油圧式掘削装置の故障解析：原因、予防策、および保守方法
油圧式掘削装置の故障解析：原因、予防策、および保守方法
油圧式掘削機は、トンネル掘削、鉱山開発、岩盤掘削プロジェクトに不可欠な機器です。掘削ジャンボや岩盤掘削機とも呼ばれるこれらの機械は、油圧、空気圧、電気、水、制御システムを統合しています。この統合により高い生産性を実現していますが、同時に、あるサブシステムに不具合が生じると、他のサブシステムの性能にも影響を及ぼす可能性があります。
したがって、信頼性の高いメンテナンスプログラムは、単一の油圧コンポーネントだけに着目するのではなく、より広い視野を持つ必要があります。油圧式掘削装置の故障は、設計上の制約、不適切な操作手順、水質不良、監視機器の故障、フィルターの詰まり、電気系統の不具合、不適切なオイルの使用、低品質のホース、またはメンテナンス中に混入した汚染など、さまざまな原因で発生する可能性があります。
この記事では、掘削装置の油圧システムにおける一般的な故障の種類と、その予防策について概説します。
油圧系統の故障の主な原因3つ
掘削リグにおける油圧系の故障は、大きく3つのカテゴリーに分類できます。
初期段階または設計上の欠陥
運用および保守に関連する不具合
不適切な作動油、ホース、または汚染によって引き起こされる故障
目に見える症状としては、不安定な動き、制御不能、油漏れ、ホースの破裂、掘削性能の低下、工具の異常摩耗、油圧油の高温などが挙げられます。体系的な診断を行わずに圧力を繰り返し上げたり部品を交換したりするよりも、根本原因を特定する方が効果的です。
設計および試運転に関する問題点
機械が稼働を開始して間もなく、故障が発生する場合があります。これらの故障は、システム設計の不備、不適切なバルブ設定、回路構成の誤り、または保護機能の不十分さなどが原因である可能性があります。
例えば、掘削装置の位置決めシステムでは、連結された複数のサポートシリンダーが使用される場合があります。シリンダーの連結機構が正しく設計されていない場合、いずれかのサポート脚が先に地面に接触し、作動油がリリーフバルブから押し出される可能性があります。これにより、すべてのサポート脚が適切に設置される前に位置決めプロセスが中断される可能性があります。
リンケージの配置を変更したり、より独立した制御を可能にしたりすることで、位置決めの信頼性を向上させることができます。目標は、サポートシリンダーが不要な圧力スパイクを発生させたり、システムに過度の負荷をかけたりすることなく、リグを安定させることです。
安全弁の感度も重要な問題です。位置決め作業中、オペレーターは通常、支持脚の伸長と格納に安全な手順に従う必要があります。操作手順が間違っている場合、安全弁の反応が遅すぎると、圧力が急激に上昇する可能性があります。その結果、ホースの損傷、油漏れ、掘削作業の中断などが起こる可能性があります。
誤作動に対する保護も重要です。位置決めポンプが停止していても、システム内に残留油圧が残っている場合があります。制御レバーが誤って動くと、危険な状態が発生する可能性があります。適切な過負荷保護と圧力逃がし設計により、このリスクを軽減できます。
水道システムのトラブルは水力学的トラブルに発展する可能性がある
給水システムは油圧性能とは無関係に見えるかもしれませんが、掘削の信頼性に直接影響を与える可能性があります。汚れた水源は浄水フィルターを詰まらせたり損傷させたりする可能性があります。研磨粒子が給水システムに混入すると、ブースターポンプが摩耗し、作動水圧が低下する可能性があります。
水圧が低いと、水圧制御式の空気圧バルブが正しく作動しなくなる可能性があります。適切な水制御を行わずに掘削システムが稼働し続けると、給水が中断された際にも掘削が継続される可能性があります。これにより、ドリル鋼の固着、過剰な回転抵抗、および急激な水圧上昇のリスクが高まります。
妨害防止機能が正しく作動しない場合、システムがアンロードに失敗する可能性があります。その結果、ドリルロッドの固着、ビットの固着、油圧ホースの破裂、油漏れ、作動油温度の上昇などが発生する可能性があります。
水回路は油圧オイルクーラーにも影響を与えます。冷却システム内の循環が悪いと放熱が低下し、油圧オイルの温度上昇につながります。そのため、水質、フィルターの点検、冷却水流量の点検は、ロックドリルリグの定期メンテナンスの一環として行うべきです。
圧力監視装置と戻りフィルター
圧力計は、掘削、送り、位置決め、および詰まり防止回路に関する重要な情報を提供します。圧力計が故障して交換されない場合、技術者は損傷が発生する前に異常な圧力を特定する能力を失う可能性があります。
よくある間違いは、正確な監視を行わずに圧力を上げて性能の悪さを補おうとすることです。過剰な圧力は、ホースの破損、漏れ、部品の摩耗加速、ドリル鋼の損傷、ビットの過剰な消耗を引き起こす可能性があります。圧力設定は、常に機器メーカーの制限値と承認された操作手順に従う必要があります。
戻りラインフィルターも同様に重要です。戻り油圧オイルから不純物を取り除き、冷却プロセスもサポートします。多くの装置では、センサーと警告灯を使用して戻りフィルターの交換時期を知らせます。警告を無視すると、フィルターの目詰まり、戻り圧力の上昇、放熱不良、部品の摩耗、内部漏れ、ホースの破損につながる可能性があります。
電気系統の不具合と油圧性能
掘削装置は、電源供給に高電圧、制御に低電圧回路を使用する場合があります。そのため、電気系統の故障は油圧システムの作動に間接的に影響を与える可能性があります。
例えば、充電器、変圧器、リレー、センサー、または潤滑制御装置に不具合があると、発熱したり、制御信号が乱れたり、自動潤滑が停止したりする可能性があります。潤滑が失われると、削岩機の部品が急速に摩耗する可能性があります。その結果生じる機械的抵抗と内部漏れは、油圧性能に影響を与え、温度上昇を引き起こす可能性があります。
技術者は、トラブルシューティングを「電気系統のみ」と「油圧系統のみ」に分けて行うべきではない。掘削装置の電気系統と油圧系統は、相互に接続されたシステムとして点検する必要がある。
オイルの品質、ホース、および汚染管理
油圧オイルの品質は、掘削装置の信頼性に大きな影響を与えます。粒子が過剰に混入していたり、水分が混入していたり、耐摩耗性能が劣るオイルは、ポンプ、モーター、バルブ、シリンダーの摩耗を加速させる可能性があります。
品質の低い、あるいは経年劣化した油圧ホースも深刻なリスクを引き起こす可能性があります。ホース内部の層が剥離したり、異物が回路に混入したり、加工不良の継手から金属片が混入したりすることがあります。これらの異物はバルブの詰まり、オイルの流れの阻害、シリンダー表面の損傷、油圧モーターの摩耗、圧力低下、制御不良の原因となります。
優れたメンテナンスプログラムには以下が含まれるべきです。
適切なグレードの承認済み油圧オイルを使用する
フィルターは状態とサービススケジュールに従って交換する。
ホース、継手、シールを定期的に点検する
メンテナンス中に水や埃が入らないようにする
組み立て前に部品を洗浄する
温度、圧力、および警告表示を監視する
システム圧力を上げるだけでなく、根本原因を調査する
油圧システムの汚染管理は、ダウンタイムを削減する最も効果的な方法の一つです。システムを清潔に保ち、主要な運転状況を監視し、接続されているすべてのサブシステムを維持管理することで、オペレーターは故障を減らし、部品の寿命を延ばし、より信頼性の高い掘削性能を実現できます。
