Аннотация: В данной статье изложена техника бесконтактного, быстрого и точного диагностирования типичных отказов гидравлической системы бурового подкрепного трактора для свердления скважин AtlasCopco Швеции, а именно отказов, связанных с недостатком давления системы и повышением температуры, вызываемыми внутренней утечкой. Диагностика выполняется с использованием инфракрасного прибора для измерения температуры.

0. Введение

С развитием мирового экономики энергетический кризис на глобальном уровне и популярность добычи полезных ископаемых все больше усиливаются и набирают темпа. Отрасль производства и ремонта добывающих машин и оборудования для горных업лений ожидает новый период быстрого роста и развития. В настоящий момент полihydroравлические беспутные добывающие машины и оборудование для горных업лений széлагодаря своим превосходным характеристикам szé широко используются на ряде крупных и средних горных предприятиях. В практическом применении все эти добывающие машины и оборудование имеют общую проблему гидравлических систем - трудность в выявлении отказов. В данной статье, в качестве примера, рассмотрен буровой подкрепный трактор для свердления скважин Atlas Copco (Атлас-Копко) из Швеции. Представлена техника бесконтактного, быстрого и точного диагностирования типичных отказов из-за внутрисистемной утечки в гидравлических системах строительных машин и оборудования с использованием инфракрасного прибора для измерения температуры. Эта техника позволяет эффективно сократить время диагностики отказов и проводить ремонтные работы с учетом полученных результатов.

1. Основной состав гидравлической системы бурового подкрепного трактора для свердления скважин Atlas Copco из Швеции

Буровое оборудование производства компании Atlas Copco широко применяется на крупнейших горных объектах по всему миру. будь то рассекавание тоннелей, открытое горное дело или подземное горное дело, а также добыча металлических или неметаллических полезных ископаемых, буровое оборудование этой компании имеет хорошие репутации. Одинарматные буровые подкрепные тракторы для свердления скважин Atlas Copco из Швеции, такие как RocketBoomerS1/104/281/L1, двуарматные буровые подкрепные тракторы для свердления скважин: RocketBoomer282/E2/M2/L2, трехарматные буровые подкрепные тракторы для свердления скважин: RocketBoomerE3/XE3/WE3/L3WL3/XL3, четырехарматные буровые подкрепные тракторы для свердления скважин Rocket Boomer WL4 и другие используют главную гидравлическую систему работы RCS или DCS. В этой гидравлической системе точные гидравлические элементы в основном представляют собой продукты компаний Rexroth из Германии и Parker из США. Она состоит из осевого поршневого переменного насоса, двойного зубчатого насоса, трехарматного главного рабочего клапана управления, шестиарматного клапана управления позиционированием главного аRMата, пятиарматного клапана управления опорными лEGами, двухарматного клапана управления крышей, двухарматного клапана управления питанием кабеля/позиционированием и разгрузкой, управляемого клапана управления, логического клапана, 25барного управляемого клапана понижения давления и других гидравлических элементов.

2. Типичные отказы гидравлической системы бурового подкрепного трактора для свердления скважин Atlas Copco

В практическом применении буровые подкрепные тракторы для свердления скважин Atlas Copco из Швеции наиболее часто встречаются и типичными отказами гидравлических систем являются недостаток давления системы и повышение температуры. Перед глубоким изучением и определением отказа из-за недостатка давления гидравлической системы обычным методом решения является замена гидравлического насоса или трехарматного главного рабочего клапана управления. Новый гидравлический насос имеет определенный запас по допустимой утечке. После замены вначале можно обеспечить нормальное давление системы. Однако, через десять дней или полмесяца отказ повторно возникает. Если не будет полноценно устранен отказ из-за повышения температуры гидравлической системы, это приведет к ускоренному износу всех элементов системы. В конечном итоге это приведет к дальнейшему понижению давления системы. Простой метод решения в виде новой замены гидравлического насоса и клапанов приведет к непонижаемым высоким затратам на ремонт буровых подкрепных тракторов для свердления скважин Atlas Copco из Швеции.

3. Причины и последствия повышения температуры гидравлической системы бурового подкрепного трактора для свердления скважин Atlas Copco из Швеции

Во время работы на свердение скважин буровые подкрепные тракторы для свердления скважин Atlas Copco из Швеции гидравлические клапаны управления находятся в состоянии замыкания с давлением масла, и рабочее давление обычно находится в пределах 180-230 бар. При работе под высоким давлением утечка является неизбежной. Внешняя утечка может быть визуально заметена, и ее легче обнаружить и устранить, в то время как внутренняя утечка difícilно заметить. Отказ из-за внутренней утечки не только сложно определить, но и вызывает потери мощности гидравлической системы. Потери мощности гидравлической системы, с одной стороны, вызывают потери энергии и понижают общую эффективность системы, а с другой стороны, большая часть потерянной энергии преобразуется в тепло, что приводит к повышению температуры масла. Это не только понижает эффективность гидравлической системы, но и ускоряет ухудшение качества масла. Если температура гидравлического масла превышает 65°C, то при каждом повышении на 9°C срок службы жидкости уменьшается вдвое. В конечном итоге это может привести к следующим последствиям:

(1) Вязкость рабочего масла понижается, а утечка насоса увеличивается;

(2) Герметичность гидравлической системы и ее элементов понижается, и может даже потеряться, что приводит к увеличению утечки;

(3) Между шаровым клапаном и корпусом гидравлических вентилей из-за термического расширения возникает ситуация, когда шаровый клапанзаклинивается и не может работать.

(4) Лубрицирующие свойства масла снижаются, износк гидравлических элементов ускоряется, что ускоряет износительно-исчезновение элементов и сокращает их срок службы.

(5) При газообразованиях и испарении гидравлического масла в гидравлических элементах leicht возникают азиальные поры и азиальная эрозия.

(6) Внутренняя сторона гидравлического резинового шланга отламывается, что может привести к засыпанию фильтров, водоохладителей и малых отверстий в гидравлических вентилях, и гидравлическая система не может работать нормально.

(7) Сокращается срок между капитальными ремонтами и срок службы оборудования до его утилизации.

4. Традиционные диагностические технологии типичных поломок гидравлической системы бурового трактора Atlas Copco

Типичные поломки гидравлической системы бурового трактора Atlas Copco из Швеции - недостаточное давление и поломка из-за повышенной температуры - являются самыми сложными в поиске при ремонте реального оборудования. Это также является недостатком самой гидравлической системы, но если рассмотреть их корни, то оба явления обусловлены внутренним утечкой.

Метод, который всегда применялся для диагностики типичных поломок гидравлической системы бурового трактора Atlas Copco из Швеции на производстве, заключается в том, что в системе устанавливается манометр методом прямого соединения или методом by-паса. Затем необходимо последовательно перемыкать дводневные операционные вентили управления и позиционирования разрядным током кабельных катушек, дводневные операционные вентили управления потолком, пятидневные операционные вентили управления опорами, шестидневные операционные вентили управления позиционированием главного аrmatura, операционные вентили управляемые предкомандой, редукторное вентиль с предкомандой на 25 бар, тридневные principales операционные вентили или заменить безопасный вентиль на 280 бар, установленный на правой стороне корпуса вентиля, и 관ить показания манометра. Сравнив данные, необходимо выявить управляющий элемент с внутренним утечкой, а затем произвести обработку. Компактно расположены элементы гидравлической системы бурового трактора Atlas Copco из Швеции, и повторное снятие и установка является очень трудоемким делом. Недостаток данного метода диагностики заключается в следующем:

(1) При одной диагностике необходимо перемыкать семь управляемых вентилей, ни один из них не может быть упущен. Трудоемкость очень высока, и это требует по крайней мере 6-8 часов времени. Эффективность ремонта очень низкая.

(2) Точность диагностики низка, и управляемые вентили с объемом утечки менее 1000 мл/мин не могут быть диагностированы.

(3) Частая демонтажка трубопроводов системы не только загрязняет гидравлическую систему и вызывает вторичные поломки, но и приводит к вытеканию масла, его lãжированию и загрязнению окружающей среды.

(4) Нет строгих границ для определения, находится ли износг гидравлического насоса в нормальном диапазоне, что часто приводит к ошибочным 판 решениям и замене насоса.

(5) Превышение температуры гидравлического масла в системе может легко спровоцировать пожарную аварию.

5. Технология бесконтактной быстрой и точной диагностики типичных неисправностей гидравлической системы бурового трактора Atlas Copco

5.1 Принцип и методы бесконтактной быстрой и точной диагностики

Физический смысл уравнения Бернулли говорит нам, что идеальная жидкость, совершающая стационарное течение в герметичной трубе, имеет три вида энергии (давлениевая энергия, потенциальная энергия и кинетическая энергия) на любом сечении потока. Их сумма является постоянной величиной. Хотя эти три вида энергии могут преобразовываться друг в друга, общая сумма остается неизменной. Исходя из закона сохранения энергии, не составит труда проанализировать проблему преобразования энергии при внутренней утечке в гидравлической системе. Внутренняя утечка в гидравлической системе можно интуитивно представить как преобразование давлениевой, потенциальной и кинетической энергии в другую форму энергии, что приводит к снижению давления в системе. Кроме того, снижение давления в системе вызывает износ гидравлических элементов, израсходовывая часть энергии. Остальная энергия преобразуется в тепловую энергию. Преобразование и высвобождение тепловой энергии приводят к резкому повышению температуры элементов гидравлической системы и гидравлического масла. Конкретный метод бесконтактной быстрой и точной диагностики заключается в следующем:

После запуска двигателя бурового трактора положите ручку разгрузки двухдневного операционного вентиля управления и позиционированием разрядным током кабельных катушек в положение нагрузки, а другие управляющие вентили - в среднее положение. После 3-5 минут быстрого вращения двигателя измерьте температуру с помощью инфракрасного термометра для гидравлического масла в баке, корпуса гидравлического насоса, выходного отверстия насоса, двухдневного операционного вентиля управления и позиционированием разрядным током кабельных катушек, двухдневного операционного вентиля управления потолком, пятидневного операционного вентиля управления опорами, шестидневного операционного вентиля управления позиционированием главного аrmатуры (возможно, правильнее "boom"), операционного вентиля управляемого предкомандой, редукторного вентиля с предкомандой на 25 бар, T-отверстия (отбойное отверстие) трехдневного principales операционного вентиля и корпуса безопасного вентиля на 280 бар, установленного на правой стороне корпуса трехдневного principales операционного вентиля. Нормальная температура работы бурового трактора Atlas Copco из Швеции должна находится в диапазоне от 30 до 65 °С. Сравнив измеренные температуры, можно легко определить место возникновения внутренней утечки. Эта диагностическая технология позволяет также точно диагностировать техническое состояние водоохладителя, а затем целенаправленно и конкретно проводить быстрый ремонт поломок.

5.2 Справка по данным технологии бесконтактной быстрой и точной диагностики

5.2.1 Диагностика гидравлического насоса

Если температура корпуса гидравлического насоса выше температуры гидравлического масла на выходе насоса на 5-10 °С, можно сделать вывод, что механический износ гидравлического насоса значителен, но насос по-прежнему можно использовать. Если разница в температурах превышает 10 °С и настройка давления системы без проблем, это означает, что износ гидравлического насоса 매우 значителен и насос требует ремонта или замены.

5.2.2 Диагностика управляемых вентилей

Если в гидравлической системе происходит внутренняя утечка и давление снижается, не достигая 210 бар, необходимо измерить температуру на Т - отверстиях (отвода масла) двухсекционного управляющего/позиционирующего и разгрузочного вентиля кабельной катушки, двухсекционного вентиля управления потолком, пятисекционного вентиля управления опорами, шестисекционного вентиля управления позиционированием стрелы, вентиля предконтроля, редуктора давления 25 бар для предконтроля и трехсекционного основного рабочего вентиля. Если зафиксированная температура ниже температуры масла на выходе гидравлического насоса на 6 °С, это означает, что уровень утечки у каждого из управляющих вентилей находится в допустимых пределах. Если разница в температурах превышает 6 °С, это свидетельствует о нештатной утечке в управляющем вентиле, и требуется его разборка и ремонт. Если все уплотнительные элементы в управляющем вентиле исправны, это значит, что утечка происходит между золотником и корпусом вентиля, и требуется их замена.

Важно отметить, что в корпусе управляющего/позиционирующего и разгрузочного вентиля кабельной катушки установлен перепускной вентиль на 210 бар. Перед ремонтом данного вентиля необходимо провести разборку и проверку перепускного вентиля на 210 бар.

На правой стороне корпуса трехдневного principales операционного вентиля установлен безопасный вентиль на 280 бар. Когда температура T-отверстия трехдневного principales операционного вентиля выше температуры на выходе гидравлического насоса на 6 °С, сначала необходимо измерить температуру безопасного вентиля на 280 бар. Нормальная температура безопасного вентиля на 280 бар должна иметь разницу в температуре с гидравлическим маслом в баке не более 10 °С и с температурой корпуса вентиля не более 5 °С. В противном случае это означает, что у безопасного вентиля на 280 бар есть внутренняя утечка и требуется разборка и проверка.

5.2.3 Связь между температурой Т-отверстия гидравлического управляющего вентиля и объемом внутренней утечки

Каждый раз, когда температура Т-отверстия (выходного отверстия для масла) таких вентилей, как управляющий/позиционирующий и разгрузочный вентиль кабельной катушки, двухсекционный вентиль управления потолком, пятисекционный вентиль управления опорами, шестисекционный вентиль управления позиционированием главного аrmатуры (возможно, правильнее "boom"), вентиль предконтроля и редуктор давления 25 бар для предконтроля, превышает температуру на выходе гидравлического насоса на 1 °С, объем внутренней утечки увеличивается на 60-130 мл/мин. Используя этот параметр, можно точно определить объем внутренней утечки каждого гидравлического управляющего вентиля, что очень хорошо помогает в управлении работами ремонта.

5.2.4 Диагностика водоохладителя

При нормальной работе водоохладителя бурового трактора Atlas Copco из Швеции (когда обе стелки выполняют буровую работу), разница в температурах между входным и выходным отверстиями для масла должна составлять от 5 до 10 °С, а разница в температурах между входным и выходным отверстиями для воды должна быть в пределах от 6 до 8 °С. Если эти значения ниже указанного диапазона, это означает, что эффективность работы водоохладителя снизилась, заблокирован канал для масла или на внутренней поверхности канала для воды сформировалась толстая наскорбь, и требуется демонтаж и дальнейшая обработка.

6. Преимущества технологии бесконтактной быстрой и точной диагностики бурового трактора Atlas Copco

Согласно данной диагностической технологии, можно быстро и точно определить место внутренней утечки в гидравлической системе бурового трактора Atlas Copco из Швеции в очень короткий срок, а также определить, требуют ли реального разбора, ремонта или замены отдельные гидравлические элементы. Это значительно повышает эффективность диагностики и ремонта поломок бурового трактора Atlas Copco из Швеции, а также производительность самого оборудования, и существенно снижает затраты на ремонт. Его преимуществаследующие:

(1) Время диагностики, которое ранее составляло 6-8 часов, уменьшено до менее 10 минут, что значительно повышает эффективность ремонта.

(2) Диагностика точна, и можно точно выявить управляющие вентили с минимальными утечками.

(3) Во время диагностики не требуется демонтаж каких-либо трубопроводов системы, поэтому не возникает загрязнения гидравлической системы и вторичных поломок. Также избежаются lãжирование гидравлического масла из-за его вытекания и загрязнение окружающей среды.

(4) Эта диагностическая технология не ограничивается временем и пространством и позволяет проводить диагностику неисправностей на месте в любое время и в любом месте. 

(5) Можно точно определить уровень износа гидравлического насоса и точно руководить по вопросу о его замене.

(6) С учетом точного руководства по ремонту можно решить проблему повышения температуры в гидравлической системе, вызванную внутренней утечкой, снизить затраты на ремонт и продлить срок между капитальными ремонтами и срок службы бурового трактора.

7. Применение технологии бесконтактной быстрой и точной диагностики на практике производства

В мае 2007 года на заводе по переработке металлов концерна Цзиньчуань в цехе окислительного печи для синтеза меди на японском экскаваторе Komatsu был установлен дробильный молоток для дробления кусочков меди в шламе. Однако из-за слабой силы дробления ударом он не использовался уже более года. Замены гидаравлического насоса и дробильного молотка по отдельности не принесли положительных результатов. Профессиональные ремонтники от поставщика несколько раз приехали, но не смогли определить причину неисправности. Применяя данную диагностическую технологию, за несколько минут было установлено, что температура корпуса безопасного вентиля с ударным действием дробильного молотка была выше температуры на выходе гидравлического насоса более чем на 20 градусов Цельсия. Было предположено, что внутренняя утечка в безопасном вентиле была очень значительной. После разбора и проверки был обнаружен разрыв золотника безопасного вентиля. После устранения неисправности дробильный молоток вернулся в исправное состояние работы.

10 июля 2007 года на буровом тракторе №15 на 4-м участке добычи руды в 1-м районе добычи руды концерна «Цзиньчуань» movements of the main arm были очень медленными после запуска двигателя, а давление ударного действия на 2-й стелке было низким и требовало исправления. В то время ремонтная группа планировала заменить двойной зубчатый насос двигателя и главный рабочий насос для 2-й стелки. Применяя данную диагностическую технологию на месте за несколько минут было диагностировано, что замена обоих насосов не нужна, а внутренняя утечка была sangat значительной в управляющем/позиционирующем и разгрузочном вентиле кабельной катушки и в шестисекционном управляющем вентиле по позиционированию главного аrmатуры для 2-й стелки (возможно, правильнее "boom" для "главного аrmатуры").

23 августа 2007 года на буровом тракторе №12 на 3-м участке добычи руды в 2-м районе добычи руды концерна «Цзиньчуань» movements of the main arm были очень медленными после запуска двигателя, а давление ударного действия на обеих стелках было недостаточным и требовало исправления. Применяя данную диагностическую технологию на месте за несколько минут было определено, что температура на Т-отверстиях (отвода масла) управляющего/позиционирующего и разгрузочного вентиля кабельной катушки, пятисекционного вентиля управления опорами и редукторного вентиля с предкомандой на 25 бар для обеих стелок была выше температуры на выходе насоса примерно на 30 градусов Цельсия, и внутренняя утечка была sangat значительной.

27 августа 2007 года на буровом тракторе T-03# на 3-м участке добычи руды в 2-м районе добычи руды концерна «Цзиньчуань» movements of the main arm были очень медленными после запуска двигателя. Это неисправность была исправлена заменой двойного зубчатого насоса двигателя 10 дней ранее, но неожиданно неисправность вновь 나타났. Применяя данную диагностическую технологию на месте за несколько минут было определено, что температура на Т-отверстиях (отвода масла) шестисекционного управляющего вентиля по позиционированию главного аrmатуры (возможно, правильнее "boom") для 1-й стелки и редукторного вентиля с предкомандой на 25 бар для обеих стелок была выше температуры на выходе насоса примерно на 20 градусов Цельсия, и внутренняя утечка была sangat значительной.

Данная диагностическая технология не только значительноповышает эффективностьи точность диагностики неисправностейбуровых тракторов, повышает ихпроизводительность иснижает затраты на ремонт, но и имеет очень практическое руководящее иучетный (референсный) смысл для диагностики неисправностей в других гидравлических системах машин и оборудования.