Влияние качества рабочей жидкости на состояние гидрооборудования бурстанков на ГУП «Якутуголь» Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

© B.C. Квагинилзе, А.П. Розентуль, 2003

УАК 66.232.8.004.12+ 658.382(043.3)

B.C. Квагинилзе, А.П. Розентуль

ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА РАБОЧЕЙ ЖИЛ КОСТИ НА СОСТОЯНИЕ ГИЛРООБОРУЛОВАНИЯ БУРСТАНКОВ НА ГУП «ЯКУТУГОЛЬ»

Опыт эксплуатации гидравлических систем показал, что качественная работа гидрооборудования во многом зависит от типа гидравлического масла, его рабочего состояния и правильной фильтрации.

Параллельно своему основному предназначению масло выполняет еще ряд важных функций: оно смазывает трущиеся поверхности, охлаждает нагретые части насосов и двигателей, уносит в масляный бак продукты разрушения, «борется» с химическими процессами, происходящими между материалами из различных составов.

Обобщив требования к гидравлическому маслу, можно сделать вывод, что качество применяемого масла влияет на долговечность, надежность и ресурс гидравлических систем в межремонтный период.

Основной фактор, снижающий функции масла - это загрязнение. Загрязняющие частицы могут попадать в рабочую жидкость различными путями. Часть из них с пылью, находящейся в воздухе, часть при доливке масла в систему. Некоторое количество загрязнений остается в системе после проведения монтажных или ремонтных работ. Большую часть загрязнений составляют продукты износа деталей агрегатов гидравлической системы. Размеры частиц, находящихся в рабочей жидкости, обычно не превышает 15 25 мк, хотя бывают частицы размером до 100 мк. При движении жидкости эти частицы движутся практически вдоль линии тока и оседают лишь в тех участках системы, где скорость движения мала (при расширении сечения трубопровода, на входе в агрегаты, баки и т.д.),

а также там, где движение жидкости имеет эпизодический характер - обычно это распределительные устройства.

Проблема загрязнения рабочей жидкости настолько существенна, что для определения состояния чистоты масла, в мировой практике применяется специальная классификация загрязняющих частиц по БДЕ и по ГОСТу. Также существует диапазон классификации грязи, который дает картину о наличии определенного количества частиц определенного размера в данном объеме (табл. 1)

Система фильтрации гидравлической среды может показаться сложной, но исследования многих фирм показали, что результаты оправдывают идею исследования в этой области и затраченные расходы. Должная фильтрация в конечном итоге обеспечивает существенную экономию в сроках службы деталей и компонентов гидравлической системы.

Изготовители фильтров никогда не гарантируют удержание всех частиц, поскольку частицы длиной 150 микрон и диаметром в 3 микрона могут пройти через фильтр с абсолютным допуском в 3 микрона. Также следует учитывать разнообразие форм и размеров грязи.

Загрязнение (грязь) останавливается в фильтре фильтрующей средой. В настоящее время применяется большое разнообразие фильтрующих сред. Известны две общие категории: глубинная и поверхностная фильтрующие среды. Точной линии «разделения» между глубинным и поверхностным фильтром не существует.

Среда относится к действительному материалу (проволочная сетка, бумага и пр.), который используется для улавливания грязи. Этому материалу обычно придается форма фильтрующего элемента, который затем устанавливается в корпусе фильтра.

Широкое применение находят бумажные фильтры, но также существуют фильтры из синтетического волокна, металлокерамические и центробежные, сетчатых и прочих конструкций.

В фильтрах глубинного типа масло проходит через толстую слоистую фильтрующую среду. В этой среде существует множество отверстий различного размера. Размер поры (отверстия), называется размером поры среднего потока и является средним размером поры, через поры равного или меньшего размера проходит половина потока, тогда как другая половина потока проходит через поры большего размера, чем поры среднего потока.

Поскольку в глубинном фильтрующем элементе не существует ни одной поры постоянного размера, обычно дается номинальная характеристика, являющая соразмерной. Это указывает на то, что в глубинных фильтрующих элементах номинальная характеристика дается несколько произвольно относительно типов и размеров пор

Таблица 1

КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ЧАСТИЦ (НА 100 МЛ) ПО SAE.

Размерный ряд (микрон) Класс (стандарты загрязняющих веществ на 100 мл.) штук

0 1 2 3 4 5 6

5-10 10-25 25-50 50 - 100 более 100 2,700 670 93 16 1 4,600 1,340 210 28 3 9,700 2,680 380 56 5 24,000 5,360 780 110 11 32,000 10,700 1,510 225 21 87,000 21,400 3,130 430 41 128,00 0 42,000 6,500 1,000 92

Таблица 2

УСРЕАНЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ХАРАКТЕРИСТИК МАСЛА В ГИАРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ БУРОВЫХ СТАНКОВ (ПРИВЕАЕНЫ ХУАШИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЗА ВЕСЬ ПЕРИОА ЭКСПЛУАТАЦИИ)

Показатели № станка № буровых станков «ОМ-Н » Норма

201 202 203 204 205 МоЬИ-1 АТР аСАШ32

температура вспышки, ГС 132 137 132 128 132 220 204

вязкость, сСт (при 40°С) 21,17 21,76 24,49 20,83 21,26 35 30-35

вязкость, сСт (при 100°С) 5,04 5,06 4,96 4,95 4,9 7,6

наличие воды отсутствие

механические примеси, % 1,09 1,64 0,99 0,98 0,85 0,01

фильтрующей среды, но не относительно размера захваченного загрязнителя.

Главным фактором в работе такого фильтра является активная площадь

фильтрующей поверхности. Нормально-

цилиндрический гофрированный материал увеличивает площадь поверхности. В элементе хорошей конструкции учитывается число параллельных волокнистых складок, глубина каждой волокнистой складки, диаметр складки и другие непосредственные факторы.

В поверхностных элементах применяется фильтрующий материал однослойной конструкции. Грязь задерживается на поверхности фильтрующей среды. В данной конструкции широко применяется вязаное волокно (вязанная проволочная сетка). Например, фильтр из тонкой проволочной ткани 200 меш имеет 200 вертикальных и 200 горизонтальных проволок. Эти проволоки переплетены и закреплены по месту, образуя прямоугольные отверстия (поры) размером примерно 74 микрона. Так, изменение диаметра проволоки изменяет размер поры. В таких типах фильтров абсолютная характеристика по размерам обычно определяет самую большую пору в фильтрующей среде.

Отрицательным фактором в системе фильтрации является сам принцип работы фильтра. При непрерывном процессе очистке масла, в фильтре повышается перепад давлений из-за накопления грязи в фильтрующей среде. Этот перепад давления ограничен конструктивно на фильтрах, стоящих в сливных магистралях. Он равен диапазону от 10 рв1 на чистом фильтре до 20 рв1 на фильтре, прошедшим некоторый срок эксплуатации; а после перепада давления в 25 рв1 , предохранительный клапан фильтра открывает обводной канал. Это необходимо для избежания разрушения фильтрующего материала. Теперь вся грязь

проходит мимо фильтрующего элемента. И хотя все эти байпасы оснащены системами сигнализации, (из корпуса фильтра выдвигается контрольный шток, или подается аварийный сигнал в кабине машиниста), до замены забившегося фильтра проходит достаточное время, в лучшем случае два дня, для возможного загрязнения всей системы каким-либо продуктом разрушения.

На буровых станках «ОМ-Н» гидравлическая среда подвергается огромным нагрузкам: скорость вращения ротора насоса равна 2200 об/мин; предельное давление в режиме хода достигает 290 атмосфер, выходная мощность на валу высокомоментного двигателя порядка 140 кВт; имеющаяся гидроаппаратура позволяет мгновенно реверсировать рабочие операции, что вызывает явление кавитации; в процессе бурения температура масла поднимается до 77-95 °С.

Тяжелые условия работы гидравлической среды на фоне их эксплуатации в районе Крайнего Севера заставляют серьезно отнестись к вопросу о применяемых гидравлических маслах и их качественных показателях. Для формирования достоверных выводов имело место проведение анализа существующего положения дел в данной области. За показатели качества гидравлического масла были использованы данные из лаборатории диагностики и надежности ГУЛ «Якутуголь».

Были исследованы изменения характеристик гидравлических масел на пяти буровых машинах за четырехлетний период эксплуатации. В классификации отклонений применялись следую-

щие параметры:

1. Температура вспышки.

2. Кинематическая вязкость при + 40 °С

3. Кинематическая вязкость при + 100 °С

4. Содержание механических примесей (в виде наличия частиц угля, кремния, металла серого и металла желтого цвета).

Остальные параметры, такие как кислотное число, наличие ВКЩ (водорастворимых кислот и щелочей), температуры текучести и застывания, температуры воспламенения в открытом тигле, не принимались во внимание из-за нерегулярности их применения (порой из-за отсутствия необходимых реактивов) и, невозможности оформить соответствующие выводы. Полный анализ по всем этим параметрам обязательно проводится в случае длительного простоя, вызванного аварийной поломкой какого-либо гидроузла. Полученные результаты обобщены в табл. 2.

Исходя из проведенного анализа исследования изменений характеристик масел в гидравлической системе буровых станков «ОМ-Н», выявлен ряд отклонений от предъявляемых норм:

• обнаруженные частицы механических примесей (в основном это частицы угля и песка) продолжают «гулять» по системе в течение всего последующего периода эксплуатации в примерно одинаковой пропорции. Это значит, что существующая на станке система фильтрации масла не достаточно эффективна и не справляется со своей задачей на должном уровне;

• сразу же, через 400 -600 мото-часов работы, сущест-

венно ниже нормы оказываются зультате окисления в жидкости заяПО*Шге¥ 2Г1АОвиП£Ш1ик-АА"ОРОбраЗуЮ—растворимые кислые

кую стоимость, сокращением периода наработки масла, что так-

эактеристикйкеновг!ййеематичес] вязкости итемЯйрйтуры вспышр :ои п родукты1 (аі'также продукты е ы- же ведет к9удорожанию эксплу

ИМ-204 с оког-^0мо 1еэуака20ю "оЭКГсЙ5 к оМ-201та цио-зеых :рксхвдc в, ЭКГ-мСЖ

вышешей объемохимичес| 1ихо479 т >р16^7|*ы1П адают,5ё.1 идС023<о< ,б1 2658е1 Сд89^см «яда© nеP^ї«^я,Tд

характеристик можно объясн . Коэффициент использования, ,тьэ,34 р азЬ0,>х8 от пож0*екии ■тт^ов2 Пг и 0^яжел ых 0,41 им ‘еЮЩ6х затраты „ одноразово

Календарный фондвремени, ч 1С!?2560 Л ]Д^‘їіС.441с лсо6еШИб 1К52560К рядзаю11 к :с(^2ДЖ10Сп

ро1-7974 с ЖС об16821‘у *сёС954 Д-21754ДС nП80рат У!

темпераыерпр^яет'ся прой >Д8429 д ,к,1623,ы і 13е9р140д Г кИсёйтИа 1938 Ц окс?^8сп; ,Жб!878-и дрла7'д^epесн

жисления (процесс присоепи ^е11812 б^аСтс я 5вы2ир ать196мСж д\11945ме хг^нИЗмо в 15516 2527

ия ТСисйороШейкиаименее с та5801 д ІЛьЙеМіїи) м їрдмснс ниСм3сднр ■е-7086 2549 8050 6148

эИепяынрвыФерзшридчм). в эе16157 т ічЄскйх м 1асСэ78Имс юЩй@5зыс ю-11425 4565 13481 7521

общетехнические 1215 355 2358 331 940 397 1613 438

организационные 8201 4927 19482 5610 3588 2680 7567 4180

КО /оО:утКОиОвтоА8"О РА. порта X - 2889 1143 6841 1329 2363 1617 4873 2391

Авэрийные_рем9Уты, ч 6740 с п147 6уг „3929 1344 6897 1488 4300 2903

рмешуь ской1 части „якуугу схь4.1:^6СЗски х 385 ¥880™ ". 651 4039 403 2118 1113

электрической части 1853 908 1833 662 2689 1014 2041 1740

Количество экскаваторов, ед 6 2 9,33 3 6 2 7 3

1999 2000

М-201 М-301 ЭКГ-20 ЭКГ-15 М-201 М-301 ЭКГ-20 ЭКГ-15

Выполненный объем, м3 і 2065 11805 1209 7 608 7 11008 11805 12280 4849

Коэффициент использования 0,39 0,55 0,33 0,40 0,33 0,55 0,34 0,32

Календарный фонд време- 'ктгёар 'бочети о ^орудован]

ни, ч 52560 1 7 568— —52560 —26280 52' 04 р

Время работы, ч 20840і*- -. 97$ерні ,аэ№5А-А. М1НЯУШВ' 174 76а такж4 !ых8д2ых ва^ттЕззуб'

Олановые простои,ч 2143А- 4 57720 24633 10308 269 94т IX5■квfес мс6^: мов402lдвc

>ООр 66.232.8.004.12+ 658.< 2494 16896 3550 183 25(1 одйсмі, ход$^8 , 9174

■ А а 1 7Ш2НС урО,8 А А7 1-1Ён ікОі5 8 81 89 .Ї0BBPС та88Ї6до бНЬ5С5о2каз

Неплановые простои,ч 10285 Ур208,2 4 10354 5484 82 34 мм )сбующи СсЖЕД!^1 :льIзcаоз.в|

■ /с/О&АхА "ск» ¥СП( М8еЮ* АШ1Я КАПЫ— 1ЫХ>8 58 9 п 1 (^28^[Се

* § е ы $ )ГМ"5 > КСПЛУ \т—УЕ 412003 20 74 ч ісгяЕ)1 с (иЖ^ЙЮ^^ к оэг117|451ис

• няг—иттъп — 1626614" ' £9 2УС/ ов&ях 1850 19 го 49 б ітовност д экскав ой35? ^с чс атора, ос т уиСёДчеь

АвартИШё-1 ^о^ь^0^ »6129^» і 5578у" "2523 ь- 55 68 в 3-8 ^ за койдч^ст 5а аВіі&Дйн

■ механической части 3813 321 2546 1077 37 33 р їмойтов. как 0І61 ав дло58 4/веё

■ электрической части 2188 455 2711 1700 1715 ч< їниСШі эк спaогтац^ [д к1г1;:53Срн

1°р|чо?к§о иерюдарорсвого ме- 6 Н аимАее : гадеЖным д система ми 6 э :скаЗВато ров 6 П] )одоёЖитеё

эождения характеризуется

карьерных механических лопат являлись механическая и элек-

начитель^йгимекованнества обо-'удовании. поквкакеатеёи работы трическая сйс№мы. Ори этом

М-2401 % отМаі03в і 1рЭКодИёк сьЭКГ-*5 -

ав1®?! одаёййа>тй>р$в>евыпмйняющих 132Й4ід че1:0ГД93ч; сти.2І08 Ї ис.482дрн

lC^©ВффиЦІW1lсfiЖІЬЬ«вайfИбPт, 0,4рал дз дрэст )евокіска Еаторов в

'P|ВееПІ^^ciPВIІт^Й?фlO^Д времени, ч 5256аЕд CиnвCT(Д о5 2!ЕрСм СН1262'80а

вАшийбовыч™^^ авто- 219Э5Км І „878ёСт( >) 16(^760 , ё7301,

совместно с энерю-^лановые простои, ч ^ _ ^Г1-, 1906КГЛ 2°Иі Й(Г 127?908 9834

\е;ха ^ичч^рской службой 1 УО 15168 '' на408 0на деЖ9;ссіті э-?2э^н‘

ой ртехш,огичрсй1гринсрий» за 743^Еа 20^9М43с0 ПК#с0

1154 1эк Г-1'51 гз^975iтc

*п, чо^икарьерчыскл^еха нич^скио 77]3Гка зам1Д^9наї [мсІ^Сс6 «( бысT«3^Ї1з-

опаторганийЭЦироеЪйивают. Ко- 5074Ш] ваЮзЩЇЙ'хс! і» э^емсн- ■ов-этаких

ФэФИИсувстииеиспо^раесНйи'яане 376^к Iод^^cаа^ы с кайю^ы и эй5(22н-

:рСва|ршаиыеС|?2#'в1}65^1, чЭсновная 569ы т ормоза м еха037ма под^ма,

:г>стьмекани5оесно!й чврнмени (до 3754ач дте573ая часть откі4оЕ

) эпрнхрдчеасой нйстиановые 179око ю 307%) свя88а7 с устар^ст-

■еможче ство эр5йхова¥ороив^!дие. 6ным и 2руга :им 6мета т- с к о

чивсет ссвоюаспе£даку, ^овдую гйестхздимопи'«иты1рамр «рах орга-ясдзации ре(совейыен<раб«т . сво--тссрвьЩ Ір>емоїбойарьмрмЕі*омебіа--=я»1есй#?хт?1бй^ьнос0и>воми¥сяив а®їі59г5іх^ііч^туоеі? вбййаишйя, чед8стр0Ч!рйбсэкюруаяаййы?чйб иьбу^ёентейей? тїехдй5стяічйой^-¥ ондлИтСЖСИыхтьчШИс[тоС в зй§ри--ешыйы э#31каво;мой5дьво г<реморе-вдаюия й'іайчегрегеіср(б?аздейие-срйесоірас?іашия? мкиему3 йри ''ревдьйгрущ ен#}®ёё^ймаусм§^йх Че53дй№е^йередвтйк(«йёадк«ап5?й--йам?гне)впомеактйй;я^<гких;оёевдй-їмйзмаяоббрудиоіванйемія и мширу--

CтейTИMИмBBl:lBГ[ИKвBх > низкие температуры йашстныа Iмcхгнгдчc-и скрхдоМіЙЇ еЛь^ЯРов^рейвйеных оCвбO¥Hfl«даЗBBДИKЫXMRСBTTуйгlX

том воздухе и особенно сварочных. Ори большом перепаде температур в металле возникают большие термические напряжения, усиливается его хрупкость, что не обеспечивает надежность работы отремонтированных деталей. Кроме того, современные карьерные механические лопаты имеют большие габариты и массу, что при некачественном выполнении ремонтных работ и преждевременном выходе из строя деталей сопровождается большим объемом дополнительных сборочно-разбо-рочных и восстановительных работ и, как следствие, - значительными затратами времени и средств на их выполнение. Оричи-ны климатического характера вызывают простои карьерных меха-

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

нических лопат в периоды низких отрицательных температур, оговариваемых инструкциями заводов-изготовителей, разработанными применительно к конкретным условиям и актирующими вынужденные простои оборудования.

Актированные простои машин по причине отрицательных критических температур не всегда выдерживаются на большинстве горных предприятий. Вместе с тем на ряде предприятий вовсе отсутствуют какие-либо ограничения режима работы машин по уровню отрицательных температур. Таким образом, критерии, закладываемые в ограничения по актированным простоям экскаваторов, часто носят субъективный характер и увязываются, в первую очередь, с

непосредственными потребностями производства, своевременным выполнением плановых заданий.

Ори работе карьерных технических лопат в условиях Севера ощутимые простои машин составляют отказы и хрупкие разрушения узлов металлоконструкций и механизмов, которые связаны с большой трудоемкостью ремонтновосстановительных работ. Ооэто-му в ряде случаев выгоднее планировать простои машин в периоды воздействия отрицательных температур, опасных для основных узлов металлоконструкций и механизмов экскаваторов, что уменьшает вероятность хрупких разрушений и больших последующих ремонтно-восстановительных работ.

Квагинидзе В.С. - кандидат технических наук, ГУО «Якутуголь» Мансуров А.А, Синяков А.А. - ГУО «Якутуголь».