных источника отказов гидравлических систем
Гидравлические неисправности на буровой установке можно разделить на три основные категории:
Дефекты на ранних стадиях или дефекты, связанные с конструкцией
Неисправности, связанные с эксплуатацией и техническим обслуживанием.
Неисправности, вызванные неподходящим гидравлическим маслом, шлангами или загрязнением.
К видимым симптомам могут относиться неустойчивость движения, потеря контроля, утечка масла, разрыв шлангов, снижение производительности бурения, аномальный износ инструмента и высокая температура гидравлического масла. Выявление первопричины более эффективно, чем многократное повышение давления или замена деталей без структурированной диагностики.
Проблемы проектирования и ввода в эксплуатацию
Некоторые неисправности проявляются вскоре после ввода машины в эксплуатацию. Они могут быть вызваны неполной конструкцией системы, неподходящей настройкой клапанов, неправильной компоновкой контуров или слабыми защитными функциями.
Например, в системе позиционирования буровой установки могут использоваться опорные цилиндры, перемещающиеся группами. Если конструкция цилиндрического механизма выполнена неправильно, одна опорная стойка может первой коснуться земли и вытеснить гидравлическое масло через предохранительный клапан. Это может прервать процесс позиционирования до того, как все опорные стойки будут должным образом установлены.
Изменение схемы соединения или обеспечение большей независимости управления может повысить надежность позиционирования. Цель состоит в том, чтобы обеспечить стабилизацию буровой установки опорными цилиндрами без создания ненужных скачков давления или принудительного сброса давления в системе.
Чувствительность предохранительного клапана — еще один важный аспект. Во время позиционирования операторам обычно необходимо соблюдать безопасную последовательность при выдвижении и втягивании опорных стоек. Если предохранительный клапан реагирует слишком медленно при неправильной последовательности действий, давление может внезапно повыситься. Результатом может стать повреждение шланга, утечка масла или прерывание буровых работ.
Защита от случайного включения также имеет важное значение. Даже при остановке позиционирующего насоса в системе может сохраняться остаточное гидравлическое давление. Случайное перемещение рычага управления может создать опасную ситуацию. Надлежащая защита от перегрузки и конструкция предохранительных клапанов могут снизить этот риск.
Проблемы с водопроводной системой могут перерасти в проблемы с гидравликой.
Система водоснабжения может показаться не связанной с гидравлическими характеристиками, но она может напрямую влиять на надежность бурения. Загрязненная вода может засорять или повреждать водяные фильтры. Если в систему водоснабжения попадают абразивные частицы, они могут изнашивать насос-усилитель и снижать рабочее давление воды.
Низкое давление воды может препятствовать правильной работе пневматических клапанов, управляемых водой. Если буровая система продолжает работать без надлежащего контроля уровня воды, бурение может продолжаться во время перебоев с водоснабжением. Это увеличивает риск застревания бурильной арматуры, чрезмерного сопротивления вращению и резкого повышения гидравлического давления.
Если система защиты от заклинивания не сработает должным образом, система может не разгрузиться. Возможные последствия включают застревание буровых штанг, застревание долот, разрыв гидравлических шлангов, утечку масла и повышение температуры гидравлического масла.
Система водяного охлаждения также влияет на работу охладителя гидравлического масла. Плохая циркуляция в системе охлаждения может снизить теплоотвод и способствовать повышению температуры гидравлического масла. Именно поэтому контроль качества воды, проверка фильтров и расхода охлаждающей воды должны быть частью планового технического обслуживания буровой установки.
Фильтры контроля давления и возвратные фильтры
Манометры предоставляют важную информацию о бурении, подаче, позиционировании и системах защиты от помех. Если манометры выходят из строя и не заменяются, специалисты могут потерять возможность выявлять аномальное давление до того, как произойдет повреждение.
Распространенная ошибка — это попытка компенсировать низкую производительность повышением давления без точного контроля. Чрезмерное давление может привести к повреждению шлангов, утечкам, ускоренному износу компонентов, повреждению бурильной стали и чрезмерному износу долота. Настройки давления всегда должны соответствовать пределам, указанным производителем оборудования, и утвержденной процедуре эксплуатации.
Фильтры обратной линии также имеют важное значение. Они удаляют загрязнения из возвращающегося гидравлического масла и могут также способствовать процессу охлаждения. На многих буровых установках используются датчики и сигнальные лампы, указывающие на необходимость замены фильтров обратной линии. Игнорирование предупреждения может привести к засорению фильтра, повышению давления обратной линии, ухудшению теплоотвода, износу компонентов, внутренним утечкам и возможному выходу из строя шлангов.
Проблемы с электричеством и гидравлическими системами
Буровая установка может использовать высоковольтное питание и низковольтные цепи для управления. Поэтому электрические неисправности могут косвенно влиять на работу гидравлической системы.
Например, неисправное зарядное устройство, трансформатор, реле, датчик или устройство управления смазкой могут вызывать нагрев, нарушать управляющие сигналы или останавливать автоматическую смазку. При потере смазки компоненты буровой установки могут быстро изнашиваться. Возникающее в результате механическое сопротивление и внутренние утечки могут повлиять на гидравлические характеристики и повысить температуру.
Техники не должны разделять поиск и устранение неисправностей на категории «только электрические» и «только гидравлические». Электрическую и гидравлическую системы буровой установки следует осматривать как единую взаимосвязанную систему.
Качество масла, шланги и контроль загрязнений
Качество гидравлического масла оказывает существенное влияние на надежность буровой установки. Масло с избыточным количеством частиц, загрязненное водой или обладающее низкими противоизносными свойствами может ускорить износ насосов, двигателей, клапанов и цилиндров.
Низкокачественные или изношенные гидравлические шланги также могут создавать серьезные риски. Внутренние слои шланга могут расслоиться, в контур может попасть мусор, а плохо обработанные фитинги могут занести металлические частицы. Эти загрязнения могут заблокировать клапаны, ограничить поток масла, повредить поверхности цилиндров, изнашивать гидравлические двигатели и вызывать потерю давления или отказ системы управления.
Хорошая программа технического обслуживания должна включать в себя:
Используйте одобренное гидравлическое масло соответствующего класса.
Замена фильтров в соответствии с состоянием и графиком технического обслуживания.
Регулярный осмотр шлангов, фитингов и уплотнений.
Предотвращение попадания воды и пыли во время технического обслуживания.
Очистка компонентов перед сборкой
Мониторинг температуры, давления и предупреждающих индикаторов.
Необходимо исследовать первопричины, а не просто повышать давление на систему.
Контроль загрязнения гидравлической системы — один из наиболее эффективных способов сокращения времени простоя. Поддерживая систему в чистоте, контролируя ключевые рабочие параметры и обслуживая все подключенные подсистемы, операторы могут уменьшить количество неисправностей, продлить срок службы компонентов и добиться более надежной работы буровых установок.
