Membranakkumulator for gruvemaskineri: utvalg, dimensjonering og vedlikehold

En hydraulisk fjellbor som slår 2500 ganger i minuttet presser en trykkpuls inn i kretsen hvert 24. millisekund. Slangen bøyer seg, tetningene slites, og pumpen ser den reflekterte bølgen. Membranakkumulatorer er vanlige på gruvemaskiner av en strukturell grunn: membranen har ingen glidende tetning og nesten ingen masse, så gasssiden reagerer innen millisekunder etter den første trykkøkningen.

Konklusjonen først. For pulsasjonsdemping, støtdemping og småvolums energilagring på borerigger, knusere og last-haul-dumpere, er en membranakkumulator vanligvis en bedre passform enn en blære- eller stempelenhet. Det slutter å være det beste svaret når gassvolumet klatrer forbi omtrent 4 liter, eller når maskinen må lagre flere liter brukbar olje for en stor sylinder. Her er hvor grensen går, hvordan du skal dimensjonere enheten og hva du skal sjekke før en innkjøpsordre går ut.

Hvorfor diafragmaakkumulatorer passer til gruvemaskiner

Gruvedriftssykluser straffer hydraulikk på tre måter: slagdrevne trykktopper, kontinuerlig høyfrekvent krusning fra pumper og brytere, og støv, vibrasjoner og store temperatursvingninger. En diafragmaakkumulator håndterer alle tre uten delene som normalt svikter først.

• Ingen glidende tetning. Membranen er klemt i omkretsen og bøyer seg ganske enkelt, slik at det ikke er noen stempelring som løper i en boring og ingen gnidningsslitasjebane.
• Rask respons. Den bevegelige massen er en tynn elastomermembran som gir reaksjonstider i millisekundområdet, noe som betyr noe når hendelsen som skal absorberes varer 20 til 50 millisekunder.
• Kompakt konvolutt og en slitedel. Membranenheter er korte og lette for deres trykkklassifisering, og membranen er den eneste forbruksdelen.
• Trykkevne som matcher kretsen. Typiske karakterer på 250 til 350 bar dekker det meste av mobil og fast gruvehydraulikk.

Avveiningen er volum. En membran kan bare bøye seg så langt, så gassvolumene forblir begrenset og brukbart oljevolum er typisk en tredjedel til en halvpart av nominelt gassvolum. Den samme valglogikken gjelder for andre tungt industrielt utstyr , men gruvedrift er der høyt trykk og høy sykling kombineres.

De fire jobbene en diafragmaakkumulator gjør på en gruvemaskin

Vær presis på hvilken jobb enheten utfører, fordi forhåndsladingsregelen avhenger av det.

1. Pulsasjonsdemping. Nedstrøms for en stempelpumpe eller en bryter, flater akkumulatoren ut krusninger som ellers ville trette ut slanger, kjølerør og ventilhus.
2. Støtdemping. Når en bøtte treffer stein eller en bom stopper brått, blir oljen midlertidig fanget. Akkumulatoren gir oljen et sted å gå og klipper toppen før den når pumpen.
3. Energilagring. På lastedumpere kan lagret nitrogen mate en pilotkrets, løsne en fjærpåsatt brems eller hjelpe en sylinder mens pumpen fanger opp.
4. Termisk volumkompensasjon. I en lukket krets endres oljevolumet med temperaturen; Akkumulatoren absorberer denne endringen og holder trykket innenfor det tillatte båndet.

Figur 1 viser samme krets med og uten membranakkumulator under en syklisk støtbelastning.

Dimensjonering av en membranakkumulator for en gruvedriftssyklus

Seks tall driver utvalget, og å få noen av dem feil betyr at enheten enten svikter tidlig eller rett og slett ikke gjør jobben.

1. Minimum og maksimalt arbeidstrykk. Alt annet kommer fra disse to verdiene.
2. Forladetrykk. Start nær 0,6 til 0,7 ganger gjennomsnittlig arbeidstrykk for pulsasjonsdemping, 0,6 til 0,8 ganger minimum arbeidstrykk for støtdemping, og nærmere 0,9 ganger minimum arbeidstrykk for energilagring. Bekreft mot produsentens data før lading.
3. Trykkforhold. Maksimalt arbeidstrykk delt på forladningstrykk angir hvor langt membranen bøyer seg; å holde seg under omtrent 4:1 beskytter membranens levetid.
4. Oljevolum og strømning. Gassvolumet må være stort nok til at membranen ikke drives mot skallet på hver syklus.
5. Temperatur og væske. NBR dekker de fleste mineraloljekretser til ca. 80 °C, HNBR og FKM utvider temperaturområdet, og EPDM passer til vannbaserte væsker som vil svelle NBR.
6. Montering og servicetilgang. Gassventilen må være tilgjengelig for forhåndskontroll etter at maskinen er montert.

Der innkjøp går galt

• Gassvolumet er underdimensjonert for krusningen, så ingenting er klippet og slangen svikter fortsatt.
• Pre-charge satt av følelse: en overladet enhet lagrer nesten ingen olje, en underladet enhet overbøyer og river membranen.
• Elastomer valgt på temperatur alene, ignorerer væskekjemi og permeasjonsatferd.
• Usertifiserte trykkbeholdere, hvor en lavere faktura blir et forsikrings- og samsvarsproblem.

Feilmoduser og vedlikeholdet som forhindrer dem

Membraner svikter sjelden av seg selv. Bruddet er vanligvis den siste hendelsen i en kjede som begynte med en pre-charge feil, forurenset væske eller et overforlenget trykkforhold. Å sortere ut hva som kom først starter med å vite hva en akkumulator gjør i en hydraulisk krets .

En forebyggende rutine som fungerer

• Sjekk forhåndslading hver 500. driftstime eller kvartalsvis, avhengig av hva som kommer først.
• Hvis forhåndsladingen faller mer enn omtrent 10 prosent mellom kontrollene, lekkasjetest gassventilen i stedet for bare å fylle på nitrogen.
• Skift ut membranen ved første tegn på trykkustabilitet, ikke ved neste planlagte avstengning.
• Hold væskerenheten ved ISO 4406 18/16/13 eller bedre. Membranenheter tåler forurensning bedre enn stempelenheter, men de liker det fortsatt ikke.

Ladesett, monteringsutstyr og hele pakken

En membranakkumulator er bare så god som tilbehøret rundt den, og på en gruvemaskin avgjør tre elementer om installasjonen forblir brukbar.

Selve akkumulatoren er en forseglet trykkbeholder med en fastklemt membran og en nitrogengassventil. Enheter i 0,075 til 4 liters rekkevidde dekker de fleste hammer-, bom- og pilotkretsoppgaver på tvers av boring, knusing og materialhåndtering.

Diafragma Accumulator En membranakkumulator er en mekanisk enhet som lagrer og frigjør energi ved hjelp av Boyles lov (sammentrykkbarheten til gasser). Kjernestrukturen er en diafragma laget... Se produkt →

Pre-charge er ikke en engangsjobb. Et ladesett med riktig gjengeform lar vedlikeholdsmannskaper fylle på nitrogen på maskinen i stedet for å trekke fartøyet av kretsen, som er forskjellen mellom en halvtimes sjekk og en halvdagsstopp.

CQJ ladesett CQJ-ladesettet er et spesialisert verktøy for lading, etterfylling, korrigering og kontroll av ladetrykket til akkumulatorer i hydrauliske systemer. Se produkt →

Montering av maskinvare betyr mer enn det ser ut. En brakett og klemme som holder fartøyet stivt holder vibrasjoner unna gassventilen og oljeportforbindelsen, hvor en stor del av feltlekkasjene starter.

Akkumulatorbrakett En akkumulatorbrakett er en mekanisk enhet som brukes til å fikse og støtte en hydraulisk akkumulator. Se produkt →

Innkjøpssjekker før bestillingen går ut

Akkumulatorer er trykkbeholdere, så papirarbeidet er en del av produktet. Fem sjekker dekker det meste av risikoen.

1. Produksjonslisens. Se etter en lisens for produksjon av trykkbeholdere som dekker den relevante karakteren, siden høytrykksakkumulatorskall faller inn under dette omfanget i de fleste jurisdiksjoner.
2. Markedssertifisering. CE-merking eller tilsvarende erklæring er et grunnkrav når maskinen eksporteres.
3. Produksjonskapasitet. Bekreft serieproduksjon for størrelsen som bestilles, ikke engangsmontering. Utgang målt i titusenvis av enheter i året indikerer en repeterbar prosess.
4. Testposter. Be om hydrostatiske testdata og et nitrogenforfyllingssertifikat per batch, ikke et generisk datablad.
5. Materiale og elastomer sporbarhet. Fuktdelmetallurgi og membranblanding bør dokumenteres, spesielt for kaldt klima eller korrosiv bruk.

Å kjøpe direkte fra produsenten forkorter vanligvis både den tekniske sløyfen og prisen. Spørsmål om forhåndslading, elastomervalg eller trådstandarder når de som bygger enheten i stedet for å gå gjennom et handelslag, og det betyr noe når en maskin er nede.

Ofte stilte spørsmål

Hvilken størrelse diafragmaakkumulator trenger en gruvemaskin?

Størrelse følger jobben. For pulseringsdemping på en bryterkrets, tilpass gassvolumet til omtrent en fjerdedel av pumpestrømmen per syklus, og bekreft deretter mot krusningen kretsen tåler. For støtdemping, størrelse på volumet av olje som fanges under sammenstøtet. Hvis det nødvendige gassvolumet overstiger ca. 4 liter, sammenligne med en blære- eller stempelenhet før forpliktelse.

Kan en membranakkumulator monteres horisontalt?

Ja. Membranenheter er langt mindre posisjonsfølsomme enn stempeltyper fordi det ikke er noen glidende vekt og ingen oljekolonne som presser på en tetning. Horisontal eller skrå montering er normalt akseptabelt; den praktiske begrensningen er å holde gassventilen tilgjengelig.

Hvilken forlading passer til en hydraulisk hammer?

De fleste bryterkretser ligger i området 0,6 til 0,7 ganger gjennomsnittlig arbeidstrykk for pulsasjonsdemping, justert til bryterprodusentens anbefaling. Sett den med et kalibrert ladesett, kontroller på nytt etter den første uken, og flytt deretter til rutineintervallet.

Hvordan vet jeg at membranen har sviktet?

Tre symptomer vises først: nitrogen som slipper ut gjennom oljeporten og vises som bobler i reservoaret, et raskt tap av forladning mellom kontrollene og trykkrippel som går tilbake til nivået før installasjonen. Enhver av dem rettferdiggjør å ta enheten av maskinen.

For gruvemaskiner får membranakkumulatoren sin plass gjennom hastighet og enkelhet: ingen glidende tetning, millisekundrespons, en enkelt slitedel og en trykkklassifisering som matcher mobile hydrauliske kretser. Velg den etter volum og bruk, still inn forhåndsladingen riktig, monter den stivt, og kontroller at forhåndsladingen på en tidsplan. Gjør disse fire tingene og slangene, tetningene og pumpen vil vare betydelig lenger.